On a vu naître le temps

[Jean-Jacques Wawrzyniak]

" Ô temps ! suspends ton vol, et vous, heures propices !Suspendez votre cours :
Laissez-nous savourer les rapides délices
Des plus beaux de nos jours !

A - On a vu naître le temps

Jamais on avait cru pouvoir rembobiner aussi loin le film de l'Univers. 10-³² seconde exactement après le big bang ! Cent millièmes de milliardième de milliardième de milliardième de seconde qui ont vu un espace-temps figé, sans passé ni futur, sans flèche, se mettre soudain à frémir et s'écouler, transformant irréversiblement l'énergie primordiale en un plasma de quarks et de gluons, puis d'atomes, et bientôt d'étoiles, de planètes Ce premier tic-tac de l'Univers a été reproduit en laboratoire. Un exploit qui renouvelle la grande quête de la physique : celle d'un Temps universel.

https://www.science-et-vie.com/ciel-et- ... emps-53315

B - Découverte de la première flèche du temps

Au commencement, il n'y avait ni avant, ni après
Tout à coup, des événements se déroulent, le temps s'écoule
Puis les particules entrent en collision : le temps moderne est né
UNE DISSONANCE INFIME DANS UN VASTE OCÉAN QUANTIQUE
UN NOUVEL ÉTAT DE LA MATIÈRE
UNE PREMIÈRE PREUVE EXPÉRIMENTALE
https://www.science-et-vie.com/ciel-et- ... sier-53355

C - À la recherche du temps caché

Si nous voyons bien s'écouler le temps devant notre tasse de thé qui refroidit, les physiciens estiment que sa vraie nature nous échappe encore. Illusion ? Aléa quantique ? Quatre spécialistes défrichent pour nous de nouveaux territoires.
LA PHYSIQUE RESTE MUETTE
EXPLORER DE NOUVEAUX TERRITOIRES
FAUT-IL RENONCER À LE CHERCHER ?
https://www.science-et-vie.com/ciel-et- ... sier-53355

JJ

[Henri Boucher]

Selon certains scientifiques, l'entropie qui conduit au refroidissement de tout corps est la meilleure illustration du temps qui s'écoule. Je ne citerai pas de référence biblio car il parait que c'est de la paresse intellectuelle ! mais elles existent

[Georges Leterme]

Ce fil m'inspire une démarche à laquelle je ne peux résister, en m'excusant par avance d'y céder…
Heureusement, il y a l'option "marquer comme lu" pour y échapper (au vu de sa longueur…)

La SAB se consacre à l'Astronomie par définition.
Elle fait plein de choses passionnantes et surtout concrètes et pratiques (OBSERVATIONS et techniques s'y rapportant ; collections de toutes sortes d'objets d'origine cosmiques ; etc.)
Mais elle se consacre aussi aux THÉORIES PHYSIQUES cherchant à comprendre l'Univers et qui régissent l'ASTROPHYSIQUE.
Je suis et j'ai toujours été (et je l'ai toujours dit), admiratif des activités de cette bande de joyeux et studieux Sabien(ne)s qui se couchent à la même heure que les petits loubards du samedi-soir mais pas avec les mêmes sentiments…

C'est de Théories et d'Astrophysique dont je veux parler à propos de tous ces articles et livres de vulgarisation scientifique, d'un très grand intérêt, qui se veulent sincèrement didactiques et y parviennent souvent brillamment. Mais avec un petit défaut à première vue, et qui en devient un gros au bout du compte…
Pour bien me faire comprendre tout de suite, je fais un copier-coller du Préambule de mon "Brelan d'as des étoiles" disponible à la biblio de la Sab :
« L'Astrophysique est une science très spéculative et actuellement en pleine ébullition du fait des avancées technologiques des engins spatiaux (fusées, sondes, satellites artificiels, stations spatiales, télescopes spatiaux, etc.) Ces engins recueillent des données qui bouleversent sans cesse les théories en cours.
Ne citons qu'un seul exemple :
Aux environs de l'an 2000, ces données faisaient conclure que l'Univers était "plat" et tendait vers un état stable. À peu près 15 ans plus tard, nouvelles révélations : l'Univers serait en expansion accélérée, en contradiction avec les prévisions du moment (ralentissement de l'expansion.)
Il n'y a pas d'années, ou de mois, voire de jours, où on ne lise ou n'entende une phrase comme celle-ci : "Jusqu'à présent on pensait que (…), mais la dernière sonde XY vient de remettre tout en question, car (…)"
Cela signifie que ce qui était vrai hier ne l'est plus aujourd'hui, et donc, en bonne logique, que ce qui est vrai aujourd'hui ne le sera plus demain.
Nous allons donc nous contenter de généralités fondamentales, avec toutes les réserves que nous venons d'évoquer… (Nous devrions les écrire au conditionnel, mais nous le faisons au présent pour des raisons de clarté.) »

"Nous devrions les écrire au conditionnel". Tout est là. Et c'est ce que ne fait généralement pas la littérature que j'évoque (en insistant sur le mot généralement.)
Les livres de Reeves, Hawking, Sagan, comme beaucoup d'autres, se lisent au Présent de l'Indicatif qui suggère la certitude. Bien sûr, ces auteurs savent qu'ils décrivent des théories qui sont par définition des hypothèses, mais tellement bien étayées qu'ils font un abus de langage innocent entre eux, sauf que pour un lecteur ordinaire c'est bel et bien la certitude qui l'habite et cela est tout-de-même assez grave quelque part…
Même chez de tels auteurs on peut trouver des erreurs (rares et mineures, bien sûr, et qui peuvent d'ailleurs être le fait d'un traducteur…)
Par exemple, j'ai lu dans "Une brève histoire du temps", à propos de Copernic : "D'après lui le Soleil était immobile au centre de l'Univers et les planètes décrivaient des orbites circulaires autour de notre étoile". J'ai lu aussi dans le "Cosmos" de Sagan : "Dans le système de Copernic, la Terre et les autres planètes tournent autour du Soleil sur des orbites circulaires" (avec un dessin complètement faux qui est en réalité celui du système de Kepler.) Or ces deux assertions sont fausses. Le système de Copernic est semblable à celui de Ptolémée (empruntant des épicycles et déférents compliqués…) mais avec l'immense différence (et progrès) que le centre de ce système complexe n'est plus la Terre mais le Soleil.

Tout le monde sait que les théories ne sont valables que tant qu'elles "marchent". Cela peut durer longtemps. Il s'est trouvé que l'une d'elles, la Mécanique classique souvent dite de Galilée-Newton, a tellement bien marché qu'elle a été prise pour "vraie" par de nombreux savants subjugués (en n'ayant pas tout-à-fait la conscience tranquille pour certains qui n'ont pas osé exposer leur doute devant les résultats éblouissants observés… Henri Poincaré s'y est risqué sur la pointe des pieds, et c'est Einstein qui a eu l'audace, à 26 ans, en 1905, d'écraser ce beau château de sable avec des gros sabots.)

C'est donc la Relativité restreinte d'Einstein qui a supplanté la Mécanique classique. Celle-ci, régie par la transformation de Galilée (en gros, la loi d'addition des vitesses) a buté sur la théorie électromagnétique de Maxwell régie par une transformation plus générale (celle de Lorentz) incluant celle de Galilée au cas particulier de vitesses n'approchant pas celle de la lumière.
Au final, il se trouve que la Mécanique classique est un cas particulier de la Relativité restreinte et, en poussant plus loin, la Relativité restreinte est un cas particulier de la Relativité générale.
Comme la théorie de l'attraction de Newton marche à merveille pour des vitesses n'approchant pas celle de la lumière, au point d'être toujours largement exploitée de nos jours, on pourrait penser qu'elle est un cas particulier de la Gravitation d'Einstein. Eh bien non… La loi de Newton est fondamentalement fausse par rapport à celle d'Einstein ! La première est basée sur l'action de forces alors que la deuxième est basée sur le principe d'Inertie excluant l'intervention de forces.

On voit bien là le rôle des théories dans notre quête de compréhension de la Nature. On peut citer d'autres exemples.
Le système complètement faux de Ptolémée a été tellement efficace à ses débuts qu'il s'est imposé pendant un millénaire… Les théories actuelles des particules, tel l'électron, n'ont plus rien à voir avec le brave "atome planétaire" des débuts de la Physique quantique ; il n'empêche que c'est avec lui que l'on a construit les premières bombes et les premières centrales nucléaires…

Alors, revenons à notre fil qui s'attache à l'origine du temps s'approchant de l'instant zéro, autrement dit du big-bang (théorie qui se tient bien jusqu'à présent...
Le big-bang est souvent décrit comme le début de l'Univers réduit à un point hyper-massif et hyper-chaud qui a "explosé" et se détend selon l'expansion que l'on connaît. Mais alors un point où ?... dans quoi ?
Mais aujourd'hui, certains astrophysiciens considèrent que ce n'est qu'un état momentané de l'Univers, infini avant, pendant, et après lui. Et cette explosion se serait produite partout en même temps, comme une couverture tricotée très serrée que l'on étire brusquement aux quatre coins : les mailles s'écartent partout en même temps et figurent la dilatation de l'espace, mais en réalité dans l'infini. Cela suppose qu'il n'y ait ni fin ni début.
Qu'il n'y ait pas de fin ne nous trouble pas trop… Mais qu'il n'y ait pas de début ? Et pourtant nous acceptons facilement que nous puissions compter les nombres entiers jusqu'à l'infini aussi bien qu'à l'inverse nous puissions compter les entiers négatifs jusqu'à l'infini aussi… Tout cela relève d'un mystère au moins clair qui se substitue à d'autres, de toute façon inévitables, beaucoup plus obscurs.
Évidemment, une telle vision semble contradictoire avec la dernière grande découverte de l'accélération de l'expansion qui tend à admettre une expansion éternelle. Mais c'est la dernière grande découverte avant la prochaine… (voir plus haut !)
Moralité : rien n'est joué, et ne le sera probablement jamais.

Ce que j'ai voulu dire, dans cette longue digression qu'il est permis d'estimer prétentieuse, c'est que la vulgarisation scientifique courante est généralement trop affirmative et peut faire croire au lecteur que l'on sait alors que l'on présume seulement. Mais il ne peut en être autrement, et j'en suis moi-même coupable dans mes écrits, car un article ou un livre exprimé entièrement au Conditionnel ne peut être que rebutant pour n'importe quel lecteur…

[Vincent Boudon]

Très bien cette digression, Georges

Je suis d'accord, d'un côté la vulgarisation est indispensable, car c'est le seul moyen pour le public d'accéder, au moins en partie, aux travaux et résultats scientifiques.

Mais il faut toujours garder à l'esprit que ce n'est quand même que de la vulgarisation, et que la science ne se fait pas comme ça. Il suffit de jeter un oeil à une vraie publication scientifique pour s'en rendre compte.

Alors oui, en astrophysique il reste encore énormément de choses à découvrir et expliquer (heureusement, la physique n'est pas terminée comme le pensait maladroitement Lord Kelvin ). Et les travaux peuvent parfois se contredire, il y a beaucoup de tâtonnements, c'est normal. Surtout que, même si elles font des progrès rapides, les mesures et observations ont encore de grandes incertitudes. Cela transparait souvent assez mal dans les articles de vulgarisation. Et ce question ne se règleront pas à travers des articles ou livres de vulgarisation. D'autant que même des chercheurs sérieux ne peuvent parfois pas s'empêcher d'exagérer leur communication, de faire du "putaclic" comme dit AstronoGeek …

Une précision : je ne suis pas tout à fait d'accord que Newton est faux par rapport à Einstein. Newton a une approche "forces" qui marche très bien dans on domaine d'application. Mais il faut dépasser cette approche pour aller plus loin. Cependant, si dans la Relativité Générale, on fait les approximations correspondant aux conditions classiques (faibles vitesses, masses, etc.), on peut redémontrer les équations de Newton.

Ce n'est pas le cas de Ptolémée. Ça, ça ne marche pas. Du tout. On ne peut en aucun cas simplifier Copernic pour retomber sur Ptolémée …

Quand au gros souci actuel, cela reste de marier Relativité et Mécanique Quantique, les deux théories les mieux vérifiées de tous les temps (dans leurs domaines respectifs), mais incompatibles. La théorie des cordes et la gravité quantique à boucle s'y essaient mais elle doivent encore être capables de faire des prédictions vérifiables et indiscutables … Ca prendra du temps. A moins que … vouloir faire entrer la gravité au chausse-pied dans le monde quantique ne soir pas la bonne idée !

[Jean-Jacques Wawrzyniak]

Et à l'inverse "verra-t-on le temps mourir ?"

[Georges Leterme]

Oui,oui, JJ. Je suis d'accord sur tout ce que tu dis.
Et ton coup du "chausse-pied" est sacrément intéressant !
Le désir irrésistible d'unifier les deux théories en question peut bien être une fausse piste.
D'abord parce que ce désir est un besoin de l'esprit humain dont la Nature peut se moquer, et ensuite parce que ces deux théories peuvent être fausses (ou au moins une) ce qui ne saurait être étonnant (comme je l'ai expliqué.)
Je veux bien croire que l'on puisse retrouver la loi de Newton à partir de celle d'Einstein mais, à mon avis, sans en être un cas particulier. J'ai du mal de penser qu'un champ de forces puisse être un cas particulier d'un espace où règne la loi d'inertie.
Quoi que… Si Newton n'avait pas posé "masse d'un corps = Cte" que ce serait-il passé ?
Au lieu d'écrire F = m(dv/dt), il aurait écrit F = d(mv)/dt qui donne F = m(dv/dt) + v(dm/dt) dont le deuxième terme révèle une augmentation de masse en fonction de la vitesse ! Il allait tout droit vers E = mc²…
Il n'empêche que la gravitation de Newton invoque des forces contrairement à celle d'Einstein. Il me semble qu'il y a tout de même une incompatibilité fondamentale. "Il me semble = je peux me tromper".

[Vincent Boudon]

Après Newton, Lagrange, puis Hamilton on repensé la mécanique classique du coin de vue énergétique (L = T-V et H = T+V), sans passer par les forces. C'est une autre approche de la même chose.

D'ailleurs la mécanique quantique n'aurait pas pu être dérivée sans partir du point de vue de Hamilton.

La vision d'Einstein est, elle, géométrique. Mais la conséquence est que "tout se passe comme si" il y avait une force.

Sinon, pour répondre à Jean-Jacques, dans le scénario d'un "Big Rip" où dans un futur incroyablement lointain la matière finir par disparaître, les trous noirs par tous s'évaporer, bref si il ne reste plus rien du tout, alors dans ce cas il n'y a plus de temps non plus ! C'est résumé dans cette fascinante vidéo que nous avons déjà montré quelque part sur ce forum !

[Eric Chariot]

"tout se passe comme si" il y avait une force

On pourrait dire aussi, à l'inverse, que

"tout se passe comme si" il n'y avait pas de force

, non ?
Pour une fois, je ne vais pas être tout à fait en phase avec Vincent qui veut toujours "sauver le soldat Newton".
Avec l'idée de force, la gravité devient une force instantanée, ce qui contredit fondamentalement les théories d'Einstein.
Autant on peut retomber sur Newton en partant d'Einstein, autant on ne pourra jamais arriver à Einstein en partant de Newton.
Einstein n'est pas une extension de Newton à un domaine plus vaste. C'est un modèle profondément différent dans ces concepts.

Bon de toute façon, s'il s'agit de savoir ce qui est faux, il faut le dire clairement : tous les modèles sont faux.

Pour résoudre le propos de Georges, il faudrait donc un message sur tous les livres de vulgarisation.
A l'instar du "Fumer tue" sur les paquets de clope, ou les "Ce film est une oeuvre de fiction. Toute ressemblance avec des personnages existant ou ayant existé serait fortuite et indépendante de la volonté de l’auteur." à la fin d'un film, il faudrait prévenir "Tout modèle scientifique n'est qu'une approche de la réalité et toute tentative de vulgarisation n'est qu'une approximation de ce modèle imparfait"...

Voilà mon cadeau de Noël aux éditeurs

[Vincent Boudon]

Oui, c'est ce que certaines personnes, y compris des scientifiques ont du mal à admettre. On ne peut connaître le monde qu'à travers des modèles. Même la physique classique est un modèle. La réalité absolue … à mon sens ça n'exile pas.

Je connais des personnes violemment opposées, par exemple, à la mécanique quantique (c'était même le cas d'Einstein) car celle-ci ne correspond pas à notre "bon sens" ou notre "intuition". Sauf que 1) l'Univers n'a absolument aucune raison de se conformer à cela, les lois de la nature sont ce qu'elles-sont, elles ne sont pas là pour nous faire plaisir et 2) de toute manière, la vision classique à laquelle ces personnes voudraient absolument se accrocher n'est pas plus censée. Représenter, par exemple, le mouvement d'un ballon en considérant celui-ci comme une sphère suivant une trajectoire définie à partir de ses conditions initiales … c'est sans doute quelque chose qui parle plus à notre "sens commun" qu'une probabilité de présence issue d'une fonction d'onde, mais en réalité c'est de toute manière juste un modèle qui, dans l'absolu est parfaitement faux. Mais c'est une approximation réaliste sous certaines conditions. Dans le domaine d'application qui cherche de manière simple la trajectoire d'un ballon, cela marche donc très bien.

Alors ce que tu dis, Eric, est vrai. EN fait, je ne cherche pas à sauver Newton ! Cependant, d'une part, on peut intégrer la vitesse finie de la lumière au concept de force (i.e. intégrer la Relativité Restreinte qui reste en fait une approche classique), c'est ce qu'on fait en mécanique quantique pour l'équation de Dirac. Mais, oui, la Relativité Générale par d'un concept totalement différent. C'est d'ailleurs ce qui rend si complexe son intégration à un schéma unifié des interactions.

Ce que je voulais surtout dire, d'autre part, c'est qu'à mon sens, c'est totalement différent du cas de Ptolémée. Ptolémée, c'est juste totalement faux. Bien plus que Newton. On peut retomber sur Newton par approximation de la Relativité Générale (heureusement, même si les principes sont bien différents). On ne peut en aucun car retomber sur Ptolémée à partir de Newton.

Je ne sais pas si je suis claire, mais pour moi il n'y a aucun parallèle entre le saut Newton -> Einstein et le passage Ptolémée -> Copernic. Newton, Einstein, … ce sont des approches scientifiques. Ptolémée, non (désolé si il en prend pour son grade !).

Et cela parce que c'est bel et bien la Terre qui tourne autour du Soleil, et pas l'inverse ! (Eh oui ).

[Eric Chariot]

Oui je vois ce que tu veux dire.
Ptolémée (comme Pythagore la première fois où il a énoncé que la Terre était sphérique) présente un modèle philosophique alors que Newton et Einstein ont des modèles scientifiques (i.e. réfutables).
ça me rappelle un prof de maths, ancien président de la SAB, qui s'amusait à dire en conférence que du point de vue de la Terre, il était vrai de dire que le Soleil tournait autour de la Terre. A part faire son intéressant et brouiller les cartes (ce qui est un peu contraire à la vocation de la SAB qui est de faire comprendre les choses le plus simplement possible), je ne voyais pas l'intérêt.