Matière et Révolution

Avons-nous une bonne définition du temps physique ?

Robert Paris — 2026-05-11T22:45:00Z

Avons-nous une bonne définition scientifique du temps ? Est-il vrai que la physique quantique s'est débarrassée du temps de la physique relativiste ? Ou, sinon, qu'est-ce que le temps en Physique quantique ?

Avons-nous une bonne définition du temps ?

Certains croient avoir tout dit en donnant l'expérience la plus précise permettant de mesurer un écart de temps petit : une seconde c'est 9 192 631 770 oscillations particulières de l'atome de césium. Mais déterminer la valeur d'une unité de temps, même assez précisément, ce n'est pas définir le temps comme concept physique par rapport à d'autres, ni donner son origine par rapport à des faits physiques.

https://www.lne.fr/fr/comprendre/systeme-international-unites/seconde

En fait, la question de ce qu'est le temps au plan réel physique est bien plus complexe…

https://www.youtube.com/watch?v=-ZKTSfVxizY

https://www.youtube.com/watch?v=DA5KSGzJt4c

https://www.youtube.com/watch?v=a77vFzttMRU

Le réel n'est pas la succession temporelle, linéaire, logique et graduelle des états actuels

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article2761

Il est nécessaire de trouver l'origine physique du temps…

https://www.youtube.com/watch?v=XxYC5l21v7Q

Peut-on vraiment définir le temps ?

https://www.youtube.com/watch?v=FGyh7BmIzrM

https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/la-conversation-scientifique/peut-on-vraiment-definir-le-temps-4286437

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/temps-interview-peut-on-reellement-definir-temps-91078/

Nous savons que tout mouvement et tout changement n'est concevable, mesurable et observable que par rapport à un écoulement du temps continu, régulier, sans à-coups, sans discontinuité, abstrait et de type mathématique. Mais ce dernier a-t-il une base physique réelle et où la trouver ? On ne l'a trouvé dans aucun fonctionnement de la matière durable ni de la lumière. Et si le sens du temps désordonné se fondait sur le vide quantique et l'écoulement régulier du temps provenait de l'apparition de la matière durable au sein du vide quantique.

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1688

Comme chacun le sait, nous avons tendance à concevoir le temps comme un continuum qui se déplace toujours dans le même sens vers le futur, lié à un autre continuum, celui de l'espace et fondé sur la relativité d'Einstein. Cet espace-temps relativiste est déformé par les masses.

https://www.youtube.com/live/HjJFzqHW3JQ?app=desktop&pp=QAFIAQ%3D%3D&cbrd=1

Mais la physique quantique est passée par là et elle a changé bien des conceptions. Des temps beaucoup plus courts que ceux de la physique relativiste ont montré d'autres possibilités, notamment celle que le sens d'écoulement du temps soit inversé. Ainsi, la physique reconnait un sens d'écoulement du temps près des masses mais, dans le cas de l'anti-matière, le sens est inverse ! Or, le vide quantique est fondé sur des couples matière-antimatière ce qui signifie qu'à proximité du couple, le sens du temps est incertain. Comme le couple ne dure pas longtemps (matière et antimatière étant dits virtuels dans ce cas), le temps du vide est très agité.

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1077

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324

Quels sont les mystères du temps qu'une théorie doit absolument résoudre ?

https://magazine.tagheuer.com/fr/2022/02/22/les-mysteres-irresolus-du-temps-un-dossier-quantique/

Le temps est-il une illusion ?

https://www.pourlascience.fr/sd/physique-theorique/le-temps-est-il-une-illusion-6184.php

C'est l'écoulement du temps qui serait une illusion ?

https://usbeketrica.com/fr/article/l-ecoulement-du-temps-est-une-illusion

Le temps, défini par wikipedia

https://fr.wikipedia.org/wiki/Temps_(physique)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Temps

A lire si vous n'arrivez pas à concevoir… le temps…

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6499

De quoi le temps est-il le nom, selon Klein et Hennequin

https://webtv.univ-lille.fr/video/10426/finalement-de-quoi-le-temps-est-il-le-nom-

https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/la-conversation-scientifique/de-quoi-le-temps-est-il-le-nom-2621149

Quelle place pour la notion de temps en physique, d'après Klein

https://www.youtube.com/watch?v=ZoOjRDj9Xzo

La science peut-elle expliquer le temps, d'après Greene

https://www.atelierphilo.fr/video/video-la-science-peut-elle-expliquer-le-temps/

Pourquoi parle-t-on d'espace-temps ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4568

La dialectique de l'instant et de la durée

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3165

Zénon et la conception discontinue du temps

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4371

L'univers est-il caractérisé par le mouvement temporel ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3581

L'écoulement du temps est-il absolu, relatif, dépendant de la matière ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4332

Le temps est-il réel (c'est-à-dire physique) ou subjectif ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4861

Temps et irréversibilité

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article871

Le temps marche dans les deux sens (vers le passé comme vers le futur

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article7159

Comment le passé agit sur le présent et le futur…

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6076

On ne peut pas descendre en-dessous d'un temps minimal et le temps est donc discontinu

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6721

Que se passe-t-il à l'échelle du temps minimal

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6728

Alors, qu'est-ce que le temps au sens de la Physique ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article598

La création de l'espace-temps par la matière-lumière

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45

Lumière et matière, des lois qui émergent du vide

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article46

On peut lire partout qu'une des grandes interrogations de la Physique concerne le temps et que les plus grands scientifiques reconnaissent ignorer ce que c'est et même si ça existe vraiment !

Comment est-ce possible alors que nous pouvons voir agir le temps au cours d'expériences, que nos équations tiennent le plus souvent comptent du temps qui s'écoule et que nous avons la capacité de mesurer le temps de manière de plus en plus précise ?

C'est une manifestation du fait que la science ne peut se contenter de mesurer et de calculer, il lui faut comprendre comment ses concepts se placent par rapport à l'ensemble des autres concepts qui décrivent le fonctionnement du monde.

Si la physique quantique redéfinissait la mesure du temps ?

https://www.geo.fr/sciences/plus-rapide-que-la-lumiere-et-si-la-physique-quantique-redefinissait-la-mesure-du-temps-effet-tunnel-einstein-220315

https://www.dailymotion.com/video/x8yxt6k

Qu'est-ce que le temps, d'après France Culture

https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/avec-philosophie/qu-est-ce-que-le-temps-4097559

Quelques remarques étonnantes sur le temps

https://www.bbc.com/afrique/articles/c9w3g3elw9vo

Le temps s'écoule différemment selon les régions de l'univers

https://www.bbc.com/afrique/articles/c3gm0gvk9peo

Réversibilité quantique du temps ?

https://www.science-et-vie.com/sciences-fondamentales/physique/peut-on-inverser-le-temps-grace-a-la-physique-quantique-99767.html

https://hitek.fr/actualite/etude-reversibilite-temps-verre_46542

https://trustmyscience.com/chercheurs-sont-parvenus-rajeunir-particule-quantique/

Du nouveau sur le temps dans l'espace

https://www.sciencesetavenir.fr/espace/astrophysique/le-temps-parait-s-ecouler-cinq-fois-plus-lentement-dans-les-premiers-temps-de-l-univers_172440

Voyager dans le temps ?

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/physique-voyager-temps-cest-possible-98172/

Le temps passe ?

https://www.artshebdomedias.com/article/dou-vient-que-le-temps-passe/

https://www.radiofrance.fr/franceculture/podcasts/la-methode-scientifique/pourquoi-le-temps-passe-t-il-1431573

http://histoiredutemps.free.fr/concepts/pourquoi.temps.passe.vite.htm

L'élasticité du temps dans notre cerveau et en physique

https://www.canalacademies.com/emissions/eclairage/lelasticite-du-temps-dans-notre-cerveau-et-en-physique

Qu'est-ce que le temps ?

https://lyc-armand-mulhouse.site.ac-strasbourg.fr/IMG/pdf/Temps_Physique.pdf

Et si le temps n'existait pas réellement et n'était qu'une illusion !

https://www.pourlascience.fr/sd/physique-theorique/le-temps-est-il-une-illusion-6184.php

https://www.courrierinternational.com/article/physique-et-si-le-temps-nexistait-pas

Le temps passe plus vite dans l'espace

https://www.quebecscience.qc.ca/pose-ta-colle/pourquoi-le-temps-passe-t-il-plus-doucement-dans-l-espace-que-sur-terre/

L'écoulement du temps est une illusion

https://usbeketrica.com/fr/article/l-ecoulement-du-temps-est-une-illusion

La physique quantique supprime-t-elle le temps ?

Video en anglais : « What is Time » by Lee Smolin

https://www.dailymotion.com/video/x7rrd1r

https://www.youtube.com/watch?v=H_p3mvkDX70

https://www.youtube.com/watch?v=6Hi4VbERDyI

https://www.youtube.com/watch?v=k7NmIjmHpxQ

https://www.dailymotion.com/video/x1171vz

https://www.dailymotion.com/video/x6fbm6n

D'autres physiciens quantiques, au contraire, “tuent” le temps

https://www.dailymotion.com/video/x2u0zy1

https://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/conferences-en-replay/saisons/saison-2013-2014/le-temps-existe-t-il

https://www.youtube.com/watch?v=K_CbybjYBxw

https://www.youtube.com/watch?v=a7qOxooJn98

https://www.youtube.com/watch?v=mEb1KjtRiDw

http://www.astrosurf.com/luxorion/temps-nexistepas2.htm

Conférence Carlo Rovelli (un des physiciens quantiques relativistes qui « tue » le temps…)

https://www.youtube.com/watch?v=YlRT8Z2cXlY

Lee Smolin pense que non, le temps n'est pas mort en physique quantique relativiste :

« Chercher à unifier la physique et, particulièrement, à rassembler la théorie quantique et la relativité au sein d'un unique cadre revient principalement à achever la révolution relationnelle en physique. Le principal message de ce livre est que cela passe par l'adoption des idées que le temps est réel et que les lois évoluent.
(…)
La réalité du temps permet une nouvelle formulation de la théorie quantique qui peut aussi nous éclairer sur la façon qu'ont les lois d'évoluer avec le temps….
Einstein mit en lumière il y a longtemps que la mécanique quantique est incomplète parce qu'elle échoue à donner une description de ce qui se passe dans une expérience individuelle. Que fait au juste l'électron lorsqu'il saute d'un état d'énergie à un autre ? Comment des particules trop éloignées l'une de l'autre parviennent-elles à communiquer instantanément ? Comment semblent-elles apparaître en deux endroits à la fois ? La mécanique quantique ne fournit pas de réponse…
La mécanique quantique est une théorie problématique pour trois raisons étroitement liées. La première est son échec à donner une image physique de ce qui se passe dans un processus ou une éxpérience individuels : contrairement aux théories physiques précédentes, le formalisme que nous utilisons en mécanique quantique ne peut pas être lu comme nous montrant ce qui se passe à chaque instant. Deuxièmement, dans la plupart des cas elle échoue à prédire le résultat précis d'une expérience ; plutôt que de nous dire ce qui va se passer, elle ne nouus donne que des probabilités pour les différentes choses susceptibles de se produire. La troisième et plus problématique caractéristique de la mécanique quantique est que les notions de mesure, d'observation ou d'information sont nécessaires pour exprimer la théorie. Elles peuvent être vues comme des notions primitives ; elles ne peuvent pas être expliquées en termes de processus quantiques fondamentaux…
Si vous voulez décrire complètement un système en physique classique, vous répondez à toutes les questions, et ceci vous donne toutes les propriétés. Mais en physique quantique, le dispositif dont vous avez besoin pour poser une question peut vous empêcher de répondre aux autres questions. Par exemple, vous pouvez demander ce qu'est la position d'une particule, ou vous pouvez demander ce qu'est le moment, mais vous ne pouvez pas poser ces deux questions à la fois. C'est ce que Niels Bohr a appelé la complémentarité, et c'est aussi ce que les physiciens signifient lorsqu'ils parlent de « variables non-commutatives »…
En embrassant la réalité du temps, nous ouvrons un chemin pour comprendre la théorie quantique qui éclaire ses mystères et pourrait bien les résoudre. Je crois que la réalité du temps rend possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique…
Nous sommes habitués à l'idée de lois intemporelles de la nature agissant à l'intérieur du temps, et nous ne trouvons plus cela étrange. Mais prenez suffisamment de recul, et vous verrez que cela repose sur de grandes suppositions métaphysiques qui sont loin d'être évidentes…
Il est une tradition – commençant avec Niels Bohr – d'affirmer que l'échec de la théorie quantique à donner une image de ce qui se passe au cours d'une expérience individuelle est l'une de ses vertus et non pas un défaut. Bohr a argumenté avec talent que le but de la physique n'est pas de fournir une telle image mais plutôt de créer un langage grâce auquel nous pouvons parler entre nous de notre préparation des expériences sur des systèmes atomiques et de ce que les résultats nous ont donné. Je trouve les écrits de Bohr fascinants mais peu convaincants. Je ressens la même chose à propos de certains théoriciens contemporains, qui disent que la mécanique quantique ne porte pas « sur » le monde physique, mais sur l' « information » que nous avons sur le monde physique. Ces théoriciens avancent que l'état quantique ne correspond à aucune réalité physique ; il ne fait que coder l'information que nous, observateurs, avons sur un système… Après tout, quelque chose se passe lors d'une expérience individuelle. Quelque chose, et seulement ce quelque chose, est la réalité que nous dénommons électron ou photon. Ne devrions-nous pas être capables de saisir l'essence de l'électron individuel dans un langage conceptuel et un cadre mathématique ? … Alors je me range aux côtés d'Einstein. Je crois qu'il existe une réalité physique objective et que quelque chose qu'on peut décrire se produit quand un électron saute d'un état d'énergie dans un autre. Et je cherche une théorie qui en donne cette description. »

« Le temps apparaît, lui aussi, discret : il ne s'écoule pas tel un flot continu mais comme les "tic" et les "tac" d'une horloge, chacun durant à peu près un temps de Planck (la longueur de Planck divisée par la vitesse de la lumière), soit 10-43 seconde. Pour être plus précis, disons que dans notre Univers le temps s'écoule comme le tic-tac d'une multitude d'horloge puisque, dans un sens, un quantum de temps s'écoule en chaque point de la mousse où un saut quantique est effectué. Ce qui précède est une description de l'espace-temps à l'échelle de Planck, conforme à la théorie de la Gravitation quantique à boucles. Malheureusement, l'échelle est si petite qu'il est impossible de tester directement nos prédictions. Dès lors, comment pouvons-nous tester notre théorie ? Il est d'abord impératif de vérifier que la théorie classique de la Relativité générale est bien une approximation de la théorie de la Gravité quantique à boucles. En d'autres termes, si l'on compare les réseaux de spins aux fibres tissées qui constituent une étoffe, cela revient à se demander si l'on pourrait retrouver les propriétés élastiques de cette étoffe en calculant une moyenne sur des milliers de fibres. Autrement dit, moyennés sur de très nombreuses longueurs de Planck, les réseaux de spins décrivent-ils la géométrie de l'espace et son évolution d'une façon compatible avec "l'étoffe" continue de la théorie classique d'Einstein ? C'est une question difficile, mais, récemment, les théoriciens ont fait des progrès dans certains cas particuliers, pour certaines configurations de l'étoffe pourrait-on dire. Ainsi, on a montré que les ondes gravitationnelles de grande longueur d'onde, se déplaçant dans un espace plan (c'est-à-dire sans courbure), peuvent être décrites comme des excitations de certains états quantiques de la théorie de la Gravitation quantique à boucles. On peut également étudier ce que la Gravitation quantique à boucles apporte comme éléments nouveaux à certains mystères apparus dans le cadre de la Relativité générale et de la théorie quantique, par exemple, les questions que soulève la thermodynamique des trous noirs et notamment, leur entropie, liée au désordre. Les théoriciens ont établi des prédictions concernant la thermodynamique des trous noirs, en utilisant une théorie approximative et hybride où la matière est traitée à l'aide de la Mécanique quantique, mais dont l'espace-temps est absent. »

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3850

Si la matière virtuel (du vide quantique) est le fondement de toute matière…

https://www.google.fr/search?hl=fr&q=virtuel+vide+quantique+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.fr+OR+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.org&btnG=Recherche&meta=&gws_rd=ssl

Lee Smolin montre que le temps physique est la clef de la nouvelle révolution indispensable à la Physique moderne

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3814

Bibliographie sur le temps en sciences

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4890

Le temps négatif, prédit par la théorie quantique, est enfin découvert expérimentalement !

Robert Paris — 2026-05-09T22:21:00Z

Le temps négatif, prédit par la théorie quantique, est enfin découvert expérimentalement !

Nous sommes tous accoutumés au temps qui s'écoule du passé vers le futur et avons du mal à imaginer l'inverse. Une fois encore notre monde intuitif est mis à mal par les découvertes des fondements quantiques de l'univers matériel. Rappelons que la Physique quantique a déjà démoli l'idée d'un continuum du temps, l'idée d'échelles graduelles du temps, pour les remplacer par un temps discontinu, ayant un minimum, non-différentiable et existant à plusieurs échelles, formant une fractale ! Désormais, il existe un temps négatif qui n'est pas un simple artifice théorique !

Cela ne signifie pas, bien sûr, qu'il s'agisse d'une propriété à notre échelle, macroscopique. Comme la plupart des propriétés quantiques, on ne les retrouve plus à notre niveau, celui d'une très grande quantité de quanta.

C'est au niveau du vide quantique que cette propriété est la plus marquée puisque la moitié des particules éphémères du vide parcourent le temps en sens inverse de celui qui est habituel à notre échelle appelé aussi « flèche du temps ». On trouve dans le vide quantique des particules et antiparticules dites « virtuelles » qu'on ne trouve qu'en couple et dont l'une (l'antiparticule) « remonte » le temps…

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article597

Preuve de l'existence de deux flèches du temps émergeant du monde quantique

https://sciencepost.fr/preuve-existence-deux-fleches-du-temps-monde-quantique/

Qu'est-ce que la flèche du temps

https://www.matierevolution.org/spip.php?article2055

http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/time-direction/

https://www.yumpu.com/en/document/view/39509649/the-physical-basis-of-the-direction-of-time-the-frontiers-

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article598

Le temps n'apparaît pas, dans le vide, comme un écoulement continu positif – celui que l'on appelle « la flèche du temps- mais comme des quanta à la fois positifs et négatifs désordonnés parce qu'ils apparaissent et disparaissent.

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1688

Dans le monde du vide quantique, le temps va donc dans les deux sens. On s'en doutait depuis longtemps mais on vient seulement d'en découvrir la manifestation. La découverte théorique date de bien avant, notamment des diagrammes dits de Feynman et de son « électrodynamique quantique ».

En effet, loin d'être étonnante pour la théorie quantique, cette découverte expérimentale d'un « temps négatif » ne fait que confirmer ce que Feynman avait démontré théoriquement dans ses fameux diagrammes

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4332

https://forums.futura-sciences.com/physique/458099-particules-remontent-temps-de-feynman-fluctuations-quantiques-vide-consequences.html

https://forums.futura-sciences.com/physique/927979-positrons-electrons-viennent-futur.html

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4861

https://www.matierevolution.fr/spip.php?mot311

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5234

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6251

Qu'est-ce que l'électrodynamique quantique ?

https://www.matierevolution.org/spip.php?article5177

Qu'est-ce que le vide quantique ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?mot252

Les diagrammes de Feynman sont un outil mathématique puissant mais également conduisent à une espèce de description de « ce qui se passe quand » et c'est une description qui fait appel au virtuel du vide quantique, milieu dans lequel le temps peut s'écouler dans les deux sens…

Un diagramme de Feynman est un outil inventé pour réaliser les calculs de diffusion en théorie quantique des champs. Les particules sont représentées par des lignes, qui peuvent être dessinées de plusieurs façons en fonction du type de particule représenté. Un point, là où des lignes se connectent, est appelé sommet d'interaction, ou simplement sommet, ou encore vertex. Les lignes peuvent être de trois catégories : les lignes internes (qui connectent deux sommets), les lignes entrantes (qui s'étendent depuis « le passé » vers un sommet et représentent un état initial non interactif) et les lignes sortantes (qui s'étendent depuis un sommet vers « le futur » et représentent un état final non interactif). Habituellement le bas du diagramme représente le passé et le haut du diagramme représente le futur.

Les diagrammes de Feynman sont une représentation graphique d'un terme dans la décomposition perturbative d'une amplitude de diffusion pour l'expérience définie par les lignes entrantes et sortantes. Dans certaines théories quantiques des champs (notamment l'électrodynamique quantique), on peut obtenir une excellente approximation de l'amplitude de diffusion à partir de quelques termes de la décomposition en perturbations, correspondant à quelques diagrammes de Feynman simples avec les mêmes lignes entrantes et sortantes connectées par différents sommet et lignes internes.

« Un premier électron émet un photon, le photon se propage puis se matérialise en une paire électron-positon qui se propagent puis s'annihilent pour se retransformer en un photon qui se propage et est finalement absorbé par un deuxième électron. Ce processus contient huit diagrammes élémentaires : quatre font intervenir le couplage électron-photon, deux le propagateur du photon et deux le propagateur de l'électron. (...) Trois diagrammes suffisent pour décrire tous les processus de l'électromagnétisme : couplage électron-photon (appelé vertex) : un électron peut émettre ou absorber un photon ; ce processus a une probabilité proportionnelle à la charge électrique de l'électron ;
propagateur du photon : un photon peut être émis à un point donné de l'espace-temps et absorbé à un autre ; la probabilité ne dépend que de la distance dans l'espace-temps entre les deux points ; propagateur de l'électron : un électron peut être émis à un point donné de l'espace-temps et absorbé à un autre ; la probabilité est dans ce cas plus compliquée à décrire et elle dépend aussi de la masse de l'électron. Mais le calcul pose des problèmes apparemment insurmontables : il faut additionner les diagrammes de Feynman pris à tous les points de l'espace-temps. Or la somme sur toutes les paires de points de l'espace-temps de la boucle du diagramme représentant la propagation de la paire électron-positon donne un résultat infini. Il existe par ailleurs deux autres diagrammes de Feynman en boucle qui donnent des résultats infinis. (...) Autre exemple du problème des infinis : quelle est la force nécessaire pour mettre en mouvement un électron initialement au repos ? Conformément à la théorie de Maxwell, toute particule chargée accélérée émet des ondes électromagnétiques. Or, ces dernières agissent sur l'électron en le freinant. Le calcul de cette force de freinage selon la théorie de Maxwell donne un résultat infini. Il serait donc impossible de déplacer un électron, ce qui est bien sûr contredit par l'expérience ! Ce n'est qu'en 1949 que Julian Schwinger, Richard Feynman, Sin-Itiro Tomonaga et Freeman Dyson parviennent à résoudre ce problème des quantités infinies des diagrammes en boucle : ils le contournent en inventant une méthode de calcul ingénieuse appelée renormalisation. Elle introduit enfin les concepts quantiques de façon cohérente dans la théorie de Maxwell. Cette nouvelle théorie est appelée électrodynamique quantique. (...) L'électrodynamique quantique est valable jusqu'à une certaine distance minimale qu'on choisit plus ou moins arbitrairement : l'addition des diagrammes de Feynman en boucle sur tous les points de l'espace-temps s'arrête alors à cette distance. On évite ainsi les quantités infinies mais le résultat du calcul de ces diagrammes dépend de cette distance minimale. »

Gilles Cohen-Tannoudji dans "La Matière-espace-temps" :

« En électrodynamique quantique, la force élémentaire entre deux particules de matière est décrite par le diagramme de Feynman d'échange d'un photon virtuel. Mais les transitions virtuelles introduisent des corrections radiatives (purement quantiques) qui peuvent être évaluées grâce à la théorie de la renormalisation. Ces corrections sont interprétées physiquement comme une polarisation du vide : le photon virtuel se matérialise en une paire électron-positron qui s'annihile pour redonner un photon virtuel. Cette polarisation du vide produit un effet d'écran : un électron numéro deux « voit » une charge électrique de l'électron numéro un « écrantée » par la polarisation du vide. C'est d'ailleurs dans cet effet d'écran que réside l'essentiel de la renormalisation : la charge « nue » de l'électron est infinie, c'est la polarisation du vide par les paires électron-positron (qui vivent le temps des transitions virtuelles) qui écrante, renormalise cette charge et en fait une charge physique, finie, effective, dépendant de la résolution. En électrodynamique quantique donc, le vide est assimilé à un milieu diélectrique, polarisable par les fluctuations quantiques, capable d'écranter la charge électrique. La charge renormalisée décroît quand la distance croît. »

En microphysique, les particules échangent des photons lumineux pour interagir. Ce phénomène fondamental de la matière/lumière a été interprété pour la première fois par les diagrammes de Feynman de l'électrodynamique quantique. Il s'agit du seul mode de description connu des interactions entre particules via les photons lumineux. Il a été vérifié par un grand nombre de calculs qui sont les plus précis de toute la physique. Cependant, pour bien des physiciens, la réalité des interactions révélées par Feynman n'est pas encore reconnue unanimement. En effet, elles nécessitent de reconnaître dans le vide un nombre infini de particules, d'antiparticules et de photons éphémères, appelés « virtuels » parce qu'ils sont trop fugitifs pour être mis en évidence par des mesures supérieures au temps de Planck. Les virtuels ne peuvent donc être mesurés par la matière/lumière. Au cours d'une transformation de matière/lumière, elles sont insensibles mais sont nécessaires au calcul et on est amené à supposer qu'elles apparaissent et disparaissent. Nous allons voir qu'au contraire les diagrammes de Feynman ne montrent pas que les corpuscules virtuels apparaissent et disparaissent mais que ce sont les corpuscules matériels dits réels qui apparaissent et disparaissent ! Ceux qui existent réellement sont donc les particules du vide et l'aspect réel, durable, n'est qu'une apparence, effet des interactions.

Ainsi, l'interaction électromagnétique, dite coulombienne, est le produit d'échanges de photons dits virtuels et l'interaction nucléaire suppose également des échanges virtuels. Feynman explique ainsi dans son cours de physique (chapitre Mécanique quantique) que "on a l'habitude de dire qu'il y a échange d'un électron "virtuel" quand l'électron doit sauter à travers une région de l'espace où il y a une énergie négative. Plus précisément, un "échange virtuel" signifie que le phénomène implique une interférence quantique entre un état avec échange et un état sans échange. (...) Yukawa a posé en hypothèse que la force entre deux nucléons est due à un effet d'échange similaire - mais dans ce cas, à l'échange virtuel, non pas d'un électron, mais d'une nouvelle particule qu'il a appelé "méson". Aujourd'hui, nous identifions le méson de Yukawa avec le pion qui se produit dans les collisions à haute énergie de protons ou d'autres particules."

On a remarqué que deux particules qui n'échangent pas de photons ne peuvent pas définir l'espace qui les sépare ni le temps local. Une particule individuelle, que l'on concevrait comme isolée du reste du monde, ne serait pas située dans un espace-temps ! Plus grave encore, on a constaté qu'aucune particule n'avait une existence individuelle. Aucune n'existait de façon séparée des autres et du milieu. N'oublions pas que l'équation d'énergie (ce qui est perdu en énergie potentielle est gagné en énergie cinétique) signifie justement un échange permanent entre particule et milieu. Sans liaison avec le vide qui l'entoure ou avec les autres particules (via les photons lumineux), aucune particule ne peut exister. Il suffit de dissocier une particule de son environnement pour le constater (expérience de diffraction par exemple). La particule perd alors la mémoire de son mouvement précédent et toutes les directions deviennent possibles. Celle-ci a perdu son orientation dans l'espace et son mouvement.

Comment se déroule en effet l'interaction entre deux particules ? Elle est fondée sur l'émission et l'absorption spontanée d'un photon (réel) par une particule (réelle). Remarquons d'abord qu'il s'agit bien d'un phénomène qui est brutal puisqu'il se déroule sur un temps très court, apparemment ponctuel. Montrons maintenant quelles sont les étapes de ce processus d'absorption et d'émission de photon lumineux par les particules matérielles. Le processus d'absorption, par exemple, est le suivant. Première étape, le photon approchant de la particule se décompose en particule et antiparticule, virtuels tous les deux. Deuxième étape : la particule réelle se lie à l'antiparticule virtuelle pour faire apparaître un nouveau photon virtuel. Bilan : il reste une particule. On dit que « la » particule a absorbé le photon. En réalité, la particule qui reste est l'ancienne particule virtuelle. D'autre part, un photon « réel » a été transformé en photon « virtuel ». On peut en conclure que l'état virtuel était tout aussi réel que l'état de la particule matérielle. De même pour le photon. L'une des remarques qui découlent de cette analyse des diagrammes de Feynman est que la révolution est à la base de la dynamique. Ce n'est pas la même particule qui se maintient avant et après l'émission/absorption de photon. Le vide empli de couples particule/antiparticule virtuelles permet de comprendre qu'il n'y a jamais création ex-nihilo mais matérialisation de particules, d'antiparticules ou de photons du vide. L'énergie d'un choc permet par exemple de matérialiser des particules du vide. Par contre, dans le phénomène d'absorption/émission de photons par la matière, il y a changement brutal. Une particule disparaît et une nouvelle particule apparaît qui a les mêmes caractéristiques mais qui n'est pas individuellement la même. Aucune particule matérielle n'est donc appelée à durer aussi longtemps qu'il y paraissait. L'apparence de durée est un effet des multiples rétroactions du vide, de la matière et de la lumière qui se déroulent dans des temps extrêmement courts. On peut également en conclure que l'on comprend pourquoi une particule est partout dans son nuage de polarisation et saute d'une position à une autre dans ce nuage. En effet, la particule peut disparaître à tout moment et réapparaître en tout point proche où se situe un couple particule/antiparticule virtuel. Une autre conclusion est qu'il n'y a pas de différence de nature entre particule virtuelle et particule réelle. Au cours de l'absorption/émission de photon, le virtuel et le réel s'échangent. Si la particule réelle devient virtuelle, c'est le contraire pour le photon. Le nuage de polarisation est justement constitué de ces couples particule/antiparticule virtuels.
Richard Feynman fut en 1940 le premier à tenter un retour partiel à une représentation spatio-temporelle en réhabilitant le concept de trajectoires quantiques. Il se rapprocha ainsi d'une conception plus géométrique de la réalité quantique, sans pour autant abandonner son indéterminisme. Feynman a écrit un livre en 1965, avec A Hibbs ; il décrit ainsi les trajectoires virtuelles d'une particule classique :

Les chemins importants pour une particule quantique ne sont pas ceux qui ont une pente (ou une vitesse) bien définie partout, mais ceux qui sont au contraire très irréguliers à toute petite échelle... Ainsi, bien qu'une vitesse moyenne puisse être définie, la vitesse quadratique moyenne n'existe en aucun point. En d'autres termes, les trajectoires sont non différentiables.
L'espace-temps non différentiable.

En termes actuels, cette description des chemins quantique signifie que, bien que tous différents et en nombre infinis, ce sont des courbes fractales caractérisées par une propriété géométrique commune : leur dimension fractale est deux. Einstein lui aussi avait envisagé d'abandonner les équations différentielles. En 1948, il écrit à Wolfgang Pauli : "Je vous ai dit plus d'une fois que je suis un partisan acharné non pas des équations différentielles, mais bien du principe de relativité dont la force heuristique nous est indispensable".

D'où l'idée de chercher les structures générales d'un espace-temps non différentiable qui satisferait au principe de relativité. L'espoir sous-jacent est de voir émerger le comportement quantique comme une manifestation de la non-différentiabilité.

Le problème semble toutefois d'une difficulté extrême : abandonner la différentiabilité, n'est ce pas abandonner les équations différentielles, l'outil de base de la physique ? Heureusement une autre voie est possible, qui permet de décrire la non-différentiabilité à l'aide d'équations différentielles !

La clef de la solution se trouve dans l'interprétation des travaux de Feynman en terme de fractals. Considérons une fonction continue et presque partout non différentiable, tracée entre deux points du plan. On peut l'approximer par des dissections successives qui en construisent des approximations de plus en plus précises.

https://www.matierevolution.org/spip.php?article6315

https://books.openedition.org/psorbonne/1766?lang=fr

La découverte expérimentale du « temps négatif » qui vient d'être faite

https://www-scientificamerican-com.translate.goog/article/evidence-of-negative-time-found-in-quantum-physics-experiment/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=sc

https://www-ecoticias-com.translate.goog/en/negative-time-discovered-flowing-future/10035/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=sc

https://www.nationalgeographic.fr/espace/physique-quantique-etrange-decouverte-du-temps-negatif-phenomene-sciences-recherche-decouverte

https://www.science-et-vie.com/sciences-fondamentales/physique-quantique/le-temps-negatif-quand-la-lumiere-defie-notre-perception-du-temps-187270.html

https://www.linternaute.com/actualite/magazine/7057334-article/

https://leblob.fr/actualites/bizarrerie-quantique-un-temps-negatif-observe-experimentalement

https://hpc.developpez.com/actu/366195/Des-scientifiques-affirment-avoir-mesure-un-temps-negatif-dans-le-cadre-d-une-experience-quantique-portant-sur-la-relation-photon-atome-mais-cette-affirmation-a-suscite-scepticisme-et-controverse/

https://www-londondaily-news.translate.goog/quantum-experiments-reveal-negative-time-phenomenon/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=sc

Lire encore sur le temps en Physique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?mot311

Lire encore sur la Physique quantique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?mot283

Quelle physique s'applique à l'échelle de Planck ?

Robert Paris — 2023-05-05T22:05:00Z

Quelle physique s'applique à l'échelle de Planck, là où relativité et quantique s'appliquent en même temps ? La réponse n'est pas surprenante mais renversante !

Aux dimensions de Planck, limites inférieures des dimensions universelles de temps, d'espace et d'énergie, là où relativité et quantique s'appliquent en même temps, il n'y a pas de différence entre vide quantique et matière : à cette échelle, il faut dire adieu aux instants de temps, adieu aux points de l'espace, adieu à la variété espace-temps, adieu aux observables et aux mesures, adieu à la masse, adieu aux trajectoires, adieu à la permanence de la matière, adieu aux mesures, adieu aux observations, et même adieu à la séparation diamétrale entre matière et vide.

Le texte qui suit est extrait de l'article de Christophe Schiller dans l'ouvrage collectif « Le Vide » dirigé par Edger Gunzig et Simon Diner, article intitulé « Le vide diffère-t-il de la matière ? ». Il raisonne entièrement aux dimensions de Planck et démontre qu'à cette échelle, toute la physique est bouleversée, y compris la physique quantique et la relativité.

« Le face-à-facede la mécanique quantique et de la relativité générale conduit à des conclusions surprenantes concernant l'espace et le temps. Nous montrons que les concepts de continuité de l'espace-temps, de point d'espace, de moment de temps, de particule ponctuelle, de causalité, perdent tout fondement dans le domaine des distances inférieures à la distance de Planck, ou celui des énergies de Planck. Le vide lui-même devient indiscernable de la matière et du rayonnement.

(…)

Pour décrire le mouvement, ces deux théories (relativité générale et mécanique quantique) recourent à des objets constitués de particules et à la notion d'espace-temps. Voyons comment ces concepts sont définis.

Une particule – et en général tout objet – est défini comme une entité permanente, à laquelle une position peut être attribuée et qui peut se déplacer (l'étymologie du terme « objet » se rapporte à ce dernier trait). En d'autres termes, une particule est une petite entité dont la masse, la charge, etc. se conservent. Cette particule peut changer de position avec le temps.

Cependant, dans tous les traités de physique, les temps est déterminé à l'aide d'objets en mouvement, qu'on appelle habituellement « horloges », ou à l'aide de particules en mouvement, comme celles qui sont émises par des sources de lumière. De même, l'unité de longueur se définit également avec des objets, par exemple les règles comme autrefois, ou le mouvement de la lumière qui n'est rien d'autre qu'un ensemble de particules en mouvement.

(…)

Pour éviter les contradictions entre la mécanique quantique et la relativité générale… les changements conceptuels nécessaires sont si spectaculaires qu'ils devraient intéresser tous ceux qui manifestent un certain intérêt pour la physique… La mnière la plus efficace d'approcher ces changements sera de fixer notre regard sur les détails du domaine où la contradiction entre les deux théories standard prend son tour le plus saillant et où elles sont toutes deux nécessaires en même temps…

La relativité générale et la mécanique quantique proposent chacune un critère pour déterminer quand la physique galiléenne n'est plus applicable… La relativité générale montre qu'il est nécessaire de prendre en compte la courbure de l'espace-temps lorsque l'on s'approche d'un objet de masse m à des distances de l'ordre du rayon de Schwarzschild qui vaut deux fois la constante de gravitation universelle de Newton fois la masse et divisé par le carré de la vitesse de la lumière… Un objet plus petit que son propre rayon de Scwarzschild est un « trou noir ». Selon la relativité générale, aucun signal issu de l'intérieur du rayon de Schwarschild ne peut parvenir au monde extérieur d'où le nom « trou noir ».

De même, la mécanique quantique montre que la physique classique galiléenne doit être abandonnée et les effets quantiques pris en compte lorsque l'on approche d'un objet à des distances qui sont de l'ordre de la longeur d'onde de Compton qui est égale à la constante de Planck h barre divisée par le produit de la masse et de la vitesse de la lumière. Naturellement, cette longueur n'a d'importance que si l'objet lui-même est plus petit que sa longueur de Compton. A ces échelles, on observe des effets quantiques relativistes, comme les créations et annihilations de particules-antiparticules (théorie quantique des champs).

(…)

Si nous rassemblons ces deux résultats, les situations qui demandent la combinaison des concepts de la théorie quantique des champs et de la relativité générale sont celles où ces deux conditions sont satisfaites simultanément. La distance d'approche critique admise est un rayon de Schwarschild double de la longueur d'onde de Compton. On constate que c'est le cas lorsque les longueurs sont de l'ordre de la « longueur d'onde de Planck » et les temps de l'ordre du « temps de Planck ».

La longueur d'onde de Planck « lP » vaut 1,6 fois dix puissance moins 35 mètres et le temps de Planck « tP » vaut 5,4 fois dix puissance moins 44 secondes.

lP vaut tP multiplié par la vitesse de la lumière c. Le carré de lP vaut la constante de Planck h barre fois la constante de gravitation universlle G divisé par la puissance trois de la vitesse de la lumière.

Si l'on approche un objet à ces échelles, la relativité générale et la mécanique quantique jouent toutes deux un rôle.

(…)

Est-il possible de construire une horloge qui soit susceptible de mesurer des intervalles de temps plus courts que le temps de Planck ? Il est remarquable que la réponse soit non ; même si dans la relation d'incertitude temps-énergie (produit des incertitudes de temps et d'énergie supérieure ou égale à h barre), il semble que qu'en donnant l'incertitude de d'énergie une valeur arbitrairement grande, l'on peut rendre l'incertitude de temps aussi petite que l'on veut.

Une horloge est un appareillage qui comporte des pièces mobiles qui peuvent être des roues mécaniques, des particules matérielles en mouvement, des champs électromagnétiques variables – des photons -, des particules radioactives en désintégration, etc. Pour chaque composant mobile d'une horloge, par exemple les aiguilles du cadran, le principe d'incertitude s'applique… Or, à propos d'une horloge quelconque, l'on doit connaitre le temps marqué et l'énergie pour chaque aiguille sans quoi ce ne serait pas un système classique, c'est-à-dire que ce ne serait pas un système d'enregistrement… Il est évident que le plus petit intervalle de temps qui peut être mesuré par une horloge est toujours plus grand que la limite quantique, et donc plus grand que la précision temporelle qui résulte de la relation d'incertitude pour ses parties en mouvement. On a donc la relation : plus petit intervalle de temps plus grand ou égal à h barre divisé par l'incertitude sur l'énergie du composant en mouvement.

Cette incertitude sur l'énergie est certainement plus petite que l'énergie totale du composant lui-même qui vaut la masse fois le carré de la vitesse de la lumière…

Qui plus est, toute horloge fournit de l'information ; il faut donc que des signaux puissent en émaner. Pour permettre ceci, l'horloge ne doit pas être un trou noir ; sa masse ne doit donc pas être plus petite que la masse de Schwarschild pour sa taille, soit inférieure ou égale au produit de la taille de l'horloge par le carré de la vitesse de la lumière divisée par la constante de gravitation universelle G. Et finalement, la taille de l'horloge doit être plus petite que le facteur vitesse de la lumière fois le plus petit intervalle de temps lui-même, pour permettre une mesure adéquate de l'intervalle de temps ; sinon les diverses pièces de l'horloge ne pourraient travailler ensemble pour afficher le même temps…

Si l'on réunit toutes ces conditions, on obtient que le plus petit intervalle de temps est plus grand ou égal au temps de Planck.

En résumé, l'on obtient la conclusion générale que les horloges ne peuvent mesurer que des intervalles de temps plus courts que le temps de Planck, et ce à partir des trois propriétés simples de toute horloge, n'avoir qu'une seule horloge (pas d'horloge avec, en paire, son antihorloge), savoir lire son cadran et qu'elle donne des informations adéquates.

On observera que cet argument est indépendant de la nature du mécanisme de l'horloge. Que celle-ci soit mue par des moyens d'ordre gravitationnel, électrique, simplement mécanique, voire nucléaire, les relations ci-dessus s'appliquent.

(…)

L'on est ainsi conduit à conclure qu'il existe dans la nature un intervalle de temps minimum. En d'autres termes, aux échelles de Planck, le terme « instant du temps » ne s'appuie ni sur la théorie ni sur l'expérience. Utiliser ce concept n'a donc aucun sens.

L'on peut de même déduire qu'il n'est pas possible de construire une règle pour mesurer la longueur ou un quelconque autre instrument de mesure qui puisse mesurer des longueurs plus courtes que la longueur de Planck. Cela découle déjà de la relation longueur de Planck égale vitesse de la lumière c fois temps de Planck.

La manière simple de mesurer la distance entre deux points est de mettre un objet au repos en chacun d'eux. En d'autres termes, des mesures conjointes de la position et de l'impulsion sont nécessaires pour toute mesure de longueur. Or, la longueur minimum mesurable est certainement plus grande que l'incertitude qui porte sur la position des deux objets. A partir du principe d'incertitude, l'on sait que la position de chacun ne peut être connue avec une précision meilleure que celle donnée par la relation d'incertitude :

incertitude sur la position fois incertitude sur l'impulsion égale constante dePlanck h barre

Si l'on exige qu'un seul objet figure à chacune des deux extrémités (autrement dit si l'on veut éviter la production quantique de maires d'objets à partir du vide), cela implique que l'incertitude sur l'impulsion soit inférieure au produit de la masse et de l'impulsion.

La longueur minimum mesurable étant supérieure ou égale à l'incertitude sur la longueur qui est supérieure ou égale à la constante de Planck h barre divisée par le produit de la masse et de la vitesse de la lumière.

De plus, la mesure ne peut être effectuée si des signaux ne peuvent quitter l'objet en question : il ne peut pas s'agir de trous noirs. Les masses doivent donc être si petites que leur rayon de Schwarschild est plus petit que la distance qui les sépare. D'où il découle que la longueur minimum mesurable est supérieure ou égale à la longueur de Planck.

Une autre technique pour déduire cette limite renverse le rôle de la relativité générale… L'on retrouve une fois encore que la limite de mesure de longueur est la distance de Planck.

On peut remarquer que la longueur de Planck étant la plus courte possible, il s'ensuit qu'il ne peut exister d'observations ni de conséquences d'effets quantiques pour des situations où la longueur d'onde de Compton correspondante serait plus petite.

(…)

Par conséquent, dans son sens usuel d'entité sans extension, le concept de « point de l'espace » ne peut s'appuyer sur l'expérience. De la même façon, le terme « événement », qui combine les « points de l'espace » et l' « instant de temps » perd également sa signification pour la description de la nature.

Ces résultats sont résumés dans ce que l'on appelle le principe d'incertitude généralisé selon lequel le produit des incertitudes sur la position et sur l'impulsion est supérieur ou égal à sa somme de deux termes dont l'un dérive de la physique quantique (h barre sur deux) et l'autre de la relativité (G fois le carré de l'incertitude d'impulsion divisé par la vitesse de la lumière à la puissance trois).

(…)

La description de l'espace-temps en termes de continuum doit donc être abolie en faveur d'une autreplus appropriée.

la nouvelle relation d'incertitude aux échelles de Plack devient :

incertitude sur la longueur fois incertitude sur le temps supérieure ou égale à temps de Planck fois longueur de Planck
Une manière finale de se convaincre que les points n'ont pas de signification est qu'un point ne peut avoir qu'un volume nul ; mais le volume minimum possible dans la nature est le volume de Planck égale distance de Planck à la puissance trois.

(…)

Mais les conséquences des limites de Planck pour les mesures de l'espace et du temps peuvent être poussées beaucoup plus loin…

C'est un lieu commun que de dire qu'étant donnés deux points quelconques de l'espace ou deux instants du temps, il y en aura toujours un troisième entre eux. Les physiciens se contentent de baptiser continuité cette propriété et les mathématiciens parlent de densité. Mais aux dimensions de Planck, cette propriété ne peut plus tenir, puisque l'on ne peut avoir des intervalles plus courts que le temps de Planck : points et instants ne sont donc pas denses, et entre deux points il n'y en a pas toujours un troisième. Mais ceci signifie que l'espace et le temps ne sont pas continus.

(…)

La relativité restreinte, la mécanique quantique et la relativité générale reposent toutes trois sur l'idée que le temps peut être défini pour tous les points d'un référentiel donné. Or, deux horloges éloignées d'une certaine distance ne peuvent être synchronisées avec une précision arbitraire. Puisque la distance qui les sépare ne peut être mesurée avec une erreur plus petite que la longueur de Planck, et sachant que la transmission des signaux est indispensable à la synchronisation, il n'est donc pas possible de synchroniser deux horloges avec une précision plus fine que celle que nous impose le temps de Planck. En raison de cette impossibilité, l'idée d'une coordonnée temporelle unique pour un référentiel global n'est qu'une approximation elle aussi et ne peut être maintenue dans le cadre d'une description précise de la nature.

De plus, puisque l'écart entre événements ne peut se mesurer avec une précision plus fine que le temps de Planck, il s'ensuit que pour deux événements éloignés dans le temps de cet ordre de grandeur, il n'est pas possible de dire avec une certitude complète lequel précède l'autre. Ceci constitue un résultat important. Si les événements ne peuvent être ordonnés aux échelles de Planck, le concept de temps, que l'on a introduit en physique pour décrire des séquences, ne peut tout simplement pas être défini.

En d'autres termes, une fois abandonnée l'idée de coordonnée temporelle unique pour un référentiel global, on se voit contraint d'abandonner également celle du temps d'un événement considéré comme un « point » unique.

(…)

L'existence même d'une longueur minimum ciontredit la relativité restreinte où l'on montre que, si l'on passe à un système de coordonnées en mouvement, une longueur donnée subit une contraction de Lorentz. Il ne peut exister de longueur minimum en relativité restreinte ; et donc, aux dimensions de Planck, l'espace-temps n'est ni invariant de Lorentz, ni invariant par difféomorphisme, ni invariant par dilatation.

(…)

Mais nous ne sommes pas au bout de nos surprises. Aux échelles de Planck, puisque l'ordre temporel et l'ordre spatial s'effondrent, il n'est pas possible de décider si la distance entre deux régions de l'espace-temps assez proches est de type spatial ou temporel. Les limites de la mesure rendent impossible la distinction entre ces deux cas. Aux échelles de Planck, le temps et l'espace ne peuvent se distinguer.

En résumé, aux échelles de Planck, l'espace-temps n'est ni continu, ni ordonné, ni pourvu d'une métrique, ni quadridimensionnel, ni constitué de points.

(…)

Pour achever cet inventaire, si l'espace et le temps ne sont pas continue, les quantités définies comme des dérivées spatiales ou temporelles n'ont pas de définition précise.

(…)

L'expression courante pour une grandeur observable A(x,t) n'a pas de sens…Aux échelles de Planck, les champs physiques ne peuvent être décrits par des fonctions continues… Il est impossible de définir la multiplication des observables par des nombres continus…

En théorie quantique des champs, la différence entre une particule virtuelle et une particule réelle est qu'une particule réelle est « sur sa couche de masse », c'est-à-dire qu'elle obéit à la relation énergie au carré égale masse au carré fois vitesse de la lumière puissance quatre plus impulsion au carré fois vitesse de la lumière au carré, alors qu'une particule virtuelle n'y obéit pas. Aux échelles de Planck, on ne peut pas déterminer si une particule est réelle ou virtuelle.

Mais ce n'est pas tout. Puisque l'antimatière peut être décrite comme de la matière qui se déplace à contre-courant dans le temps, et puisque la différence entre mouvement et mouvement inverse ne peut être observée aux échelles de Planck, l'on ne peut distinguer la matière et l'antimatière à ces échelles.

(…)

De même, l'imprécision sur la position nous empêche de déterminer des positions distinctes précises pour des expériences d'échange. En bref, aux échelles de Planck, on ne peut définir le spin, on ne peut distinguer les fermions des bosons ou, autrement dit, la matière du rayonnement…

(…)

Pour conclure, le vide, c'est-à-dire l'espace-temps vide ne peut se distinguer de la matière aux échelles de Planck. (…) »

Articles scientifiques de Christophe Schiller :

https://scholar.google.fr/scholar?hl=fr&as_sdt=0%2C5&as_vis=1&q=article+scientifique+C.+Schiller+planck&btnG=

Christophe Schiller, « L'aventure de la Physique » :

Chute, flux et chaleur

https://www.motionmountain.net/MontagneMouvement-volume1.pdf

La Relativité

https://www.motionmountain.net/MontagneMouvement-volume2.pdf

Lumière, charges et cerveau

https://www.motionmountain.net/MontagneMouvement-volume3.pdf

La quantification du changement

https://www.motionmountain.net/motionmountain-volume4.pdf

Mouvement au sein de la matière

https://www.motionmountain.net/motionmountain-volume5.pdf

Une spéculation sur l'unification

https://www.motionmountain.net/motionmountain-volume6.pdf

https://www.motionmountain.net/motionmountain-volume7.pdf

Le temps marche dans les deux sens (vers le passé comme vers le futur)

Robert Paris — 2023-03-15T23:05:00Z

Le temps marche dans les deux sens (vers le passé comme vers le futur)

Disons d'abord que cela ne signifie nullement que « le temps n'existe pas ».

Ce que l'on croyait auparavant

Ce qui le remet en question

Ce que l'on observe maintenant :

Quel lien entre espace, temps, matière, lumière et vide quantique ?

Robert Paris — 2022-06-10T22:05:00Z

Quel lien entre espace, temps, matière, lumière et vide quantique ?

On a longtemps cru que la masse était une caractéristique fondamentale de la matière.

Mais on constate que la masse n'est pas constante et qu'elle n'est qu'une propriété qui saute d'une particule à une autre, d'une particule virtuelle du vide à l'autre.

Qu'est-ce qui est fondamental et ne change pas ?

La charge !

Voici ce qu'en dit le physicien quantique Mark Silverman dans "And Yet it moves" (et pourtant elle bouge)

"La conservation de la charge électrique est l'une des lois de conservation les plus strictement observée. A ma connaissance, aucune violation de cette loi n'a été observée. (...) La conservation de la charge est un phénomène local."
Quel lien ?

On pourrait se contenter valablement de répondre : on ne sait pas. Et ce serait vrai. Mais on doit également reconnaître que les réflexions de la science ont avancé dans ce domaine et porter à la connaissance de tout le monde les réflexions que l'on peut faire, c'est cela qui permet de philosopher sur la nature…

Quelles idées sont déterminantes sur la question posée ?

Nous estimons que ce sont les idées dialectiques d'ordre issu du désordre, de rupture de symétrie (ou symétrie brisée), de réel-virtuel et de virtuel-réel et de couplage matière-antimatière.

Que veut-on dire par là ?

Que le fondement d'un monde est dans ses contradictions et dans la lutte entre ses opposés menant à une rupture où l'un l'emporte finalement.

Lorsque l'on vit dans un monde où une rupture de symétrie a été opérée, on ne voit plus qu'un seul côté des choses qui autrefois s'opposaient. Du coup, on a du mal à comprendre d'où elle sont issues.

Ainsi, le monde matériel semble dirigé par des caractéristiques positives : énergie positive de la matière, écoulement positif du temps, distances positives d'espace et quantités positives des masses. Connaissons-nous des espaces, des temps, des masses, des énergies négatives à notre échelle dite macroscopique ? Non.

C'est un effort intellectuel important d'imaginer que notre univers aurait une base fondée sur une contradiction dans laquelle cette positivité ne serait pas à la racine des choses…

Mais la physique a été contrainte d'aller dans ce sens car elle a échoué à construire une interprétation de la réalité fondée sur le déplacement de masses dans l'espace et le temps. Elle a été contrainte de fonder, au contraire, ces quantités positives sur un univers dans lequel le positif et le négatif se contredisaient et se répondaient sans cesse : le vide quantique.

On a longtemps cru trouver le fondement dans la particule de masse du type électron ou proton caractérisée par une masse au repos fixe et positive.

Mais la quantité fondamentale de la matière ne s'est pas trouvée être la masse, le temps, l'espace ou l'énergie positive mais la charge de la particule.

Dialectiquement, ce n'est pas étonnant que le fondement vienne d'un domaine où deux contraires sont face à face et se combattent sans cesse : charge positive et négative. Dialectiquement, il n'est pas étonnant qu'un monde où un des pôles s'impose soit issu d'un autre où les deux se contestent sans cesse la primauté. Que l'ordre de la matière soit fondée par le désordre des interactions. Que la matière soit fondée sur le vide. Et que le vide soit, en un certain sens, matériel.

D'autre part, il y a bien des raisons de fonder la réalité sur la charge plutôt que sur les autres quantités précédemment citées. C'est que leur constance n'est pas vérifiée. La masse se modifie du fait du mouvement, l'espace et le temps aussi sont modifiés par la présence ou non des masses. De l'énergie peut apparaître et disparaître. Par contre, la quantité de charge est constante et localement définie. Aucune expérience n'a souligné une rupture dans cette loi de conservation de la charge.

Elle est vérifiée dans le vide comme dans la matière, et à toutes les échelles.

Voilà quelques première raisons d'en faire le fondement qui relie matière, lumière, vide, espace, temps.

Commençons par le vide.

On sait que la question que nous posons ici est du domaine de la physique quantique relativiste. Cela signifie que le vide est plein de particules et d'antiparticules fugitives dont le temps d'existence est trop bref pour être directement perçues par une expérience fondée à notre échelle, macroscopique. Cependant ces particules existent bel et bien. Ce ne sont pas des artifices de calcul. On ne voit pas le virtuel mais on ne voit pas non plus l'atome et encore moins, si l'on peut dire, les quanta d'action. Mais ils existent. Ce que l'on voit est surtout une illusion d'optique…

Or, dans le vide quantique, nous sommes amenés par les expériences à conclure qu'on trouve des couples de particule et d'antiparticule, c'est-à-dire des quantités de charge égales et opposées sans cesse couplées. Ces couples apparaissent et disparaissent ensemble. Pas de particule qui apparaisse sans son anti-particule. Ils définissent des temps qui sont des grains égaux et opposés. Le temps n'apparaît pas, dans le vide, comme un écoulement continu positif – celui que l'on appelle « la flèche du temps- mais comme des quanta à la fois positifs et négatifs désordonnés parce qu'ils apparaissent et disparaissent. Du coup, d'où va venir le monde matériel que nous connaissons, avec ses masses positives, ses énergies positives, ses espaces et écoulements de temps, toujours positifs, avec son ordre ? Eh bien, il n'est pas à l'origine du monde ! C'est le désordre de l'opposition du positif et du négatif qui l'a fait émerger… C'est le vide qui oppose sans cesse les contraires du virtuel – les couples particule et antiparticule – qui va produire et reproduire la matière, l'espace, le temps, l'énergie. Ce sont des éléments virtuels qui fondent le réel. Les couples virtuels fondent des photons ou particules d'interaction. La particule dite réelle est entourée par un nuage de particules et d'antiparticules virtuelle en pleine agitation fondée sur les interactions de charges positives et négatives de ces couples. Elles lui donnent sa position : qui saute sans cesse d'une particule à une autre du nuage de polarisation. Elles lui déterminent la direction de son mouvement et ce que l'on appelle la vitesse (à ne pas concevoir comme mouvement cinématique) en définissant des distances par des photons et des temps par des photons virtuels.

Mark Silverman dans « And yet it moves » (Et pourtant il bouge) :

« Does an atomic electron move ? How would one know ? Would an anti-atom fall upward ? Is the vacuum really empty ? (...) Can a particle be influenced by an electric or magnetic field that isn't there – that is, through which it does not pass ? How is it possible for randomly emitted particles to arrive preferentially in pairs at a detector – or, conversely, to avoid one another altogether ? Could watching atoms emit light in London have an effect on the corresponding radiative decay in New York ? Does a “right-handed” light beam interact differentlywith matter than a “left-handed” light beam ? How can light get brighter by rebounding from a surface (without violating the conservation of energy) ? Is a basketball changed for having been turned 360° ? Perhaps not, but what about an electron ? Could one tell the difference between an electron that has never jumped out of a quantum state and then back again and an electron that has never jumped at all ? Is there really such a thing as a “Maxwell demon” ? No ? – then how is one to account for a simple hollow tube that blows hot air out one end and cold air out the other ? »

« Est-ce que l'électron est en mouvement ? Comment le savoir ? Est-ce qu'un anti-atome tombe vers le haut ? Est-ce que le vide est réellement vide ? (…) Une particule peut-elle être influencée par un champ électrique ou magnétique – qui n'est pas présent – c'est-à-dire qu'elle ne traverse pas ? Comment est-il possible que des particules émises aléatoirement arrivent préférentiellement par pairs sur un détecteur – ou, au contraire, parviennent à s'éviter ? Se peut-il qu'en observant de la lumière à Londres, cela ait un effet sur la radiation correspondante à New York ? Est-ce que le rayonnement polarisé à gauche interagit différemment sur la matière que le rayonnement polarisé à droite ? Comment la lumière peut-elle être plus brillante en rebondissant sur une surface (sans violation de la loi de conservation de l'énergie) ? Est-ce qu'une balle de basket change en tournant de 360° ? Probablement que non, mais que dire de l'électron ? Quelqu'un peut-il nous dire la différence entre un électron qui a subi un saut quantique avant de revenir à son état d'origine et celui qui n'a pas subi un tel saut quantique ? Y a-t-il réellement quelque chose comme un « démon de Maxwell » ? Non ? – alors comment expliquer qu'un tube puisse souffler d'un côté de l'air chaud et de l'autre de l'air froid. »

Que signifie le phénomène des deux fentes de Young, cette fameuse expérience fondatrice de la physique quantique et qui a particulièrement justifié la notion de dualité onde/corpuscule ? Supposons que du sable coule par un trou dans une plaque et s'entasse en dessous, que trouvera-t-on ? Un petit tas et de moins en moins de sable quand on s'éloigne de la verticale du trou. Et si le sable passe par deux trous ? Eh bien, il s'il y a deux trous, il y aura deux petits tas. S'il ne s'agit pas de sable mais d'électrons ou d'autres particules de matière ou de lumière, il n'en va pas du tout de même. Au lieu de deux tas, il y en a toute une série de tas séparés par des zones où aucune particule n'est arrivée. Cela forme des bandes successives pleines suivies de bandes vides, d'où des figures appelées franges d'interférence. On a d'abord pensé que les électrons (ou les particules émises) interféraient entre eux. Mais on a effectué l'expérience en envoyant les électrons (ou d'autres particules) un par un. Or, les particules qui arrivent sur l'écran une par une construisent progressivement les mêmes figures d'interférence. Les scientifiques ont été amenés à en déduire que chaque particule interfère avec elle-même, comme si elle était passée à la fois par les deux trous… C'est difficile (voire impossible) pour un corpuscule comme l'électron ou le photon … Les diverses expériences du type de Young ont amené les scientifiques à rejeter successivement toutes les interprétations sur la particule, qu'elles soient de type corpusculaire (comme des corpuscules ponctuels et localisés) ou ondulatoire (comme des objets non localisés produisant des interférences). Cela signifie qu'il faut aller plus loin dans la remise en question des idées reçues sur la matière et … le vide.

Tout d'abord, il est clair que quelque chose passe à la fois par les deux trous quand le corpuscule, lui, ne passe que par un seul : le vide. Mais ce vide est-il si vide ? Non, il est plein de particules et antiparticules virtuelles (fugitives qui ne durent que des temps très brefs).

Qu'entend-on par brefs ? Cela dépend de l'énergie qu'ils portent. Des paires électron - positron peuvent exister, de l'ordre de six fois dix puissance moins 22 seconde. Par contre, des photons virtuels peuvent très bien avoir une durée de vie relativement grande pourvu que leur énergie (leur fréquence) soit très faible.

Et ces particules (et antiparticules) entourent le corpuscule d'un nuage. Elles guident son déplacement. Mais ce n'est pas aussi simple, en fait, qu'un déplacement, c'est-à-dire un mouvement d'un objet qui change seulement de place mais reste la même. Mais d'abord qu'est-ce que le vide ? C'est le milieu le plus symétrique de la nature. Dans ce milieu, dès qu'apparaît une particule, une antiparticule apparaît avec elle et elles restent couplées. Leurs caractéristiques sont égales et opposées et elles disparaissent en même temps dans un intervalle trop court pour être mesuré à notre échelle, celle de la matière dite durable. Il y a effectivement plusieurs niveaux de la matière qui se différencient par bien d'autres choses que la durée. Il y a le niveau des relations interstellaires. Il y a celui de la matière que nous examinons tous les jours, appelé le niveau macroscopique. Il y a encore le niveau de l'électron par exemple appelé niveau microscopique ou quantique. Il y a enfin le (ou les) niveau du vide….

Et, à chaque niveau qui est en interaction avec les autres, il y a des lois différentes. Par exemple, on ne constate pas, au niveau interstellaire, les mêmes lois de la matière, ce qui explique que, pour expliquer les galaxies et les amas de galaxies, on soit à la recherche de « matière noire » et d' »énergie noire » ou encore que l'on observe à ce niveau l'existence de « trous noirs » que nous ne constatons jamais à notre échelle. La physique quantique a découvert, elle, le saut entre la physique de la matière à notre échelle (dite macroscopique) et celle des particules (échelle dite microscopique). Par exemple, si on essaie de suivre un électron, on constate qu'il ne suit pas une trajectoire, une courbe continue, contrairement à un objet comme une balle. On constate également d'autres sauts dits quantiques entre les états, sans passage par des états intermédiaires, ce auquel nous ne sommes pas habitués à notre échelle. Au niveau du vide quantique, il y a également des lois qui diffèrent. Le temps y est désordonné. Les particules ne sont pas durables. La conservation de l'énergie n'est plus vérifiée, comme, au niveau microscopique les lois de la matière ne permettent plus de définir une position et une vitesse. Le vide est, lui aussi, fondé sur des quanta. Au niveau macroscopique, on pouvait penser que la matière était fondée sur une organisation des masses (un objet étant une somme de molécules, une molécule une somme d'atomes et un atome étant constitué par l'addition de particules de masses fixes : neutrons, protons et électrons). La loi semblait celle de la conservation de la masse. Au niveau microscopique, on constate que les masses peuvent se transformer en énergie et inversement. La loi semble celle de la conservation de l'énergie. Au niveau du vide quantique, la loi n'est plus celle de la conservation de l'énergie puisque de l'énergie en grande quantité peut sans cesse apparaître et disparaître. Le temps du vide existe aussi dans les deux sens (un quanta de temps dans un sens pour la particule et un, égal et opposé, dans l'autre sens pour l'antiparticule, alors que le temps semblait s'écouler dans un seul sens au niveau macroscopique et dans aucun sens au niveau microscopique.

L'unité du monde semble bel et bien compromise. Mais, en fait, chaque niveau, est sans cesse en interaction avec les autres et les uns ont émergé des autres. Chaque niveau agit comme un contraire dialectique d'un autre, ce qui n'est nullement inattendu en physique. La matière manifeste, en effet, de nombreux effets de dualité des contraires inséparables. Mis à part le plus fameux de la physique quantique, la dualité onde/particule, celle entre matière et lumière, entre particule et antiparticule, il y a encore celle entre effet électrique et magnétique, ou encore, dans le domaine de l'optique la dualité réfraction/réflexion. Nous en venons donc à la dualité entre matière durable et fugitive, encore des contraires qui existent dans des situations où ils sont inséparables et interpénétrés. Une particule dite réelle (c'est-à-dire durable) ne peut exister que si elle est entourée de particules et antiparticules virtuelles (le nuage de polarisation) qui lui servent à s'orienter dans l'espace-temps (elles sont plus exactement son espace-temps) et elles-mêmes sont en relation avec le vide qui entoure le nuage. La particule n'est pas seulement le corpuscule mais aussi toutes ces couches en oignon successivement chargées positivement et négativement. Le caractère organisé de la matière commence dans le nuage de polarisation alors que le vide est désordonné (donc symétrique). Mais un des points essentiels à souligner c'est que la particule reçoit ainsi sans cesse de l'énergie du vide.

D'autre part, on a remarqué qu'elle n'est pas un objet mais une structure émergente. La particule réelle n'est pas toujours la même. Elle est une propriété qui saute d'une particule virtuelle à une autre, la rendant ainsi réelle provisoirement.
Structure émergente qui se conserve grâce à un apport permanent d'énergie extérieure, la particule de matière comme l'électron, le muon ou le quark, est une structure dissipative au sens de Prigogine. Ordre issu du désordre du vide, ka matière est un chaos déterministe.

Comment sont fondés ces différents niveaux de la matière et de l'univers : interstellaire, macroscopique, microscopique et les différents niveaux du vide ?

La réponse réside dans le niveau de relation entre énergie et temps. On se souvient qu'une telle relation définit un quanta égale à une énergie fois un temps. Qu'est-ce qui fonde la différence une particule dite réelle par rapport à une particule dite virtuelle (ayant un court temps d'existence) ? C'est la quantité d'énergie reçue par rapport au temps de cette réception. Si cette quantité est suffisante, alors la particule virtuelle devient réelle. Il n'y a donc pas d'opposition ou de différence de nature fondamentale entre les deux. Le virtuel peut devenir réel et le réel peut devenir virtuel. Les niveaux macroscopique, microscopique et vide sont séparés par la valeur du produit énergie et temps comparé à la constante de Planck. Dans le macroscopique, le produit énergie et temps est très inférieur à cette constante h. C'est ce que l'on appelle les inégalités d'Heisenberg. Il ne s'agit pas d'une incertitude du réel mais d'une loi fondant un niveau hiérarchique de la nature.

Si le produit d'une énergie et d'un temps est inférieur à un quanta h de Planck, on est au niveau virtuel. C'est un domaine où on peut accéder à une très grande énergie à condition que ce soit dans un temps très court, dit virtuel. Si ce produit est un petit nombre de quanta h de Planck, on est au niveau microscopique. Si c'est un grand nombre par rapport à la constante h de Planck, on est au niveau macroscopique. Mais, comme on l'a dit, ces domaines ne sont pas indépendants et séparés. Au contraire, le réel n'existe qu'entouré de virtuel en interaction constante avec le vide qui l'entoure.

Quant au niveau interstellaire, il interagit aussi de manière fondamentale. En effet, c'est aux limites des bulles géantes du vide interstellaire que naît la matière, de la pression entre deux bulles de vide en expansion. L'expansion n'est pas une propriété qui a trait à l'univers comme un tout. Elle concerne chaque bulle. Les différents niveaux de la matière interagissent ainsi sans cesse.

Mais revenons d'abord aux relations du virtuel et du réel. Car c'est bel et bien le vide (le fugitif dit virtuel) qui fonde la matière (le durable dit réel). Le nuage de polarisation qui entoure l'électron est constitué d'éléments d'un monde inférieur, celui issu du vide qui est le monde des particules virtuelles caractérisées par deux propriétés liées entre elles : pas de masse et pas d'espace-temps tel que nous le connaissons à notre échelle macroscopique ni tel qu'il existe (localement) dans l'environnement d'une masse. Ces particules sont électrisées positivement ou négativement et s'ordonnent dynamiquement autour de l'électron par couches positives et négatives alternativement, écrantant ainsi le champ de la charge électrique à proximité de l'électron. Cela explique qu'aucune charge électrique ne peut s'approcher au point de toucher l'électron. Il y a toujours des couches de particules virtuelles entre deux particules « réelles ». Rappelons une fois de plus que les particules dites virtuelles sont tout aussi réelles que celles dites réelles mais sont situées à un autre niveau de réalité. Elles ne sont pas les seules puisqu'existent à un niveau encore inférieur le « virtuel de virtuel ». Ainsi deux particules virtuelles sont elles-mêmes entourées, à un niveau hiérarchique inférieur, de particules électrisées. Ces mondes ne sont pas seulement emboités. Les niveaux sont interactifs. Et même plus puisque chaque niveau émerge du niveau inférieur. Les particules « réelles » sont des structures portées par des particules virtuelles qui reçoivent un boson de Higgs. Lorsque la particule virtuelle devient porteuse de masse, elle construit autour d'elle un champ d'espace-temps, elle structure l'espace-temps désordonné du niveau virtuel.

Le nuage de polarisation tourne du fait du magnétisme par l'action du mouvement de l'électron. C'est ce que l'on appelle le spin de l'électron. Mais les couches positives et négatives ne tournent pas de la même manière, car l'électron est chargé négativement. Cela explique qu'il faille de tour pour revenir à la situation de départ, ce que l'on appelle un spin ½.

Le spin est lié à une rotation mais laquelle ? Il ne s'agit pas de celle du corpuscule, ni d'un moment de rotation mécanique. Cela ne permettrait pas la stabilité de la particule ou bien il s'agirait de vitesses supérieures à celle de la lumière. La meilleure preuve qu'il s'agit bien d'un phénomène virtuel du vide, qu'il implique des dipôles particule/antiparticule, est que ce moment angulaire a un coefficient de proportionnalité double de celui de la mécanique classique. Ce que l'on exprime par un spin ½ et pas 1 contrairement au photon.

Comment comprendre une rotation qui serait un mouvement mécanique qui serait quantifié ? Il ne peut s'agir à proprement parler d'un mouvement, pas plus que pour les autres types de sauts quantiques. Par exemple, quand la particule passe d'une couche à une autre sans passer par des étapes intermédiaires. Ces états discontinus ne peuvent être parcourus comme un simple mouvement. Il s'agit encore une fois du déplacement d'une propriété et non d'un objet. Le caractère extrêmement rapide du changement en atteste également. Un phénomène émergeant du vide et non un objet peut parfaitement se déplacer plus vite que la lumière, de manière quasi instantanée même.

La charge de l'électron est ponctuelle. Sa masse est ponctuelle. Pourtant, les expériences montrent également qu'elles ne sont jamais exactement au même endroit, d'où des propriétés de rotations internes de la structure électron. Cette différence provient du fait que le saut de l'électron ne produit pas la même réaction aux diverses échelles d'espace-temps. La masse bouge plus lentement que les bosons. Elle met plus de temps pour se déplacer. Elle va donc moins loin. Cela produit plusieurs mouvements différents. Le nuage de positions de la charge est beaucoup plus ample que celui de la masse : le rapport appelé « constante de structure fine » est le rapport d'échelle des différents mondes hiérarchiques emboîtés est donc aussi le rapport entre les temps ou les distances. C'est donc aussi le rapport entre les différents « rayons de l'électron ». Alors que la masse semble trembloter autour de positions, la charge s'étend sur toute une zone.

Le vide est agité et n'atteint jamais un équilibre malgré les interactions électromagnétiques entre particules et antiparticules car celles-ci apparaissent et disparaissent changeant sans cesse la configuration du vide. C'est cette agitation permanente qui explique que la matière à un niveau inférieur présente un caractère probabiliste et non prédictible. Le fait que la particule (cette propriété structurelle et non un objet) saute sans cesse d'une particule virtuelle à une autre donne aussi ce caractère flou à la description de la particule, ce caractère tremblé de la position de l'électron par exemple.

Revenons maintenant à notre point de départ : à l'interprétation de l'expérience des deux fentes de Young qui a perturbé tout le monde des physiciens à plus d'un titre mais d'abord du fait que les électrons qui passaient par l'une des deux fentes étaient captés par des écrans comme des corpuscules et que les positions où on les trouvait étaient réparties sur des bandes d'interférence, c'est-à-dire qui se comportaient en même temps comme des ondes qui interfèrent tantôt constructivement, tantôt destructivement… Et, pire, ces interférences avaient lieu même si les particules, par exemple des électrons, étaient émis un par un par la source. Ils reconstruisaient progressivement les franges d'interférence ! Comment un seul électron pouvait-il avoir interféré comme s'il était passé à la fois par les deux fentes ? Voyons si nous comprenons mieux cette étrangeté du phénomène. Un électron est émis par une source. Il est entouré dans son parcours dans le vide par son nuage de polarisation. Mais qui est-il ? Cela dépend des instants. Parfois il est une particule virtuelle et parfois une autre. Si les fentes sont suffisamment proches, le nuage de polarisation va passer par les deux fentes et retrouver la particule à la sortie des fentes. Il y aura ainsi interférence du nuage avec lui-même. La taille du nuage de polarisation est de l'ordre de celle de la longueur d'onde de la particule. Le nuage de polarisation interagit avec lui-même. Il forme des figures d'interférences qui sont des structurations de l'espace de probabilité de présence de l'électron. On peut dire que le nuage de polarisation « guide » l'électron (ou la particule). C'est ainsi que vont se constituer des bandes d'interférence.

Est-ce que cela permet de comprendre les diverses expériences fondées sur l'idée de Young et notamment la destruction des interférences si on éclaire une des fentes pour savoir si l'électron y est passé ? Eclairer une des fentes, c'est faire perdre sa phase à la partie du nuage de polarisation qui y passe. Conséquence les deux parties ne sont plus successivement en phase ou en opposition de phase suivant les différences de longueur de chemin des deux parcours. Ils ont seulement des phases différentes. Est-ce que cette interprétation du vide quantique permet de comprendre aussi les expériences du type Aspect où deux corpuscules émis en même temps semblent interagir instantanément à grande distance, où toute mesure sur l'un interagit sur l'autre semblant même violer la limite de la vitesse de la lumière. Ou encore, est-ce qu'elle permet d'interpréter des expériences du type effet tunnel comme l'effet Josephson dans lequel un saut de potentiel peut se faire quasi instantanément, violant apparemment là aussi la limite de la vitesse de la lumière.

L'essentiel dans cette question est de comprendre que le vide quantique est un autre monde que le monde des particules ou le monde macroscopique en termes d'espace et de temps.

Un phénomène qui se déroule à notre échelle macroscopique obéit à un temps qui subit une flèche, c'est-à-dire que le phénomène est généralement irréversible. Au niveau des particules, on constate au contraire une apparente réversibilité des phénomènes. Au niveau du vide, le temps est désordonné. Il apparaît par couples de quantités égales et opposées. Au total, le temps local apparaît comme inchangé : aucune flèche et même aucun temps.

Tout phénomène qui est fondé sur une interaction virtuel/virtuel peut parfaitement être instantanée car le temps ne s'écoule pas dans le vide. C'est le cas pour tout ce qui concerne le spin de l'électron (ou de la particule) puisqu'on a vu précedemment que le spin est entièrement fondé sur un mécanisme du vide quantique. D'une manière générale la phase d'une particule est un phénomène virtuel. Cela explique que des particules en phase ou en opposition de phase au départ, par exemple à l'émission ou après interaction, le restent même à distance (électrons corrélés, par exemple). Le vide quantique n'obéit pas à la localité (ni du temps, ni de l'espace).

L'espace-temps que l'on constate au niveau de la matière est produit par les masses. Il est fondé sur l'espace-temps local dû au nuage de polarisation. Les couples particule/antiparticule en s'organisant autour de la particule durable construisent cette structuration de l'espace-temps. La matière durable est bel et bien un processus d'auto-organisation de l'espace-temps. L'un des éléments de ce processus est le fait que les relations particule/antiparticule nécessitent un certain rapport entre espace et temps qui est appelé « la vitesse de la lumière » qu'il ne faut pas concevoir comme une vitesse cinématique mais comme un rapport seuil d'un phénomène. On a longtemps considéré que le mouvement était ce qu'il apparaît à notre échelle, c'est-à-dire un simple déplacement sans modification d'un même objet dans un espace avec lequel il ne rétroagit pas. C'est une approximation valable pour des objets macroscopiques car les changements à petites échelles sont négligeables dans ce cas et se compensent entre eux pour un objet à notre échelle (macroscopique). Il y a des cas où ce n'est pas vrai parce que le phénomène obéit à des effets quantiques qui sont visibles à grande échelle (par exemple superfluidité ou supraconductivité). Ce n'est plus vrai du tout pour la particule (niveau microscopique dit quantique). Il n'est plus question de déplacement de type cinématique avec, à chaque instant, une position et une vitesse. Et une continuité de l'évolution point par point des uns et des autres. En fait, avec la particule, il n'y a pas déplacement d'un même objet dans un espace qui n'interagit pas avec lui. Au contraire, l'espace construit sans cesse le phénomène qu'il s'agisse d'une « particule matérielle » ou de la « lumière ». On l'a déjà vu pour la particule qui saute d'une particule virtuelle à une autre et est entourée du nuage de polarisation constituée des particules et antiparticules virtuelles. La vitesse de la lumière, aussi, n'est pas une vitesse cinématique de déplacement. Le photon, lui aussi, est un phénomène fondé sur le vide quantique. C'est un couplage d'une particule et d'une antiparticule qui a reçu une énergie suffisante pour que le phénomène reste durable alors que les couples virtuels du vide disparaissent. Le photon est un phénomène périodique dans lequel le cycle consiste dans la transformation : couple virtuel donne photon, puis redonne couple virtuel. Ce phénomène n'est durable que s'il correspond à un certain rapport entre espace et temps. C'est cela qui est appelé « vitesse de la lumière ». La signification de ce rapport distance sur temps est qu'il faut une certaine quantité de vide autour pour effectuer la transformation du cycle entre virtuel et photon avec suffisamment d'énergie. Dans ce sens, la lumière est, comme la matière, une forme d'organisation du vide inorganisé (ou moins organisé), qui permet une transmission durable de l'énergie alors qu'à la base les couples virtuels ne sont pas durables. La différence avec la durabilité de la matière (des particules), c'est que l'énergie est utilisée pour séparer durablement la particule de son antiparticule à laquelle elle restait attachée dans le vide. Cela se réalise par le fait que la particule réelle s'apparie avec une antiparticule proche au sein de son nuage (et devient ainsi virtuelle) et libère ainsi une autre particule qui passe ainsi de virtuelle à réelle. Le dipôle a été cassé par l'apport d'énergie appelé boson de Higgs.

Les corpuscules réels, qu'il s'agisse de photons ou de particules de masse, ne sont justement pas des objets vraiment réels, des « choses ». Ce qui est durable, c'est une structure, un phénomène et ses caractéristiques. Ce n'est pas le même corpuscule qui se contenterait de se déplacer. Le déplacement provient du fait que la propriété (et non un objet) saute d'une particule virtuelle à une autre ou d'un couple virtuel à un autre. Le fait que le phénomène dit « réel » (matière et lumière durables) soit modifié à petite échelle par les interférences du vide explique l'essentiel des étrangetés de la physique quantique.

L'une des plus remarquables étrangetés quantiques est l'effet dit Aharonov-Bohm, dans lequel un champ électromagnétique agit sur un électron qui ne traverse pas ce champ. Cela est non seulement contradictoire avec la physique classique, ce qui est quasi général aux phénomènes quantiques, mais c'est aussi parfaitement étrange pour la physique quantique, comme l'a longuement exposé Mark Silverman dans « And yet it moves » (et pourtant elle bouge). Il s'agit d'un raffinement de l'expérience des deux fentes de Young dans laquelle on place à la sortie des fentes un solénoïde. Ce dernier produit un champ magnétique à l'intérieur du solénoïde mais pas à l'extérieur. Les franges d'interférences produites par les fentes sont alors déplacées en fonction du sens de rotation du champ magnétique. Normalement, ce champ ne devrait avoir aucune action sur les électrons qui passent à côté de lui. Cela signifie que les interférences sont le produit d'effets qui n'agissent pas directement sur le corpuscule lui-même mais sur l'espace vide qui l'entoure. C'est donc bel et bien une manifestation de l'interaction du vide quantique et de l'électron. Car le vide, lui, passe parfaitement à l'intérieur du solénoïde. L'interférence a bien lieu sur le vide qui entoure l'électron.

Les manifestations des effets du virtuel qui entoure la particule sont nombreuses. Le nuage de polarisation permet d'interpréter l'écrantage de la charge électrique de la particule qui évite notamment que l'interaction de l'électron et de son champ ne soit infinie. Il permet également de comprendre que la matière ne s'entasse pas. Par exemple, deux particules de charge opposée s'attirent mais ne s'écrasent jamais une sur l'autre car les couches successives de particules et d'antiparticules virtuelles l'en empêchent. Plus deux particules se rapprochent, plus elles se repoussent. C'est également une interprétation des relations d'inégalités d'Heisenberg. Plus on agit pour cantonner une particule dans un espace restreint plus l'énergie de sortie de la particule de cet espace augmente car les particules et antiparticules virtuelles exercent un effet inverse à l'action de cantonnement.

Tout le fonctionnement des particules, et particulièrement l'interaction matière/lumière, est piloté par les interactions avec le vide quantique. Matière et lumière ont en commun d'être des formes d'organisation du vide quantique. Ils échangent des particules et antiparticules virtuelles lors des absorptions et émissions de lumière par la matière. Les étrangetés quantiques des absorptions/émissions sont liées aux étranges propriétés du virtuel.

Parmi les phénomènes dits « réels » qui sont déterminés par l'interaction avec le vide, on peut citer :
– l'émission spontanée de lumière par la matière
– la polarisation du vide par la particule
– les structures fines des bandes d'énergie des atomes
– l'émission d'une paire électron/positon par un noyau

On remarquera que ce qui se conserve sans cesse dans le vide est également ce qui se conserve à toutes les échelles de la matière, globalement comme localement. Ce n'est ni la masse, ni l'énergie, ni l'espace, ni le temps. C'est la charge électrique qui en se manifeste que dans une seule quantité, soit positive soit négative et dans ses multiples. Or la charge est une caractéristique des particules et antiparticules virtuelles qui, dans le vide quantique, apparaissent et disparaissent toujours en même quantité de charge. Et, à tous les niveaux, la charge est fixe, indépendante y compris de la vitesse, ce qui n'est pas le cas des autres variables. Cela souligne son caractère fondamental.

On a longtemps cherché le fondement de la matière dans des constances de particules durables dites élémentaires. Il n'y est probablement pas. On le trouve plutôt dans le désordre du chaos du virtuel. Le monde que nous connaissons (matière, lumière, espace, temps, masses, énergie) n'est qu'un épiphénomène d'un monde invisible qui n'est pas directement perceptible : celui du virtuel. L'ordre du vide (ses dipôles de particule et antiparticule) est sans cesse construit et détruit de manière aléatoire, empêchant toute tendance vers un équilibre. Mis à part la charge électrique, la constance n'est pas une caractéristique du vide.

La matière n'est pas fondée sur des objets fondamentaux, dits élémentaires, mais sur l'émergence de phénomènes et de seuils de leur émergence (les fameuses constantes comme la « vitesse » c, la constante d'action h ou la « masse » des particules). Ce qu'on appelle généralement mouvement n'est autre que le mode de conservation du phénomène qui se fait par sa propagation (par sauts) dans le vide.

De là, découle l'importance de l'aléatoire en physique. Il n'est pas nécessaire d'examiner des expériences d'une grande complexité pour le constater. Les simples décharges de lumière dans un néon sont aléatoires, tout autant que l'instabilité d'un noyau atomique qui émet de la radioactivité, ou encore l'émission de lumière par une source thermique, par exemple une résistance électrique. L'instant d'émission est aléatoire. En physique quantique, l'émission ou l'absorption de lumière par la matière est également aléatoire. Tous ces phénomènes font appel à l'agitation du vide – l'apparition et la disparition de couples particule/antiparticule virtuels. Dès qu'il y a interaction concernant le virtuel, l'agitation est le fondement de l'ordre.

Comme on l'a dit, le seul phénomène « particule », électron par exemple ou encore photon, est un phénomène du domaine du chaos déterministe : une structure dissipative qui émerge du désordre et est sans cesse détruite et reconstruite dans des temps très brefs. Ce temps est inversement proportionnel à l'énergie fournie. Le rapport de proportionnalité est la constante de Planck h.

Le spin de la particule est un exemple de phénomène matériel fondé sur le vide quantique et dans lequel le vide intervient avec lui-même. Des propriétés du vide découlent les multiples étrangetés des phénomènes quantiques. On a déjà cité l'expérience des spins de deux particules corrélées, du type de l'expérience d'Aspect. C'est loin d'être le seul exemple. Comment une expérience sur une deux particules peut-elle se propager en influençant à distance une expérience sur l'autre, en violant la limite de la vitesse de la lumière ? Parce que le spin concerne le virtuel qui ne connaît pas la limite c, seuil émergeant de l'organisation au sein du vide mais qui n'est pas une limite du vide. Les particules et antiparticules qui disparaissent et apparaissent dans des temps très courts amènent un temps (à la fois positif et négatif) très changeant permettent des mouvements ultra-rapides à la fois vers le « futur » et le « passé »…

L'antiparticule correspond à un quanta de temps à rebours. La symétrie du vide entraîne un désordre chaotique. Le temps et l'espace du vide sont également désordonnés. C'est sur cet espace et ce temps désordonnés (ceux issu des dipôles virtuels) que se construit l'espace, le temps, la masse et l'énergie du phénomène « particule durable » de matière ou de lumière.

Pour le comprendre, il faut examiner les phénomènes qui concernent les couples virtuels, phénomènes liés à la charge électrique. Les couples subissent l'attraction électromagnétique. Ils se comportent aussi comme des dipôles : tournent, subissent une précession, produisent un champ. D'autre part, ils interagissent avec les autres dipôles de manière électromagnétique mais aussi d'une autre manière : en interchangeant leurs partenaires. Ce saut d'un dipôle à un autre permet aux dipôles d'échanger aussi des espaces. Le phénomène « photon » est fondé sur un tel échange. C'est le rythme du cycle d'accroche-décroche des couples qui détermine la fréquence du photon. Le phénomène est justement de l'auto-organisation des rythmes de construction/destruction des couples. C'est ce qui amène les couples fugitifs du virtuel à devenir un photon durable dont le cycle oscille entre une phase éloignée et une phase proche. Quand particule et antiparticule sont proches, le couple se comporte comme un seul objet de charge nulle, qui n'interagit plus électromagnétiquement avec les couples virtuels.

L'ensemble des cycles des états de la particule de matière sont décrits par les processus de Feynman de décomposition et recomposition de couples de particules et antiparticules virtuelles. Il ne s'agit pas de simples artifices de calcul mais du processus de la nature.

C'est également ce phénomène qui va permettre à une particule n'appartenant pas à un couple de produire un autre phénomène durable : la particule. C'est également la formation d'un cycle durable dont les éléments ne le sont pas. Il s'agit aussi d'une série de sauts d'un état à un autre. La particule libre s'associe à une antiparticule d'un dipôle proche et libère une autre particule et ainsi de suite… La « stabilité » d'une particule n'est qu'une apparence fondée sur ces cycles. Cette apparence est fondée sur le rapport des temps. Les temps de la matière sont beaucoup plus longs que le temps d'un cycle. Et c'est aussi pourquoi la particule est assimilable, pour toute expérience macroscopique, à une superposition d'états. Et c'est ce qui explique qu'une mesure, très rapide, ne mesure, elle, qu'un seul état. C'est l'une des énigmes quantiques appelée « réduction du paquet d'ondes » et qui posait le problème : comment ce qui se manifeste comme un phénomène étendu dans l'espace peut-il en un temps très bref se ramener à un phénomène corpusculaire. Le temps défini par la matière est conçu de la manière suivante : un fermion associé à une antiparticule du vide donne un quantum de temps. La « masse » de la particule provient du temps nécessaire au vide pour reconstruire sans cesse la structure « matière » (durable). Il en découle l'apparence de résistance au déplacement du phénomène. Pourquoi y aurait-il une résistance de la particule au mouvement – une masse -, s'il n'y a pas de vrai mouvement ? La propriété du phénomène de la masse durable se déplace réellement en passant d'une particule virtuelle à une autre. Elle ne se déplace pas instantanément mais elle le fait à la vitesse de la lumière. Ce n'est donc pas d'elle que vient la vitesse limitée de déplacement de la particule. Mais, pour exister, la particule doit casser une liaison particule/antiparticule virtuelle en se rapprochant d'une antiparticule. Cela met du temps. Et ce temps doit être comparé au temps précédemment cité : le déplacement de la propriété de masse d'une particule virtuelle à une autre. En effet, pourquoi l'effort serait-il de plus en plus grand lorsque la particule réelle se déplace à plus grande vitesse, comme le prévoit la relativité ? Pourquoi la masse serait-elle infinie à la « vitesse de la lumière » ? Parce que le temps de parcours du phénomène approche du temps de déplacement du phénomène, alors qu'ordinairement il est bien plus petit. Un temps court supposant une plus grande énergie, il faudrait une énergie infinie pour qu'une particule se déplace à vitesse proche de la vitesse de la lumière. Plus la matière contient d'énergie, c'est-à-dire de couples virtuels contenant plus de quanta de temps, plus elle se déplace lentement parce que le temps s'écoule plus vite.

Et les quanta du vide, ces particules et antiparticules virtuelles, comment se déplacent-elles ? S'agit-il d'un déplacement mécanique ou encore une fois de la conservation d'une structure par saut ? La dernière réponse semble encore une fois la bonne, fondée sur un nouvelle agitation, du domaine appelé le « virtuel de virtuel »…Inutile de demander si cela continue à l'infini, on l'ignore…

Que conclure d'un tel amoncellement d'idées contre-intuitives, sinon que la science n'est pas du domaine « je ne crois que ce que je vois », mais plutôt je raisonne sur ce que je vois et même je dois imaginer ce que je n'espère même pas voir.

Ensuite, on peut en conclure que la philosophie est au moins aussi importante que l'expérience.

Enfin, on peut trouver que la nature s'engage en termes philosophiques, mais il est loin d'être simple de déduire une philosophie de l'examen de la nature. C'est à l'homme de choisir une philosophie et, si ce choix est heureux, la nature n'ira pas jusqu'à rendre sa réflexion inutile. On ne peut pas en attendre davantage et c'est déjà beaucoup….

Et quelle conclusion philosophique, alors ? Le monde n'est pas construit une fois pour toutes, mais sans cesse reconstruit et détruit. Il ne l'est pas en fonction d'un plan préétabli prévoyant une structure finale, mais obéissant à des rétroactions (actions et réactions emboîtées et enchaînées). Mais, au lieu de s'annuler les rétroactions construisent une dynamique qui bâtit des structures dissipatives émergentes étonnamment imaginatives au point qu'elles ont fini par construire l'homme et sa conscience… Et nul ne sait de quels sauts l'être humain et social nous réserve encore… Mais, là, ce n'est pas l'atome ni l'électron qui peuvent nous répondre. La philosophie peut-être…

Comment le passé agit sur le présent et le futur…

Robert Paris — 2021-05-31T22:05:00Z

Jean-Claude Ameisen dans "La sculpture du vivant" :

"L'évolution est une succession infinie d'accidents, construisant, déconstruisant, et reconstruisant sans cesse, faisant naître de la nouveauté."

Un château, patchwork de toutes les époques

Comment le passé agit sur le présent et le futur…

La réponse nous semble la suivante : des structures ont une certaine ténacité ou durabilité et se conservent malgré l'écoulement du temps et malgré certains changements des conditions extérieures. Plus ces structures sont durables, plus elles interviennent sur des temps plus éloignés et ainsi, à toute époque, on trouve des structures très anciennes qui côtoient d'autres moins anciennes et d'autres encore très récentes. Une situation ne dépend pas ainsi du seul moment présent mais de toutes les époques passées, y compris les plus anciennes, en fait de toute l'histoire, non seulement celle de cette structure mais aussi celle des structures qui l'ont précédé et sont à son origine. Chacun sait que le présent dépend du passé mais cela ne signifie pas qu'il dépende seulement du passé le plus récent. La situation à un instant donné n'est pas issue de la situation à l'instant juste précédant ou très proche mais parfois directement de situations très lointaines dans le temps. Attention, un état présent ne dépend nullement de tous les états qui l'ont précédé, car la plupart des structures anciennes ont disparu sans laisser de trace et sans avoir d'influence dans le futur !!!

Il en va ainsi des anciennes sociétés humaines dont certaines ont une grande influence sur nous, y compris pour des sociétés très anciennes mais la plupart des sociétés anciennes ont disparu sans laisser de trace ou du moins sans nous influencer nullement… Si on examine ainsi la société, on y trouve des traces importantes de très nombreuses époques, même si, très souvent, on en a peu conscience. Ces traces ont chacune une date d'origine et notre société n'hérite pas seulement ainsi de ses propres origines mais aussi des origines de multiples sociétés plus anciennes.

Cette situation, c'est-à-dire un monde historique marqué par des changements radicaux, à savoir l'émergence de nouveauté structurelle brutale, ne concerne pas seulement les sociétés humaines, loin de là. Elle concerne l'Univers entier, des étoiles, galaxies et autres phénomènes de l'Espace au Vivant, en passant par la société humaine et sa pensée…

Ainsi, une image classique du corps humain, avec des attributs divers, « inventés » à diverses époques par des espèces diverses, est celui d'un château patchwork de toutes époques et tous styles, construit au Moyen-âge ancien puis rénové au Moyen-âge récent, puis à la renaissance, puis dans la période classique, et qui aurait, suivant les façades, des bouts et des morceaux, des structures et des styles de toutes les époques, suivant les rafistolage et adaptations réalisées par leurs divers propriétaires.

Il convient de constater que l'homme est un produit de l'histoire et pas seulement de l'histoire de son cerveau. En effet, tous les éléments qui caractérisent notre physiologie sont nés à des époques diverses (apparus chez divers ancêtres de l'homme). Prenons simplement quelques éléments de son squelette :

a – la formule dentaire de base il y a 3,5 millions d'années

b – le bassin il y a 3,5 millions d'années

c – l'extrémité du scrotum il y a 2,5 millions d'années

d – le genou et le pied il y a 1,8 millions d'années

e – le coude il y a 1,5 millions d'années

f – la position du crâne par rapport à la colonne il y a 250.000 ans

g – le poignet et la forme sphérique du crâne il y a 100.000 ans qui est la dernière évolution importante du squelette.

Citons plus en détails ce patchwork historique qu'est un homme issu d'une succession de révolutions qui n'ont rien d'une progression continue ni linéaire :

15 milliards d'années, les particules qui constituent notre corps

3,5 milliards d'années, la vie, les protéines, l'ARN et l'ADN

2,8 milliards d'années, la vie utilisant l'oxygène

2,2 milliards d'années, notre noyau cellulaire

1 milliard d'années, la sexualité

670 millions, notre fonctionnement pluricellulaire

500 millions d'années, la vie hors de l'eau

450 millions d'années, les débuts de notre système vertébral

400 millions d'années, notre vie terrestre et formation de la mâchoire

200 millions d'années, notre fonctionnement de mammifères avec notamment l'invention de la mamelle

100 millions d'années, le placenta

60 millions d'années, vision trichromatique des primates

environ 10 millions d'années, ancêtre commun des primates et des hominidés

6 millions d'années, notre apparition en Afrique en tant qu'être ressemblant à l'homme (australopithèque)

5 millions d'années, notre bipédie

3,8 millions d'années, notre voûte plantaire

3,5 millions d'années, notre formule dentaire de base et notre bassin

3 millions d'années, notre utilisation des outils

2,5 millions d'années, notre scrotum

2 millions d'années, notre fonctionnement chromosomique et la grande phase de céphalisation

environ 2 millions d'années, notre pharynx notre larynx et nos zones du cerveau permettant le prélangage (lallation) puis le langage

1,8 millions d'années, de nouvelles étapes vers notre configuration actuelle : face plus aplatie, front relevé, incisives et canines plus développées, molaires et prémolaires plus petites, bourrelet au dessus des yeux disparu, agrandissement du cerveau (homo habilis)

plus d'un million d'années, libération du front des muscles qui retenaient le crâne

1,8 millions d'années, nos os du pied et notre genou

1,5 millions d'années, notre coude

400.000 ans, notre os sphénoïde du crâne

338.000 ans, une génétique très proche de celle de l'homme actuel

250.000 ans, notre trou occipital dans le prolongement de la colonne vertébrale

200.000 ans, le premier homo sapiens en Afrique

100.000 ans, la forme sphérique du crâne et le poignet ; c'est-à-dire homo sapiens sapiens (moderne)

10.000 ans, l'homme agriculteur Les datations précédentes sont indiquées à titre tout à fait indicatif et seulement pour montrer combien l'homme est fait de briques de toutes époques….

Cela signifie à la fois que l'Histoire a transformé fondamentalement et brutalement les structures mais aussi qu'elle a conservé en partie par la suite ces transformations radicales.

Ainsi, si on prend le domaine du Vivant, on trouve des restes de très nombreuses espèces nées à des époques très diverses. On trouve des restes de l'apparition des virus, des restes de l'apparition des bactéries et des restes de l'apparition des pluricellulaires. Ce qui en est resté coexiste et interagit. Et chaque reste est né à une époque différente. Notre présent n'est pas héritier d'une seule époque du passé mais de plusieurs et, par contre, certaines périodes du passé ou certaines structures de celui-ci sont complètement effacées.

La pensée humaine est elle aussi fondée sur des idées récentes, un peu anciennes et très anciennes. Certains modes de pensée ont complètement disparu et d'autres nous ont marqué et sont influentes encore aujourd'hui.

Le passé influe sur le présent et sur l'avenir mais de manière inattendue et inégale. Parfois, les restes du passé sont effacés ou sans influence, parfois ils ont une influence immense. Parfois cette dernière est cachée, semble inexistante et elle réémerge brutalement dans des circonstances particulières.

Le temps agit ainsi de manière discontinue, non-linéaire, émergente, dialectique, révolutionnaire, souvent inattendue ou difficile à prédire.

Il en va de même pour la matière dite inerte : on y trouve des effets de temps récents, de temps plus lointains et même très très anciens qui se retrouvent mêlés. Les particules matérielles et lumineuses (dites fermions et bosons) ont des dates d'origines très diverses et, au travers d'elles, le passé parfois très lointain se mêle au présent. Ce n'est pas leur matière qui s'est conservée, c'est seulement leur structure, leurs propriétés, leur fonctionnement. On se souvient de la comparaison de cette conservation avec celle d'une très vieille barque en bois de pêcheur dont toutes les planches auraient dû être remplacées mais qui conserverait intacte la structure d'ensemble de la vieille barque.

Tel est le mode de conservation de la matière, qu'il s'agisse de matière inerte ou vivante. C'est également le mode de conservation de certaines caractéristiques d'anciennes structures sociales. Les membres qui y participent ont changé mais la structure de conserve sur certains plans au moins et agit ainsi sur des époques bien plus éloignées que celle de la fin de ces structures.

Ainsi on remarque que ce qui influence notre cerveau n'est pas seulement la manière dont nous vivons mais aussi la manière dont d'autres hommes d'un passé très lointain ont vécu. Notre cerveau fonctionne aussi parfois comme un organe des chasseurs-cueilleurs et pas seulement des premiers agriculteurs, alors que notre société s'est détournée depuis belle lurette même de l'agriculture !!! Ces différentes sortes d'hommes, radicalement différentes, sont mêlées en nous… Nous trouvons souvent dans l'homme actuel des restes de réactions, d'émotions, de gestes, de sentiments, de pensées qui ont des origines de toutes époques, du présent au passé le plus ancien.

Il en va de même de nos mots, de nos expressions, de nos phrases, de nos moyens de communication qui mêlent toutes sortes d'époques et de situations très diverses…

Dans notre mémoire également, il n'y a pas de séparation hermétique entre passé lointain, passé proche et présent…

On a parlé souvent de « développement inégal et combiné » de la société humaine. Eh bien, en fait cela dépasse largement la société humaine et cela concerne toutes les formes du développement, de celui des espèces à celui de la matière inerte.

Cela signifie que des formes anciennes peuvent subsister, que leur conservation peut durer, pour finalement mener à un saut dans l'évolution, le présent apportant un changement radical, longtemps retardé et que des formes et des structures de toutes époques d'origine coexistent et interagissent.

Ainsi, le ciel est plein de photons issus de mondes datant d'époques diverses (d'autant plus anciennes que les photons viennent de plus loin). Ces photons du passé lointain se mêlent à ceux du passé proche et du présent de la même manière que les traits anciens du corps de l'être vivant se mêlent aux traits plus récents dans l'évolution, ou encore comme les traits sociaux très anciens se mêlent aux traits plus récents ou actuels.

Et il n'y a pas que les photons qui viennent du passé. Tout ensemble de particules est plein de structures issues de multiples époques, comme tout bâtiment, tout langage, toute société, toute espèce vivante, etc.

Le passé ancien, le passé récent, le présent ne représentent pas une succession de faits se suivant de manière linéaire, continue, progressive, sans rupture, sans retour en arrière, sans interaction directe du passé le plus lointain sur le présent. Les temps sont bien plus imbriqués que cela. Le passage du passé au présent et au futur est plein de contradictions dialectiques. L'opposition entre passé et présent est elle-même dialectique. L'écoulement du temps est beaucoup plus discontinu et contradictoire que le paramètre temps mathématique peut le laisser croire.

La matière est historique, comme la société

L'espèce humaine, comme produit du développement inégal et combiné de la vie animale

Un monde historique, qu'est-ce que cela implique ?

L'histoire de la matière

Le fonctionnement révolutionnaire du vivant

L'homme, une espèce révolutionnaire

Comment le Vivant mesure le Temps

Le réel n'est pas la succession temporelle, linéaire, logique et graduelle des états actuels

La dialectique de l'instant et de la durée

Le temps est-il réel (c'est-à-dire physique) ou subjectif ?

Qu'est-ce que le temps ?

[Quelques questions sur le temps en Physique
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4332

Henri Poincaré et le temps

Robert Paris — 2021-01-14T23:05:00Z

Henri Poincaré et la notion de temps

par Eric Emery

Professeur invité à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, mathématicien et musicien

Introduction

Dans son livre La Valeur de la Science de 1913 (1),
Henri Poincaré consacre un chapitre entier à la notion de
temps en ayant pour visée la mesure du temps. Il est clair
qu'en abordant ce problème, il se situe au sein d'une
lignée de penseurs et de savants qui ont médité sur ce
thème : Platon, Aristote, saint Augustin, etc.
L'apport de Poincaré est à considérer dans le prolongement des travaux de Newton, de Kant, de Wundt et de
Mach ; il est contemporain des contributions de Bergson,
de Husserl et d'Enriques.

Plutôt que de voir comment toutes ces approches
s'accordent ou s'opposent au sujet des recherches d'Einstein en théories de la relativité, il est sans doute plus
enrichissant de prendre connaissance des thèses formulées par Bachelard et par Gonseth. Poincaré dégageait
deux variantes temporelles, celle qui se manifeste dans le
domaine conscientiel et celle qui se prête à la mesure :
temps psychologique et temps physique. Chez Bachelard
et chez Gonseth, ce sont six variantes que l'on met en évidence : trois sur le versant de la subjectivité et trois sur le
versant de l'objectivité, ainsi que nous le montrerons. On
peut vérifier l'idonéité de cette manière d'appréhender les
dimensions temporelles en divers horizons : dans le langage quotidien, en recherche horlogère, en art musical,
en théorie de l'apprentissage et même dans la vie quotidienne. C'est donc l'occasion de dire que le travail raffiné
sur le concept temps permet à l'être humain de mieux se
connaître en sa temporalité.

Comment développer ce sujet sans tomber dans le
piège de la monotonie ? Nous concentrer sur la notion de
temps dans un langage de haute technicité ? Non ! Les
penseurs que nous citerons se sont toujours exprimés en
fonction de leurs options philosophiques ; nous devons le
mettre en clarté tout en étant bref.

Le temps en civilisation gréco-latine

Prenons d'abord Platon. Quand il écrit, dans le Timée
(2), que le temps est une imitation mobile de l'éternité,
il explicite sa thèse d'un monde sensible comme réplique
d'un monde intelligible (imitation et éternité). Ce sont les
astres errants au sein de l'univers qui ont pour mission de
définir les mesures du temps. Platon ajoute : « C'est ainsi
et pour ces motifs qu'ont été engendrés ceux des astres
qui parcourent le Ciel et qui ont des phases. Je veux dire,
afin que le Monde fût aussi semblable que possible au
Vivant parfait et intelligible et pour imiter la substance
éternelle » (39 d-e, pp. 153 et 154).

Que dit Aristote ? Sous certains angles, sa théorie du
temps ne paraît pas étrangère à l'esprit moderne ; mais
elle reste antique : la forme aristotélicienne est en fait
l'Idée considérée comme immanente aux choses et réalisée dans la matière ; les mondes sensible et intelligible
sont associés l'un à l'autre. C'est dans son ouvrage La
Physique (3) que la notion de temps est dégagée ; il l'examine en la mettant en rapport avec la notion de mouve-
ment. Il écrit en particulier ceci : « Le temps n'existe pas
sans le changement ; en effet, quand nous ne subissons
pas de changements dans notre pensée, ou que nous ne les
apercevons pas, il ne nous semble pas qu'il se soit passé
du temps » (p. 149). Et une page plus loin, il donne cette
définition : « Voici ce qu'est le temps : le nombre du mouvement selon l'antérieur-postérieur » (p. 150). On tient ici
l'approche classique qui a été reprise par de nombreux
penseurs.

On pourrait parler du concept temps en le situant au
sein de la pensée chrétienne des premiers siècles. Tournons-nous plutôt vers saint Augustin, vers le Onzième
livre des Confessions (4) si célèbre et souvent cité. C'est le
temps de la conscience qui est évoqué là : « Je cherche, ô
Père, je n'affirme pas » et il poursuit : « Qu'est-ce donc que
le temps ? Quand personne ne me le demande, je le sais ;
dès qu'il s'agit de l'exprimer, je ne le sais plus » (p. 308).
Saint Augustin montre alors les apories liées au passé, au
présent et au futur : le présent, par exemple, sitôt vécu
devient passé. Toutefois, faut-il dire, nous ne mesurons le
temps qu'au moment où il passe, lorsque nous le mesurons par la conscience que nous en avons... Tout le texte
de cette Onzième Confession pourrait être cité ; bien des
penseurs l'ont fait. Mais beaucoup omettent de restituer
la conclusion de saint Augustin ; elle leur paraît peut-être
anodine. Et pourtant, elle parle aux musiciens. Voici la
totalité du propos : « Je veux chanter un morceau que je
sais par coeur : avant de commencer, mon attente se tend
vers l'ensemble du morceau ; dès que j'ai commencé, tout
ce que j'en laisse tomber dans le passé vient tendre aussi
ma mémoire. Toute mon activité est donc tendue vers deux
directions : elle est mémoire par rapport à ce que j'ai dit ;
elle est attente par rapport à ce que je vais dire. Et pourtant
mon attention reste présente, elle par qui ce qui n'était pas
encore passe à ce qui déjà n'est plus... Et ce qui se produit pour l'ensemble du morceau chanté, se produit pour
chacune de ses parties, pour chacune de ses syllabes... ;
pareillement pour la vie entière de l'homme « (p. 324).
Oui, pour le musicien, l'image donnée fait mouche.
Ecoutons Caldara (5).
Peut-être devrions-nous prendre pour témoins certains
penseurs du Moyen Age : Avicenne, Maïmonide, saint
Thomas..

Il en est de même des porte-parole de l'époque dite
moderne : Descartes, Locke, Spinoza, Berkeley, Hume,
Leibniz et Condillac. Je ne retiens, parmi ceux-ci, que
l'approche proposée par Newton.

Newton : le temps vrai
et le temps vulgaire

Dans ses Principes mathématiques de la philosophie
naturelle (6), on voit le physicien anglais opposer radicalement deux notions de temps : « Le temps absolu, vrai et
mathématique, sans relation à rien d'extérieur, coule uni-
formément, et s'appelle la durée. Le temps relatif, apparent et vulgaire, est cette mesure sensible et externe d'une
partie de durée quelconque (égale ou inégale) prise du
mouvement : telles sont les mesures d'heures, de jours,
de mois, etc... dont on se sert ordinairement à la place du
temps vrai » (pp. 7 et 8). Ainsi sera fondé l'emploi que
font les mathématiciens et les physiciens du paramètre t.
Existe-t-il d'ailleurs un mouvement parfaitement uniforme
qui puisse servir de mesure fiable du temps ? Personne
ne peut l'affirmer, ni l'infirmer. On dira cependant - c'est
Newton qui s'exprime : « Le temps absolu doit toujours
couler de la même manière » (p. 10).

Kant, La Critique de la raison pure
et le temps

L'intervention de Kant, eu égard à H. Poincaré, est primordiale. Le philosophe allemand, dans la préface de La
Critique de la raison pure (7), explique son option philosophique : « On avait admis jusqu'ici que toutes nos con-
naissances devaient se régler sur les objets ; mais dans
cette hypothèse, tous nos efforts pour établir à l'égard de
ces objets quelque jugement à priori qui étendît notre connaissance, n'aboutissaient à rien. Que l'on cherche donc
une fois si nous ne serions pas plus heureux dans les problèmes de la métaphysique, en supposant que les objets
se règlent sur notre connaissance, ce qui s'accorde déjà
mieux avec ce que nous désirons expliquer, c'est-à-dire
avec la possibilité d'une connaissance à priori de ces
objets qui établisse quelque chose à leur égard avant même
qu'ils nous soient donnés. Il en est ici comme de l'idée
que conçut Copernic... » (p. 21). Oui, Kant pense que sa
réflexion philosophique et sa théorie de la connaissance
témoignent d'une véritable révolution copernicienne.
C'est dans la deuxième section de l'Esthétique transcendantale que Kant met en lumière son approche de la
notion de temps ; il écrit : « Le temps n'est pas un concept empirique ou qui dérive de quelque expérience. En
effet, la simultanéité et la succession ne tomberaient pas
elles-mêmes sous notre perception, si la représentation
du temps ne lui servait à priori de fondement.[...]. Le
temps est une représentation nécessaire qui sert de fondement à toutes les intuitions. [...] Sur cette nécessité
se fonde à priori la possibilité de principes apodictiques
concernant les rapports du temps, ou d'axiomes du temps
en général, comme ceux-ci : le temps n'a qu'une dimension ; des temps différents ne sont pas simultanés, mais
successifs... Le temps n'est pas un concept discursif, ou,
comme on dit, général, mais une forme pure de l'intuition sensible » (pp. 71 et 72). Cette manière de saisir
le temps semble propre à se soumettre avec succès à
l'épreuve des divers éléments de l'intuition au sein d'une
expérience possible.

Il semble clair que l'apport kantien doit être pris au
sérieux, même si l'on doit le rectifier aujourd'hui eu égard
aux avancées scientifiques du vingtième siècle.
Nous pourrions ici passer en revue, à la suite de Kant,
une véritable galerie de portraits en citant, Schopenhauer,
Hegel, Guyau.

Le temps chez Wundt et chez Mach

Je pense que les recherches de Wundt sur le temps
sont essentielles. On en prend connaissance dans son livre
de 1874 La Psychologie physiologique (8). C'est la première fois, dans l'histoire, que ce concept est placé dans
un contexte précisant. Le savant-penseur a mené pendant
une dizaine d'années un grand nombre d'observations
et d'études de tout genre, en particulier au sujet des
représentations temporelles, toujours liées au jeu des sen-
sations et imbriquées dans le système complet des représentations sensorielles diverses.

Ce sont les questions posées tant par l'origine et le
développement de la notion de temps chez l'être humain
que par la réalité et ses propriétés qui sont étudiées par
Wundt. En fait, nous aurions tendance à dire qu'avec les
travaux du savant allemand la notion de temps se spécifie
dans l'horizon de la psychophysiologie, comme elle s'était
spécifiée chez Newton dans l'horizon de la physique.
Qu'en est-il, selon Wundt, de l'origine et du développement de la notion de temps chez l'être humain ? On
est condamné à ne pas pouvoir répondre si l'on ne discerne pas que les représentations auditives sont associées
à l'éveil du temps, alors que les représentations visuelles
contribuent à la perception de l'espace ; le tactile et le
moteur concernent à la fois les deux concepts. Wundt
focalise sa pensée en ces termes : « L'intuition du temps,
à la vérité, est déjà ébauchée dans la représentation du
mouvement, mais son développement supérieur est absolument lié au sens de l'ouïe » (p. 39).

Et maintenant que dire de la réalité et de la nature du
temps ? Wundt, pour répondre, se penche avec soin sur
l'activité de la conscience et sur le cours des représenta-
tions dont celle-ci est le siège. Mais on demandera : comment définir la conscience ? Selon Wundt, elle consiste
en ceci que nous trouvons en nous des états et des processus dont nous disons que nous en prenons conscience ; il
n'est donc pas opportun de donner une définition explicite.
Dans cette perspective, Wundt parvient à dégager diverses mesures concernant le temps : le temps de la réception simple, celui de la perception, celui de l'aperception,
celui de l'acte volontaire, etc... Dès lors, Wundt précise en
particulier ceci : « Dès que nous ne percevons pas simultanément les impressions et qu'à cette occasion nous les réunissons pour en former une complexion, nous remarquons
toujours un temps intermédiaire plus court ou plus long
qui semble correspondre à l'abaissement d'une représentation et à l'ascension de l'autre représentation. En cela,
la nature psychologique de notre intuition de temps se
révèle, en qualité, de nature discrète » (p. 296).

Il est un autre aspect de la représentation temporelle
qui demande à être signalé, c'est celui que la conscience
prête à la durée lors des évaluations qu'elle en donne :
tendance à la surestimation des petits espaces de temps et
à la sous-estimation des grands ; 0,72 s est la durée pour
laquelle la justesse d'évaluation est la meilleure. Chose
étonnante, c'est la durée que la jambe emploie quand les
mouvements de la marche ne sont ni rapides, ni lents
(andante en musique). Quant aux évaluations des larges
tranches de l'existence, elles sont variées et manifestent
des effets de perspective : « L'heure que nous venons de
passer paraît plus longue qu'une heure du jour d'hier « (p.
323) En outre, le temps court vite pour qui se trouve en
activité prégnante et lentement lorsque plane l'oisiveté ;
la perspective s'inverse dans le souvenir.
Donnons maintenant la parole à Mach ; il entreprit la
critique du temps vrai de Newton et donne une approche
intéressante des sensations temporelles. Les deux ouvrages qu'il laisse à la postérité, sont : La Mécanique (9)
et L'Analyse des sensations (10). On connaît les options
positivistes de Mach ; il en témoigne dans son premier
livre en ces termes : « On y trouvera un travail d'explication critique animé d'un esprit anti-métaphysique » (p.
1). Sa critique du temps vrai est des plus nettes. Newton,
doit-on dire, est encore sous l'influence de la philosophie
du Moyen Age ; il a oublié que tous les phénomènes du
monde sont dans une dépendance réciproque et que l'être
humain lui-même n'est qu'une parcelle de la nature. Conséquence ? Mach l'exprime ainsi : « Nous sommes dans
l'impossibilité absolue de mesurer par le temps les variations des choses. Le temps est bien plutôt une abstraction
à laquelle nous arrivons par ces variations mêmes » (p.
217). Ainsi la notion de mouvement uniforme en soi n'a
aucune signification ; parler d'un temps absolu ou vrai est
dépourvu de sens.

Est-ce à dire que Mach, sous le signe de ses options
anti-métaphysiques, tend à réduire les faits physiologiques à des phénomènes physique ? Non ; il écrit : « Même
les phénomènes qui sont en apparence purement mécaniques sont toujours en même temps physiologiques et par
suite électriques, chimiques, etc. » (p. 478).
On comprend dès lors pourquoi le second ouvrage de
Mach s'intitule Analyse des sensations. Ce sont en effet
les sensations qui, selon lui, sont les véritables éléments
du monde, c'est-à-dire que les objets, la matière, ne sont
rien hors de leur relation avec ces éléments. Par suite, ce
sont les sensations spatiales et temporelles qu'il convient
d'étudier. Il ne fait aucun doute, en particulier, que les
sensations du temps existent, quoiqu'il soit difficile de les
cerner, plus que les sensations de l'espace ; elles sont en
réalité en rapport strict avec l'état de conscience et le travail de l'attention ; elles sont étroitement liées aux pro-
cessus périodiques et rythmiques.

Henri Poincaré et la mesure du temps

Venons-en à l'apport d'Henri Poincaré ; il aborde, lui
aussi, le problème du temps ; mais il le fait en mathématicien et physicien, voire en philosophe ; ce qui retient son
attention, c'est surtout la question de la mesure du temps.
Cette visée est, peut-être, à situer par rapport à la thèse
que défend Bergson : la qualité n'est pas réductible à la
quantité.

Quelques mots donc sur la notion de temps chez
Bergson. Dès son ouvrage intitulé : Essai sur les données immédiates de la conscience (11), qui date de 1889,
l'auteur s'applique à montrer qu'il y a un fossé entre le
quantitatif et le qualitatif ; il écrit par exemple : « Lorsque
nous parlons de temps, nous pensons le plus souvent à un
milieu homogène où nos faits de conscience s'alignent, se
juxtaposent comme dans l'espace » (p. 78). Mais on a tort
de céder ainsi à la pression de la spatialité. Dans un autre
ouvrage La pensée et le mouvant (12), il écrit : « Ecoutons
une mélodie, en nous laissant bercer par elle ; n'avons-
nous pas la perception nette d'un mouvement qui n'est
pas attaché à un mobile, d'un changement sans rien qui
change ? Ce changement se suffit, il est la chose même.
Et il a beau prendre du temps, il est indivisible » (p. 164).
Ecoutons le début de l'Adagio ma non troppo du Con-
certo de Mozart, KW 313 (13).

Continuité ? Là est la question qui fait problème.
Attendons Bachelard pour en parler en détail ; notons ici
que le musicien auditeur est actif ; il peut, certes se laisser
bercer ; mais généralement il construit les formes musicales, il s'approprie l'oeuvre.

Cela noté, allons à Poincaré. C'est dans son livre La
Valeur de la science (1), paru en 1913 qu'il traite du
temps ; il est question des propriétés métriques du temps
et des problèmes de fondement qui s'y rapportent.
Pour Poincaré, la préoccupation philosophique est primordiale : « La recherche de la vérité doit être le but de
notre activité ; c'est la seule fin qui soit digne d'elle » (p.
19). En fait, en parlant de vérité, il associe à la fois vérité
scientifique et vérité morale : « Toutes deux ne sont jamais
fixées : quand on croit les avoir atteintes, on voit qu'il faut
marcher encore, et celui qui les poursuit est condamné à
ne jamais connaître le repos » (p. 20). Elles sont l'objet
d'une quête incessante, pour laquelle l'être humain dispose d'une intelligence faite de logique et d'intuition.
C'est ainsi que le savant-penseur cherche à déchiffrer
les références spatio-temporelles de la nature et de la culture : « Ce n'est pas la nature qui nous les impose, précise
Poincaré, c'est nous qui les imposons à la nature » (p. 21).
Derrière cette affirmation, on voit que Poincaré choisit
Kant comme repère philosophique. Il ajoute une touche :
« C'est nous qui les imposons à la nature parce que nous
les trouvons commodes » (p. 22). On voit poindre ainsi ce
qu'on a appelé le conventionalisme.

Problème de la nature du temps ? Poincaré considère
d'abord cette notion comme un phénomène de conscience
et l'on pense au début de la Onzième Confession de Saint
Augustin quand il écrit : « Tant que l'on ne sort pas du
domaine de la conscience, la notion du temps est relativement claire » (p. 41). On est apte à distinguer la sensation
présente des souvenirs passés et de la prévision des sensations futures : succession et simultanéité sont à l'horizon.
Poincaré poursuit en notant que nous avons à chercher
la réalité. Qu'est-elle ? Il développe, en songeant éventuellement à Mach : « Les physiologistes nous apprennent que
les organismes sont formés de cellules ; les chimistes ajoutent que les cellules elles-mêmes sont formées d'atomes.
Cela veut-il dire que ces atomes ou que ces cellules constituent la réalité ou du moins la seule réalité ? » (p. 35).
Poser la question, c'est ouvrir l'horizon et, en fait, refuser
le positivisme. Poincaré défend en effet l'idée que l'ana-
lyse met, certes, à notre disposition un grand nombre de
procédés ; elle nous offre mille chemins où l'on peut s'en-
gager avec confiance. Mais, si l'on examine de près comment l'être humain mène son analyse, on constate qu'il y
a une faculté qui est nécessaire à l'exploration, à savoir
l'intuition. C'est elle qui donne une vue d'ensemble des
problèmes à résoudre : « elle est nécessaire à celui qui veut
réellement comprendre l'inventeur ; la logique peut-elle
nous la donner ? » (p. 37). Logique et intuition ont l'une et
l'autre leur rôle à jouer ; elles sont indispensables. Encore
faut-il préciser que le mot intuition ne doit pas être pris au
sens vulgaire du terme, mais au sens de Kant.
Revenons au temps ! Poincaré s'exprime en ces termes :
« Nous classons nos souvenirs dans le temps, mais nous
savons qu'il reste des cases vides. Comment cela se pourrait-il si le temps n'était une forme préexistante dans
notre esprit » (p. 42). Encore Kant ! Poincaré poursuit
en étendant l'idée d'une forme individuelle à une forme
dont les autres consciences peuvent aussi témoigner ; et il
ajoute : « Bien plus, nous voulons y faire rentrer les faits
physiques, ces je ne sais quoi dont nous peuplons l'espace et que nulle conscience ne voit directement » (p. 42).
En réalité Poincaré entrevoit deux difficultés pour introduire la mesure du temps : 1° Est-il possible de transfor-
mer un temps psychologique en un temps quantitatif ? 2°
Sommes-nous capables de réduire à une même mesure
des faits qui se passent dans des horizons différents ?
On surmonte la première difficulté en étant conscient
que l'on n'a pas l'intuition directe de deux intervalles
de temps ; on se servira toutefois du pendule en admettant que tous les battements de l'instrument sont d'égale
durée ; ce n'est qu'une première approximation ; ainsi les
meilleures horloges doivent être corrigées ; le jour sidéral
sera l'unité constante de temps. Et nous dirons avec Poincaré : « Des causes à peu près identiques mettent à peu
près le même temps pour produire à peu près les mêmes
effets » (p. 45). Ou mieux encore : « Le temps doit être
défini de telle façon que les équations de la mécanique
soient aussi simples que possible » (p. 46). En d'autres
termes, on choisit la mesure du temps en vue de satisfaire
à des exigences de commodité.

Pour surmonter la seconde difficulté, Poincaré propose un itinéraire d'explications assez subtil, mais long.
Soyons bref : l'astronome admettra que la lumière se propage à une vitesse constante dans toutes les directions.
Et surtout : « On adopte pour la vitesse de la lumière une
valeur telle que les lois astronomiques compatibles avec
cette valeur soient aussi simples que possible » (p. 53).
Dès lors, Poincaré fait le constat suivant : les physiciens
sont amenés à ne point dissocier le problème qualitatif de
la simultanéité du problème quantitatif de la mesure de
temps ; s'ils pensent disposer d'une intuition directe de la
simultanéité et de l'égalité de deux durées, ils s'illusionnent. En fait, on doit suppléer à l'aide d'un certain nombre
de règles qu'on applique sans s'en rendre compte ; mais,
pas de règle générale ! Au reste, voici la conclusion exprimée par Poincaré : « La simultanéité de deux événements,
ou l'ordre de leur succession, l'égalité de deux durées,
doivent être définies de telle sorte que l'énoncé des lois
naturelles soit aussi simple que possible » (p. 54).
Faut-il attribuer au savant-penseur français un scepticisme désespéré, voire un conventionalisme radical ? Il
s'en défend. Voici ce qu'il écrit au terme d'un chapitre
de son livre qu'il consacre à la physique mathématique
et à ses problèmes : « Voilà bien des raisons d'être sceptiques ; devons-nous pousser le scepticisme jusqu'au bout
ou nous arrêter en chemin ? » (p. 151). Poincaré répond
en rejetant l'outrance et il refuse d'affirmer que la science
n'est faite que de conventions. Certains chercheurs, dit-il,
sont allés jusqu'à prétendre que la loi et le fait scientifiques sont créés de toute pièce par les savants : « C'est
là aller beaucoup trop loin dans la voie du nominalisme.
Non, les lois scientifiques ne sont pas des créations artificielles » (p. 23)

Enriques : essai de conciliation
entre Mach et Poincaré

Le point de vue du philosophe italien Enriques sur
le problème du temps s'affirme comme une tentative de
conciliation entre Mach et Poincaré. Consultons le livre
Les Concepts fondamentaux de la science (14), qui met
en lumière la signification réelle et l'acquisition psychologique des concepts d'espace, de temps, de mouvement,
de force, etc.
Dans la préface de l'ouvrage, Enriques dit qu'il offre
son étude comme une contribution à l'édification de la
théorie de la connaissance scientifique ; il a parcouru,
explique-t-il, des domaines étendus en s'efforçant de discerner partout la fonction spécifique de l'esprit qui crée
la science : « parfois, ce sont des données de la physiologie des sciences qui suffisent à rendre compte de certaines
tendances opposées du mouvement scientifique ; ailleurs,
les lois générales de l'association des idées donnent lieu
à un développement univoque de certains concepts plus
fondamentaux » (p. 4). Ainsi, la poussée de l'expérience
et la nature même de l'esprit humain peuvent ensemble
expliquer, dans les grandes lignes, le devenir de la science.
La pensée d'Enriques se précise au fil des premières
pages du livre et l'on voit qu'il conteste aussi bien la doc-
trine kantienne de l'à priori que le conventionalisme de
Poincaré ; c'est l'étude de la genèse historique de la connaissance qui vient à l'avant-scène.

Dans le livre deuxième, Enriques examine de front
le problème du temps et de sa mesure ; il montre que
les concepts premiers de la mécanique sont ordonnés
aux principes de la géométrie. Mais en fait : qu'est-ce
que le temps ? Le penseur italien entre en matière en
écrivant ceci : « Quand deux sensations ou deux groupes
de sensations sont donnés, nous apercevons que l'une est
antérieure et l'autre postérieure ou toutes les deux simultanées » (p. 87). On constate ici que Mach est à l'horizon. Sur cette base intuitive, il est déjà possible de tirer
l'idée de la succession ; de plus, la possibilité est offerte
à l'esprit humain d'attribuer au phénomène temporel une
structure d'ordre qui est condition sine qua non des appréciations quantitatives.

Faisons un pas de plus, en allant vers le concret ; le
temps physique prend son assise à partir des séries phénoménales et des échelles temporelles suggérées par le
jeu des sensations. Enriques précise : « Le temps abstrait,
que nous considérons comme temps physique, suppose
une échelle unique, où tous les phénomènes possibles
trouvent place, à la différence du temps physiologique
qui postule l'échelle des phénomènes perçus » (p. 88). On
constate dès lors que le temps physique se porte garant
d'un double accord, celui des représentations temporel-
les relatives à divers observateurs ainsi que celui des
représentations temporelles relatives à des lieux différents. Le programme ainsi tracé traduit très exactement
l'effort de synthèse qu'Enriques propose pour passer du
point de vue physiologique de Mach au point de vue
logique de Poincaré.

Les variantes temporelles
chez Bachelard et chez Gonseth

Si nous disposions d'une durée de conférence de 75
minutes, nous traiterions le problèmes des variantes temporelles en ouvrant deux chapitres : Bachelard d'abord,
puis Gonseth. Mais comme leurs thèses sont voisines, on
peut les évoquer ensemble. Les deux philosophes situent
leurs études au sein de contextes précisants différents ;
en métaphysique, en physique, en psychologie et en art
musical dans l'ouvrage La Dialectique de la durée (15)
de Bachelard qui date de 1936 ; dans le langage quotidien
et en recherche horlogère dans le livre Le Problème du
temps (16) de Gonseth paru en 1964.

Henri Poincaré, nous l'avons montré tout à l'heure, a
travaillé autour de deux notions : le temps psychologique
et le temps physique. Aussi bien Bachelard que Gonseth
mènent la réflexion en faisant valoir six variantes ; du côté
de la subjectivité : le temps que l'on vit ou le temps existentiel, le temps que l'on ressent ou le temps conscientiel et le temps que l'on construit et structure ou le temps
idéel. Du côté de l'objectivité : le temps chronos, le temps
relationnel et le temps de la montre.

Dans La Dialectique de la durée, Bachelard parle
constamment des trois variantes subjectives ; elles apparaissent en toile de fond en physique, plus nettement en
psychologie et carrément en art musical.

Dans ce dernier domaine, il souligne le fait que la
durée, en musique, est structurée sur des rythmes et non
sur une base temporelle régulière ; une mélodie, la phrase
mozartienne par exemple, témoigne de divers systèmes
d'instants décisifs ; les autres instants se manifestent
comme par grâce. Certes, l'auditeur peut décider en situation donnée de se laisser bercer, comme le dit Bergson,
mais en général il s'approprie la forme musicale en la
construisant comme une oeuvre qu'il veut faire sienne.
Là, c'est la continuité qui prédomine ; ici c'est la fête du
discontinu ; souvent, il y a dialectique du continu et du
discontinu :

Ecoutons notamment le début l'Andante du Concerto
n° 4 pour piano et orchestre de Beethoven (17).
Après avoir écouté attentivement cette séquence du
Concerto, il y a lieu de citer Bachelard : « Sur le plan
musical, il nous faut montrer que ce qui fait la continuité, c'est toujours une dialectique obscure qui appelle
des sentiments à propos d'impressions, des souvenirs à
propos de sensations. Autrement dit, il faut prouver que
le continu de la mélodie, que le continu de la poésie, sont
des reconstructions sentimentales qui s'agglomèrent par
delà la sensation réelle, grâce au flou et à la torpeur de
l'émotion, grâce au mélange confus des souvenirs et des
espérances » (p. 113). On voit ainsi l'oeuvre complexe
que réalise un entrelacs de temps vécu, de temps ressenti
et de temps structuré. Bachelard précise qu'il suffit d'une
inattention à la mélodie pour que son flux s'arrête : les
notes successives ne chantent plus, elles restent insérées
dans la discontinuité qualitative et quantitative où elles
sont élaborées ; on apprend la continuité, on ne l'entend
pas. Plus loin, Bachelard dit encore : « La continuité
se fait à la faveur du groupement. Et c'est ainsi que
la poésie, ou plus généralement la mélodie, dure parce
qu'elle reprend » (p. 115). En fait, le temps pensé accompagne le temps vécu associé au temps ressenti en vue de
donner un sens au message poétique ou musical.
Bachelard, parvenu à ce point de son étude, n'oublie
pas de faire entrer dans son approche de l'art musical ce
que l'on doit aux variantes dites objectives. Il fait mention des travaux de Maurice Emmanuel (de Bar-sur-Aube,
comme lui), qui dénie le caractère primordial des techniques mensuralistes où l'esprit du métronome tue la musique. Bachelard a cette phrase qui dit tout à ce propos :
« Le métronome, c'est le compte-fil, ce n'est pas le métier
à tisser » (p. 117).

Ah ! La tyrannie de la barre de mesure à laquelle certains choeurs et leurs chefs se soumettent pour ne pas
déraper. Le vrai dérapage est, en fait, à la porte : finies
les injonctions nuancées des rythmes, finis les méandres
imprévus de la forme mélodique, finie la musique elle-
même.

Mais alors à quoi sert le chef d'orchestre ? Pourquoi
doit-il agir ? Face à cette dialectique de régularité et de
la liberté, il suscite et anime la pulsation : « Dès l'instant,
note Bachelard, où l'on refuse la référence à une durée
absolue, il est nécessaire d'accepter franchement l'appui
réciproque des rythmes. [...] En fait, les divers instruments
de l'orchestre se soutiennent et s'entraînent les uns les
autres. Le rôle du chef est de rendre plus conscient l'effort
de corrélation des instrumentistes » (pp. 122 et 123). C'est
au temps relationnel que Bachelard pense lorsqu'il parle
de cet effort de corrélation des membres de l'orchestre.
Ainsi, face à Bergson qui désigne la mélodie comme
métaphore de la durée, Bachelard en appelle à la pulsa-
tion, aux rythmes musicaux. Et l'on voit ainsi que, pour
atteindre la vérité du discours musical, le musicien mène
un jeu dialectique très diversifié des variantes temporelles
dont on vient de parler.

Et maintenant, terminons l'exposé en consacrant quelques alinéas aux variantes temporelles chez Gonseth.
A-t-il eu connaissance du livre de Bachelard sur la dialectique de la durée ? Dans son livre intitulé Le Problème
du temps, il ne cite pas son ami. Mais, comme les deux
philosophes ont si souvent travaillé dans le même esprit -
même quand ils ne se connaissaient pas encore - il ne faut
pas s'étonner qu'ils aient, l'un et l'autre, dégagé l'idée
que les dimensions temporelles sont trop subtiles pour
qu'on puisse parler d'un temps ou même de deux en donnant une définition bien explicitée : les variantes temporelles retentissent les unes sur les autres, elles s'opposent
et s'accordent tour à tour.

La démarche de Gonseth concernant la notion de
temps est originale. Son livre comporte deux parties : plus
de 140 pages consacrées à cette étude dans le contexte
de la langue de grande communication, puis plus de 230
pages orientées vers l'approche spécifique de la mesure
du temps, c'est-à-dire vers la recherche horlogère. On
retrouve là certaines questions abordées par H. Poincaré.
Ce qui retient notre attention, c'est la manière dont
Gonseth engage son étude en se situant dans le domaine
du langage quotidien ; ce qu'il montre concerne tout
homme parlant la langue française ou les langues indo-européennes. Voici quelques phrases que l'on prononce
dans la vie courante : je n'ai pas le temps, le temps me
dure, je songe au temps passé avec toi ou je songe au
temps que je passerai avec toi, le temps guérit, le temps
dont je m'approprie pour l'accorder avec celui de mon
ami, le temps que met tel athlète pour parcourir un cent
mètres ou le temps que donne l'horloge du village. Dans
l'ordre des phrases prononcées ici, on dégage les temps
spécifiques suivants : temps existentiel, temps conscientiel, temps idéel, temps chronos, temps relationnel, temps
mesuré ou temps intégré (temps de la montre). Tout cela
est présenté par Gonseth avec beaucoup de nuances et
de nombreux commentaires. Mais son intention n'est
pas de brosser une galerie de portraits, il veut illustrer
le fait que le concept est à saisir, dans le langage quo-
tidien, comme le résultat d'une synthèse dialectique ou
comme une tentative de l'insérer dans le discours considéré comme milieu synthétique.

Voici en effet d'autres phrases : hâtons-nous, car le
temps fuit ; j'ai revécu par la pensée ces interminables
minutes d'attente ; les heures m'ont paru brèves. Gonseth
commente : « Ce que nous cherchons à faire comprendre,
c'est que l'activité discursive qui constitue les sens globaux a tous les caractères d'une synthèse dialectique au
niveau du discursif. Lorsqu'on dit que le temps nous est
mesuré, l'analyse pourrait retrouver sous le mot temps
plusieurs acceptions. [...]. Le discours renonce ici à opérer
des distinctions. Il confond les sens pour les identifier
sous le même mot » (p. 82). La synthèse dialectique que
suscite l'emploi du mot temps, inséré dans le discours
courant, suppose des opérations variées : elle oppose des
significations, les identifie, les projette les unes sur les
autres.

Dans les pages qui suivent, Gonseth examine de près
comment le temps est à saisir au niveau de l'adverbe et du
verbe.

Laissons maintenant l'approche assez technique du
langage courant ; faisons plutôt un constat de synthèse en
citant Gonseth : « Nous avons recherché de quelles significations le mot temps peut être revêtu dans une langue telle
que le français couramment écrit ou parlé. Une recherche de ce genre ne devait-elle pas fatalement rencontrer et
dégager une notion générale de temps que ce mot aurait
à lui seul le pouvoir d'évoquer ? On aurait pu s'y attendre : certaines philosophies du langage le suggèrent. [...]
Notre analyse n'a cependant pas répondu à cette attente et
n'a pas rencontré de substance discursive correspondant
à une notion générale de cette nature. Ce qu'elle a découvert, ce que le langage a offert à sa recherche, c'est tout
un éventail d'emplois du mot temps et tout un spectre de
significations correspondantes » (p. 135).

Une remarque au sujet de la seconde partie du livre
de Gonseth : au sein de la recherche horlogère, les variantes suivantes sont sollicitées : le temps mathématique, le
temps mesuré et le temps intuitif. Cette dernière variante,
qui pourrait paraître inattendue, mérite d'être présentée ;
Gonseth en parle ainsi : « C'est le résultat d'un arbitrage
dont la conscience semble être le siège entre l'autorité du
sentiment, la liberté de l'imagination et l'objectivité de la
perception aux fins d'un action efficace » (p. 265). Pour
mieux se faire comprendre Gonseth parle - en plus de dix
pages - du temps des abeilles, de leurs danses, de leurs
horloges internes. A défaut de connaître les rudiments de
la chronobiologie, il s'exprime ainsi : « On dira que le
temps intuitif n'est pas simplement un temps inscrit dans
les différents rythmes dont notre organisme est le siège :
dans le rythme normal du coeur, dans le rythme des pulsations électriques du cerveau, dans le rythme de la respiration, etc. Pour que ces rythmes restent synchronisés
et pour qu'on puisse parler de leur fréquence normale,
il faut bien que tout notre corps, pris comme un tout,
soit plus ou moins comparable à une horloge construite
dans le but exprès de réaliser un rythme régulier. Mais le
temps intuitif n'est pas le temps sourdement et profondément vécu par notre organisme, même si nous n'y prêtons
aucune attention. C'est un temps auquel notre conscience
est ouverte » (p. 280).

Autorité du sentiment (temps conscientiel), liberté
de l'imagination (temps idéel) et objectivité de la perception (temps existentiel) ! Voilà trois ingrédients qui
évoquent une certaine complétude de l'humaine condition ; il me semble que J.- S. Bach, par son Air admirable
de la Suite n° 3 en ré majeur, BWV 1063, exprime musicalement cette dialectique des trois variantes subjectives. Vous connaissez certainement tous cette pièce, à
juste titre très célèbre ; vous pouvez vous la chanter intérieurement en guise de conclusion et avec une volonté
d'ouvrir l'horizon.

Références bibliographiques

1 POINCARÉ
H., La Valeur de la science, Flammarion, Paris,
1913 et 1970.

2 PLATON
, Le Timée, in Oeuvres complètes, t. II, Bibl. de la
Pléiade, Paris, 1950.

3 ARISTOTE
, La Physique, t. I et II, Les Belles Lettres, Paris,
1926.

4 AUGUSTIN
(
SAINT
), Les Confessions, Livres IX - XIII, t. II ;
Les Belles Lettres, Paris, 1926.

5 CALDARA
A., Come raggio di sol.

6 NEWTON
, Principes mathématiques de la philosophie natu-
relle, t. I et II, Lambert, Paris, 1759.

7 KANT
, La Critique de la raison pure, t. I et II, Gibert, Paris.

8 WUNDT
, La Psychologie physiologique, t. I et II, Alcan,
Paris, 1886.

9 MACH
, La Mécanique, Hermann, Paris, 1904.

10 MACH
, L'Analyse des sensations, Fricker, Jena, 1906.

11 BERGSON
, Essai sur les données immédiates de la cons-
cience, PUF, Paris, 1945.

12 BERGSON
, La Pensée et le mouvant, PUF, Paris, 1950.

13 MOZART
, Adagio ma non troppo du Concerto pour flûte, KW
313.

14 ENRIQUES
, Les Concepts fondamentaux de la science, Flam-
marion, Paris, 1913. (L'original paru en italien Problemi
della Scienza date de 1906 ; la première partie de cet
ouvrage a été éditée sous le titre Les Problèmes de la science
et de la logique.)

15 BACHELARD
, La Dialectique de la durée, PUF, Paris, 1963.

16 GONSETH
, Le Problème du temps, Le Griffon, Neuchâtel,
1964.

17 BEETHOVEN
, Andante du Concerto n° 4 pour piano.

Autobiographie d'Ilya Prigogine

Robert Paris — 2020-10-02T22:05:00Z

Autobiographie d'Ilya Prigogine

Dans sa mémorable série "Etudes sur le temps humain", Georges Poulet consacre un volume à la "Mesure de l'instant" 1. Il y propose une classification des auteurs selon l'importance qu'ils accordent au passé, au présent et au futur. Je crois que dans une telle typologie, ma position serait extrême, car je vis principalement dans le futur. Et donc ce n'est pas une tâche trop facile d'écrire ce récit autobiographique, auquel je voudrais donner un ton personnel. Mais le présent explique le passé.

Dans ma conférence Nobel, je parle beaucoup des fluctuations ; ce n'est peut-être pas sans rapport avec le fait qu'au cours de ma vie j'ai ressenti l'efficacité de coïncidences frappantes dont les effets cumulatifs sont visibles dans mon travail scientifique.

Je suis né à Moscou, le 25 janvier 1917 - quelques mois avant la révolution. Ma famille avait une relation difficile avec le nouveau régime et nous avons donc quitté la Russie dès 1921. Pendant quelques années (jusqu'en 1929), nous avons vécu comme migrants en Allemagne, avant de rester définitivement en Belgique. C'est à Bruxelles que j'ai fait mes études secondaires et universitaires. J'ai acquis la nationalité belge en 1949.

Mon père, Roman Prigogine, décédé en 1974, était ingénieur chimiste à l'École polytechnique de Moscou. Mon frère Alexander, né quatre ans avant moi, a suivi, comme moi-même, le cursus de chimie de l'Université Libre de Bruxelles. Je me rappelle combien j'ai hésité avant de choisir cette direction ; en quittant la section classique (gréco-latine) d'Ixelles Athenaeum, mon intérêt était plus porté sur l'histoire et l'archéologie, sans parler de la musique, notamment du piano. Selon ma mère, j'ai pu lire des partitions musicales avant de lire des mots imprimés. Et aujourd'hui, mon passe-temps favori est toujours le piano, bien que mon temps libre pour la pratique devienne de plus en plus restreint.

Depuis mon adolescence, j'ai lu de nombreux textes philosophiques, et je me souviens encore du sort "L'évolution créatrice" qui m'a frappé. Plus précisément, je sentais qu'un message essentiel était intégré, encore à rendre explicite, dans la remarque de Bergson :

"Plus nous étudions en profondeur la nature du temps, mieux nous comprenons que la durée signifie invention, création de formes, élaboration continue de l'absolument nouveau."

Des coïncidences heureuses ont fait le choix pour mes études à l'université. En effet, ils m'ont conduit dans une direction presque opposée, vers la chimie et la physique. Et donc, en 1941, on m'a conféré mon premier doctorat. Très vite, deux de mes professeurs devaient exercer une influence durable sur l'orientation de mon futur travail.

Je mentionnerai d'abord Théophile De Donder (1873-1957) .2 Quel aimable personnage il était ! Né fils d'un instituteur, il débute sa carrière de la même manière et obtient (en 1896) le titre de docteur en sciences physiques, sans jamais avoir suivi aucun enseignement à l'université.

Ce n'est qu'en 1918 - il avait alors 45 ans - que De Donder a pu consacrer son temps à l'enseignement supérieur, après avoir été pendant quelques années nommé instituteur. Il est ensuite promu professeur au Département des sciences appliquées et entame sans délai la rédaction d'un cours de thermodynamique théorique pour les ingénieurs.

Permettez-moi de vous donner plus de détails, car c'est dans cette circonstance même que nous devons associer la naissance de l'école thermodynamique de Bruxelles.

Pour bien comprendre l'originalité de l'approche de De Donder, je dois rappeler que depuis le travail fondamental de Clausius, le deuxième principe de la thermodynamique a été formulé comme une inégalité : la "chaleur non compensée" est positive - ou, en termes plus récents, la production d'entropie est positive. Cette inégalité renvoie bien entendu à des phénomènes irréversibles, comme tout processus naturel. À cette époque, ces derniers étaient mal compris. Ils sont apparus aux ingénieurs et physico-chimistes comme des phénomènes "parasites", qui ne pouvaient qu'entraver quelque chose : ici la productivité d'un processus, là la croissance régulière d'un cristal, sans présenter d'intérêt intrinsèque. Ainsi, l'approche habituelle était de limiter l'étude de la thermodynamique à la compréhension des lois d'équilibre, pour lesquelles la production d'entropie est nulle.

Cela ne pouvait que faire de la thermodynamique une "thermostatique". Dans ce contexte, le grand mérite de De Donder est qu'il a extrait la production d'entropie de ce "sfumato" lorsqu'il l'a liée de manière précise au rythme d'une réaction chimique, grâce à l'utilisation d'une nouvelle fonction qu'il devait appeler "affinité" .3

Il est difficile aujourd'hui de rendre compte de l'hostilité qu'une telle approche devait rencontrer. Par exemple, je me souviens que vers la fin de 1946, lors de la réunion IUPAP de Bruxelles 4, après une présentation de la thermodynamique des processus irréversibles, un spécialiste de grande renommée m'a dit, en substance : "Je suis surpris que vous accordiez plus d'attention aux phénomènes irréversibles, qui sont essentiellement transitoires, qu'au résultat final de leur évolution, l'équilibre. "

Heureusement, certains éminents scientifiques ont dérogé à cette attitude négative. J'ai reçu beaucoup de soutien de personnes comme Edmond Bauer, le successeur de Jean Perrin à Paris, et Hendrik Kramers à Leyde.

De Donder, bien sûr, avait des précurseurs, notamment à l'école française de thermodynamique de Pierre Duhem. Mais dans l'étude de la thermodynamique chimique, De Donder est allé plus loin et a donné une nouvelle formulation du deuxième principe, basée sur des concepts tels que l'affinité et le degré d'évolution d'une réaction, considérés comme une variable chimique.

Étant donné mon intérêt pour la notion de temps, il était naturel que mon attention se soit concentrée sur le deuxième principe, car j'ai senti dès le départ qu'il introduirait un nouvel élément inattendu dans la description de l'évolution du monde physique. C'était sans doute la même impression que des physiciens illustres tels que Boltzmann5 et Planck6 auraient ressentis avant moi. Une grande partie de ma carrière scientifique serait ensuite consacrée à l'élucidation des aspects macroscopiques et microscopiques du second principe, afin d'étendre sa validité à de nouvelles situations, et aux autres approches fondamentales de la physique théorique, telles que la physique classique et dynamique quantique.

Avant d'examiner ces points plus en détail, je voudrais souligner l'influence exercée sur mon développement scientifique par le second de mes professeurs, Jean Timmermans (1882-1971). Il était plutôt un expérimentateur, particulièrement intéressé par les applications de la thermodynamique classique aux solutions liquides, et en général aux systèmes complexes, conformément à l'approche de la grande école néerlandaise de thermodynamique de van der Waals et Roozeboom7.

De cette façon, j'ai été confronté à l'application précise des méthodes thermodynamiques et j'ai pu comprendre leur utilité. Au cours des années suivantes, j'ai consacré beaucoup de temps à l'approche théorique de ces problèmes, qui appelait à l'utilisation de méthodes thermodynamiques ; Je veux dire la théorie des solutions, la théorie des états correspondants et des effets isotopiques dans la phase condensée. Une recherche collective avec V. Mathot, A. Bellemans et N. Trappeniers a permis de prédire de nouveaux effets tels que la démixtion isotopique de l'hélium He3 + He4, qui correspondaient parfaitement aux résultats de recherches ultérieures. Cette partie de mon travail est résumée dans un livre écrit en collaboration avec V. Mathot et A. Bellemans, The Molecular Theory of Solutions. 8

Mon travail dans ce domaine de la chimie physique a toujours été pour moi un plaisir spécifique, car le lien direct avec l'expérimentation permet de tester l'intuition du théoricien. Les succès que nous avons rencontrés ont fourni la confiance qui était plus tard indispensable dans ma confrontation à des problèmes plus abstraits et complexes.

Enfin, parmi toutes ces perspectives ouvertes par la thermodynamique, celle qui devait garder mon intérêt était l'étude des phénomènes irréversibles, qui rendait si manifeste la "flèche du temps". Dès le début, j'ai toujours attribué à ces processus un rôle constructif, en opposition à l'approche standard, qui ne voyait dans ces phénomènes que dégradation et perte de travail utile. Était-ce l'influence de "L'évolution créatrice" de Bergson ou la présence à Bruxelles d'une école de biologie théorique performante ? 9 Le fait est qu'il m'est apparu que les êtres vivants nous fournissaient des exemples frappants de systèmes très organisés et où des phénomènes irréversibles ont joué un rôle essentiel.

De telles connexions intellectuelles, bien que plutôt vagues au départ, ont contribué à l'élaboration, en 1945, du théorème de la production d'entropie minimale, applicable aux états stationnaires hors équilibre.10 Ce théorème donne une explication claire de l'analogie qui reliait la stabilité de les états thermodynamiques d'équilibre et la stabilité des systèmes biologiques, comme celui exprimé dans le concept d '"homéostasie" proposé par Claude Bernard. C'est pourquoi, en collaboration avec JM Wiame 11, j'ai appliqué ce théorème à la discussion de quelques problèmes importants en biologie théorique, à savoir l'énergétique de l'évolution embryologique. Comme nous le savons mieux aujourd'hui, dans ce domaine, le théorème peut au mieux donner une explication de certains phénomènes "tardifs", mais il est remarquable qu'il continue d'intéresser de nombreux expérimentateurs.12

Dès le début, je savais que la production d'entropie minimale n'était valable que pour la branche linéaire des phénomènes irréversibles, celle à laquelle s'appliquent les fameuses relations de réciprocité d'Onsager.13 Et, ainsi, la question était : qu'en est-il des états stationnaires loin de l'équilibre, pour lequel les relations d'Onsager ne sont pas valables, mais qui relèvent encore de la description macroscopique ? Les relations linéaires sont de très bonnes approximations pour l'étude des phénomènes de transport (conductivité thermique, thermodiffusion, etc.), mais ne sont généralement pas valables pour les conditions de cinétique chimique. En effet, l'équilibre chimique est assuré par la compensation de deux processus antagonistes, alors qu'en cinétique chimique - loin de l'équilibre, hors de la branche linéaire - on est généralement confronté à la situation inverse, où l'un des processus est négligeable.

Malgré ce caractère local, la thermodynamique linéaire des processus irréversibles avait déjà conduit à de nombreuses applications, comme l'ont montré des personnes telles que J.Meixner, 14 SR de Groot et P. Mazur, 15 et, dans le domaine de la biologie, A. Katchalsky. 16 C'était pour moi une incitation supplémentaire lorsque je devais faire face à des situations plus générales. Ces problèmes nous ont confrontés pendant plus de vingt ans, entre 1947 et 1967, jusqu'à ce que nous arrivions enfin à la notion de "structure dissipative". 17

Non pas que la question soit intrinsèquement difficile à traiter ; juste que nous ne savions pas nous orienter. C'est peut-être une caractéristique de mon travail scientifique que les problèmes mûrissent lentement, puis présentent une évolution soudaine, de telle sorte qu'un échange d'idées avec mes collègues et collaborateurs devient nécessaire. Au cours de cette phase de mon travail, l'esprit original et enthousiaste de mon collègue Paul Glansdorff a joué un rôle majeur.

Notre collaboration devait donner naissance à un critère général d'évolution qui est loin d'être utilisé dans la branche non linéaire, hors du domaine de validité du théorème de production d'entropie minimale. Les critères de stabilité qui en ont résulté devaient conduire à la découverte d'états critiques, avec changement de branche et apparition possible de nouvelles structures. Cette manifestation tout à fait inattendue des processus de "l'ordre des désordres", loin de l'équilibre, mais conforme à la seconde loi de la thermodynamique, allait changer en profondeur son interprétation traditionnelle. En plus des structures d'équilibre classiques, nous sommes maintenant confrontés à des structures cohérentes dissipatives, pour des conditions suffisamment éloignées de l'équilibre. Une présentation complète de ce sujet peut être trouvée dans mon livre de 1971 co-écrit avec Glansdorff.18

Dans une première étape provisoire, nous avons pensé principalement aux applications hydrodynamiques, en utilisant nos résultats comme outils de calcul numérique. Ici, l'aide de R. Schechter de l'Université du Texas à Austin a été très précieuse.19 Ces questions restent largement ouvertes, mais notre centre d'intérêt s'est déplacé vers les systèmes de dissipation chimique, qui sont plus faciles à étudier que les processus convectifs.

Néanmoins, une fois que nous avons formulé le concept de structure dissipative, une nouvelle voie s'est ouverte à la recherche et, à partir de ce moment, nos travaux ont montré une accélération saisissante. Cela était dû à la présence d'une heureuse réunion des circonstances ; principalement à la présence dans notre équipe d'une nouvelle génération de jeunes scientifiques intelligents. Je ne peux pas mentionner ici toutes ces personnes, mais je tiens à souligner le rôle important joué par deux d'entre elles, R. Lefever et G. Nicolis. C'est avec eux que nous avons été en mesure de construire un nouveau modèle cinétique, qui se révélerait à la fois assez simple et très instructif - le "Brusselator", comme J. Tyson l'appellera plus tard - et qui manifester l'étonnante variété de structures générées par les processus de diffusion-réaction.20

C'est le lieu de rendre hommage au travail de pionnier de feu A. Turing, 21 ans qui, depuis 1952, avait fait des commentaires intéressants sur la formation des structures liées aux instabilités chimiques dans le domaine de la morphogenèse biologique. J'avais rencontré Turing à Manchester environ trois ans auparavant, à une époque où MG Evans, qui devait mourir trop tôt, avait construit un groupe de jeunes scientifiques, dont certains allaient devenir célèbres. Ce n'est que longtemps après que j'ai rappelé les commentaires de Turing sur ces questions de stabilité, car, peut-être trop préoccupé par la thermodynamique linéaire, je n'étais alors pas assez réceptif.

Revenons aux circonstances qui ont favorisé le développement rapide de l'étude des structures dissipatives. L'attention des scientifiques a été attirée sur les structures de non-équilibre cohérentes après la découverte de réactions chimiques oscillantes expérimentales telles que la réaction de Belusov-Zhabotinsky ; 22 l'explication de son mécanisme par Noyes et ses collègues ; 23 l'étude des réactions oscillantes en biochimie (par exemple le cycle glycolytique, étudié par B. Chance24 et B. Hess25) et finalement les importantes recherches menées par M. Eigen.26 Par conséquent, depuis 1967, nous avons été confrontés à un grand nombre d'articles sur ce sujet, en contraste avec l'absence totale d'intérêt qui prévalait lors des périodes précédentes.

Mais l'introduction du concept de structure dissipative devait également avoir d'autres conséquences inattendues. Il était évident dès le départ que les structures sortaient des fluctuations. Ils sont apparus en fait comme des fluctuations géantes, stabilisées par des échanges de matière et d'énergie avec le monde extérieur. Depuis la formulation du théorème de production d'entropie minimale, l'étude de la fluctuation hors équilibre avait retenu toute mon attention.27 Il était donc tout naturel que je reprenne ce travail afin de proposer une extension du cas de la chimie loin de l'équilibre réactions.

J'ai proposé ce sujet à G. Nicolis et A. Babloyantz. Nous nous attendions à trouver pour les états stationnaires une distribution de Poisson similaire à celle prédite pour les fluctuations d'équilibre par les célèbres relations d'Einstein. Nicolis et Babloyantz ont développé une analyse détaillée des réactions chimiques linéaires et ont pu confirmer cette prédiction.28 Ils ont ajouté quelques remarques qualitatives qui suggéraient la validité de ces résultats pour toute réaction chimique.

En considérant à nouveau les calculs pour l'exemple d'une réaction biomoléculaire non linéaire, j'ai remarqué que cette extension n'était pas valide. Une analyse plus approfondie, où G. Nicolis a joué un rôle clé, a montré qu'un phénomène inattendu est apparu alors que l'on considérait le problème de fluctuation dans les systèmes non linéaires loin de l'équilibre : la loi de distribution des fluctuations dépend de leur échelle, et seules les « petites fluctuations » suivent la loi proposée par Einstein.29 Après une réception prudente, ce résultat est désormais largement accepté, et la théorie des fluctuations hors équilibre se développe pleinement maintenant, afin de nous permettre d'attendre des résultats importants dans les années à venir. Ce qui est déjà clair aujourd'hui, c'est qu'un domaine tel que la cinétique chimique, qui était considérée comme conceptuellement fermée, doit être repensé en profondeur, et qu'une toute nouvelle discipline, traitant des transitions de phase hors équilibre, fait son apparition.30, 31, 32

Les progrès de la théorie des phénomènes irréversibles nous conduisent également à reconsidérer leur insertion dans la dynamique classique et quantique. Jetons un nouveau regard sur la mécanique statistique d'il y a quelques années. Dès le début de mes recherches, j'avais eu l'occasion d'utiliser des méthodes conventionnelles de mécanique statistique pour des situations d'équilibre. De telles méthodes sont très utiles pour l'étude des propriétés thermodynamiques des solutions de polymère ou des isotopes. Ici, nous traitons principalement de problèmes de calcul simples, car les outils conceptuels de la mécanique statistique de l'équilibre sont bien établis depuis les travaux de Gibbs et Einstein. Mon intérêt pour le non-équilibre me conduirait par nécessité au problème des fondements de la mécanique statistique, et surtout à l'interprétation microscopique de l'irréversibilité33.

Depuis mon premier diplôme en sciences, j'étais un lecteur enthousiaste de Boltzmann, dont la vision dynamique du devenir physique était pour moi un modèle d'intuition et de pénétration. Néanmoins, je n'ai pu que constater quelques aspects insatisfaisants. Il était clair que Boltzmann avait introduit des hypothèses étrangères à la dynamique ; sous de telles hypothèses, parler d'une justification dynamique de la thermodynamique me paraissait pour le moins excessif. À mon avis, l'identification de l'entropie avec le désordre moléculaire ne pourrait contenir qu'une partie de la vérité si, comme je persistais à penser, les processus irréversibles étaient dotés de ce rôle constructif que je ne cesse de leur attribuer. Pour une autre partie, les applications des méthodes de Boltzmann se limitaient aux gaz dilués, alors que j'étais plus intéressé par les systèmes condensés.

À la fin des années quarante, un grand intérêt a été suscité dans la généralisation de la théorie cinétique aux milieux denses. Après les travaux pionniers d'Yvon34, les publications de Kirkwodd35, Born and Green36, et de Bogoliubov37 ont attiré beaucoup d'attention sur ce problème, qui devait conduire à la naissance de la mécanique statistique hors équilibre. Comme je ne pouvais pas rester étranger à ce mouvement, j'ai proposé à G. Klein, un disciple de Fürth qui est venu travailler avec moi, d'essayer d'appliquer la méthode de Born and Green à un exemple concret et simple, dans lequel l'approche de l'équilibre a fait pas conduire à une solution exacte. Ce fut notre première étape provisoire dans la mécanique statistique hors équilibre.38 Ce fut finalement un échec, avec la conclusion que le formalisme de Born et Green n'a pas conduit à une extension satisfaisante de la méthode de Boltzmann aux systèmes denses.

Mais cet échec n'était pas total, car il m'a conduit, lors d'un travail ultérieur, à une première question : était-il possible de développer une théorie dynamique "exacte" des phénomènes irréversibles ? Tout le monde sait que selon le point de vue classique, l'irréversibilité résulte d'approximations supplémentaires aux lois fondamentales des phénomènes élémentaires, qui sont strictement réversibles. Ces approximations supplémentaires ont permis à Boltzmann de passer d'une description dynamique et réversible à une description probabiliste, afin d'établir son célèbre théorème H.

Nous avons encore rencontré cette attitude négative de « passivité » imputée aux phénomènes irréversibles, attitude que je ne pouvais partager. Si - comme j'étais disposé à le penser - des phénomènes irréversibles jouent effectivement un rôle actif et constructif, leur étude ne saurait se réduire à une description en termes d'approximations supplémentaires. De plus, mon opinion était que dans une bonne théorie, un coefficient de viscosité présenterait autant de signification physique qu'une chaleur spécifique, et la durée de vie moyenne d'une particule autant que sa masse.

Je me suis senti confirmé dans cette attitude par les publications remarquables de Chandrasekhar et von Neumann, également parues dans les années 40. C'est pourquoi, toujours avec l'aide de G. Klein, j'ai décidé de jeter un regard neuf sur un exemple déjà étudié. par Schrödinger, 40 concernant la description d'un système d'oscillateurs harmoniques. Nous avons été surpris de voir que, pour tout un modèle aussi simple qui nous a permis de conclure, cette classe de systèmes tend à s'équilibrer. Mais comment généraliser ce résultat aux systèmes dynamiques non linéaires ?

Ici, la performance véritablement historique de Léon van Hove nous a ouvert la voie (1955) .41 Je me souviens, avec un plaisir toujours nouveau, du temps - trop court - pendant lequel van Hove a travaillé avec notre groupe. Certains de ses travaux ont eu un effet durable sur l'ensemble du développement de la physique statistique ; Je veux dire non seulement son étude de la déduction d'une "équation maîtresse" pour les systèmes anharmoniques, mais aussi sa contribution fondamentale sur les transitions de phase, qui devait conduire à la branche de la mécanique statistique qui traite des résultats dits "exacts" .42

Cette première étude de van Hove s'est limitée aux systèmes anharmoniques faiblement couplés. Mais de toute façon, le chemin était ouvert, et avec certains de mes collègues et collaborateurs, principalement R. Balescu, R. Brout, F. Hénin et P. Résibois, nous avons réalisé une formulation de la mécanique statistique hors équilibre à partir d'un point purement dynamique de vue, sans aucune hypothèse probabiliste. La méthode que nous avons utilisée est résumée dans mon livre de 196243. Elle conduit à une « dynamique des corrélations », car la relation entre interaction et corrélation constitue la composante essentielle de la description. Depuis lors, ces méthodes ont conduit à de nombreuses applications. Sans donner plus de détails, je me limiterai ici à mentionner deux livres récents, l'un de R. Balescu, 44 l'autre de P. Résibois et M. De Leener.45

Ceci a conclu la première étape de mes recherches en mécanique statistique hors équilibre. La seconde se caractérise par une très forte analogie avec l'approche des phénomènes irréversibles qui nous a conduits de la thermodynamique linéaire à la thermodynamique non linéaire. Dans cette étape provisoire également, j'ai été poussé par un sentiment d'insatisfaction, car la relation avec la thermodynamique n'a pas été établie par nos travaux en mécanique statistique, ni par aucune autre méthode. Le théorème de Boltzmann était toujours aussi isolé que jamais, et la question de la nature des systèmes dynamiques auxquels s'applique la thermodynamique était toujours sans réponse.

Le problème était de loin plus large et plus complexe que les considérations plutôt techniques auxquelles nous étions parvenus. Il a touché la nature même des systèmes dynamiques et les limites de la description hamiltonienne. Je n'aurais jamais osé aborder un tel sujet si je n'avais pas été stimulé par des discussions avec des amis très compétents comme feu Léon Rosenfeld de Copenhague ou G. Wentzel de Chicago. Rosenfeld a fait plus que me donner des conseils ; il était directement impliqué dans l'élaboration progressive des concepts que nous devions explorer pour construire une nouvelle interprétation de l'irréversibilité. Plus que toute autre étape de ma carrière scientifique, celle-ci est le fruit d'un effort collectif. Je n'aurais pas pu réussir sans l'aide de mes collègues M. de Haan, Cl. George, A. Grecos, F. Henin, F. Mayné, W. Schieve et M. Theodosopulu. Si l'irréversibilité ne résulte pas d'approximations supplémentaires, elle ne peut être formulée que dans une théorie des transformations qui exprime en termes « explicites » ce que la formulation habituelle de la dynamique « cache ». Dans cette perspective, l'équation cinétique de Boltzmann correspond à une formulation de la dynamique dans une nouvelle représentation.46, 47, 48, 49

En conclusion : la dynamique et la thermodynamique deviennent deux descriptions complémentaires de la nature, liées par une nouvelle théorie de la transformation non unitaire. J'en suis venu à mes préoccupations actuelles ; et il est donc temps de mettre fin à cette autobiographie intellectuelle. Alors que nous partions de problèmes spécifiques, tels que la signification thermodynamique des états stationnaires hors équilibre ou des phénomènes de transport dans les systèmes denses, nous avons été confrontés, presque contre notre volonté, à des problèmes de grande généralité et de complexité, qui appellent à reconsidérer la relation des structures physico-chimiques aux structures biologiques, alors qu'elles expriment les limites de la description hamiltonienne en physique.

En effet, tous ces problèmes ont un élément commun : le temps. Peut-être que l'orientation de mon travail est venue du conflit né de ma vocation humaniste d'adolescent et de l'orientation scientifique que j'ai choisie pour ma formation universitaire. Presque par instinct, je me suis tourné plus tard vers des problèmes de complexité croissante, peut-être dans la conviction que je pourrais y trouver une jonction en sciences physiques d'une part, et en biologie et sciences humaines d'autre part.

De plus, les recherches menées avec mon ami R. Herman sur la théorie de la circulation automobile50 m'ont confirmé la supposition que même le comportement humain, avec toute sa complexité, serait éventuellement susceptible d'une formulation mathématique. De cette façon, la dichotomie des "deux cultures" pourrait et devrait être supprimée. Cela correspondrait à la percée des biologistes et des anthropologues vers la description moléculaire ou les « structures élémentaires », si l'on veut utiliser la formulation de Lévi-Strauss, un mouvement complémentaire du physico-chimiste vers la complexité. Le temps et la complexité sont des concepts qui présentent des relations mutuelles intrinsèques.

Au cours de sa conférence inaugurale, De Donder a parlé en ces termes : 51 "La physique mathématique représente l'image la plus pure que la vision de la nature puisse générer dans l'esprit humain ; cette image présente tout le caractère du produit de l'art ; elle engendre une certaine unité, elle est vrai et a la qualité de la sublimité ; cette image est à la nature physique ce qu'est la musique aux mille bruits dont l'air est plein ... "

Filtrer la musique hors du bruit ; l'unité de l'histoire spirituelle de l'humanité, comme l'a souligné M. Eliade, est une découverte récente qui doit encore être assimilée.52 La recherche de ce qui est significatif et vrai par opposition au bruit est une étape provisoire qui semble intrinsèquement intrinsèque. lié à la prise de conscience de l'homme face à une nature dont il fait partie et qu'il laisse.

J'ai maintes fois prôné le dialogue nécessaire dans l'activité scientifique, et donc l'importance vitale de mes collègues et collaborateurs dans le parcours que j'ai tenté de décrire. Je voudrais également souligner le soutien continu que j'ai reçu des institutions qui ont rendu ce travail réalisable, en particulier l'Université Libre de Bruxelles et l'Université du Texas à Austin. Pour tout le développement de ces idées, l'Institut international de physique et de chimie fondé par E. Solvay (Bruxelles, Belgique) et la Fondation Welch (Houston, Texas) m'ont apporté un soutien continu.

Le travail d'un théoricien est directement lié à toute sa vie. Il faut, je crois, une certaine paix intérieure pour trouver un chemin entre toutes les bifurcations successives. Cette paix que je dois à ma femme, Marina. Je connais la fragilité du présent, mais aujourd'hui, vu l'avenir, je me sens être un homme heureux.

Références 1. G. Poulet, Etudes sur le temps humain, Tone 4, Edition 10/18, Paris, 1949. 2. Voir la note sur De Donder dans le Florilège (pedant le XIXe siècle et le début du XXe), Acad. Roy. Belg., Bull. Cl. Sc., Page 169, 1968. 3. Th. De Donder (Rédaction nouvelle par P. Van Rysselberghe), Paris, Gauthier-Villars, 1936. Voir aussi : I. Prigogine et R. Defay : Thermodynamique Chimique conformément aux méthodes de Gibbs et De Donder (2 Tomes), Liège, Desoer, 1944-1946. Ou la traduction en anglais : Chemical Thermodynamics, traduite par DH Everett, Langmans 1954, 1962. 4. Voir Colloque de Thermodynamique, Union Intern. de Physique pure et appliquée (IUPAP), 1948. 5. Bolzmann, L., Wien, Ber. 66, 2275, 1872. 6. Planck, M., Vorlesaungen über Thermodynamik, Walter de Gruyter, Berlin, Leipzig, 1930. 7. Timmermans, J., Les Solutions Concentrées, Masson et Cie, Paris, 1936. Citons également sa thèse sur la recherche expérimentale sur la démixtion dans les mélanges liquides 8. Prigogine, I., La théorie moléculaire des solutions, avec A. Bellemans et V. Mathot ; Hollande du Nord Publ. Company, Amsterdam, 1957. Voir aussi : Prigogine and Defay, Réf. 3. 9. Citons quelques œuvres remarquables de cette Ecole : Barchet, A., La Vie créatrice des formes, Alcan, Paris, 1927. Dalcq, A., L'Oeuf et son dynamisme organisateur, Alban Michel. Paris, 1941. Barchet, J., Embryologie Chimique, Desoer, Liège et Masson, Paris, 1946. J'ai également été très intéressé par le beau livre de Marcel Florkin : L'Evolution biochimique, Desoer, Liège, 1944. 10. Prigogine, I., Acad. Roy. Belg. Taureau. Cl. Caroline du Sud. 31, 600, 1945.
– Etude thermodynamique des phénomènes irréversibles. Thèse d'agrégation présentée en 1945 à l'Université Libre de Bruxelles. Desoer, Liège, 1947.
– Introduction à la thermodynamique des processus irréversibles, traduit de l'anglais par J. Chanu, Dunod, Paris, 1968. 11. Prigogine, I., et Wiame, JM, Experientia, 2, 451, 1946. 12. Nicolis, G. et Prigogine, I., Self Organisation in Non-Equilibrium Systems (Chaps. III et IV), J. Wiley and Sons, New York, 1977. 13. Onsager, L., Phys. Rev., 37, 405, 1931. 14. Meixner, J., Ann. Physik, (5), 35, 701, 1939 ; 36, 103, 1939 ; 39, 333, 1941 ; 40, 165, 1941 ; Zeitsch Phys. Chim. B 53, 235, 1943. 15. de Groot, SR et Mazur, P., Thermodynamics Non-Equilibrium, North-Holland, Amsterdam, 1962. 16. Katchalsky, A. et Curran, PF, Thermodynamics Non-Equilibrium in Biophisics, Harvard Univ. Press, Cambridge, Mass., 1946. 17. Prigogine, I., Structure, Dissipation and Life. Physique théorique et biologie, Versailles, 1967. Hollande du Nord Publ. Company, Amsterdam, 1969. C'est dans cette communication que le terme "structure dissipative" est utilisé pour la première fois. 18. Glansdorff, P. et Prigogine, I., Structure, Stabilité et Fluctuations, Masson, Paris, 1971.
– Théorie thermodynamique de la stabilité et des fluctuations des structures, Wiley and Sons, Londres, 1971.
– Traduction en langue russe : Mir, Moscou, 1973.
– Traduction en langue japonaise ; Misuzu Shobo, 1977. Ce livre présente en détail le travail original des deux auteurs, qui a conduit au concept de structure dissipative. Pour un bref compte rendu historique, voir aussi : Acad. Roy. Belg., Bull. des Cl. Sc., LIX, 80, 1973. 19. Schechter, RS, The Variational Method in Engineering, McGraw-Hill, New York, 1967. 20. Tyson, J., Journ. de Chem. Physique, 58, 3919, 1973. 21. Turing, A., Phil. Trans. Roy. Soc. Londres, Ser B, 237, 37, 1952. 22. Belusov, BP, Sb. Réf. Radiat. Med. Moscou, 1958. Zhabotinsky, AP, Biofizika, 9, 306, 1964. Acad. Caroline du Sud. URSS Moscou (Nauka), 1967. 23. Noyes, RM et al., Ann. Rev. Phys. Chem. 25, 95, 1974. 24. Chance, B., Schonener, B. et Elsaesser, S., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 52, 337-341, 1964. 25. Hess, B., Ann. Rev. Biochem. 40, 237, 1971. 26. Eigen, M., Naturwissenschaften, 58, 465, 1971. 27. Prigogine, I. et Mayer, G., Acad. Roy. Belg. Taureau. Cl. Sc., 41, 22, 1955 28. Nicolis, G. et Babloyantz, A., Journ. Chem. Phys., 51, 6, 2632, 1969. 29. Nicolis, G. et Prigogine, I., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 68, 2102, 1971. 30. Prigogine, I., Proc. 3rd Symp. Température, Washington DC, 1954. Prigogine, I. et Nicolis, G., Proc. 3e. Interne. Conférence : De la physique théorique à la biologie, Versailles, France, 1971. 31. Nicolis, G. et Turner, JW, Proc. de la Conférence sur la théorie de la bifurcation, New York, 1977. À paraître. 32. Prigogine, I. et Nicolis, G., Transitions de phase hors équilibre et réactions chimiques, Scientific American. Apparaître. 33. Prigogine, I., Non-Equilibrium Stastistical Mechanics, Interscience Publ., New York, Londres, 1962-1966. (Pour un bref historique et des références originales.) 34. Yvon, J., Les Corrélations et l'Entropie en Mécanique Statistique Classique. Dunod, Paris, 1965. 35. Kirkwood. JG, Journ, Chem. Physique, 14, 180, 1946. 36. Born, M. et Green, HS, Proc, Roy, Soc. Londres, A 188, 10, 1946 et A 190, 45, 1947. 37. Bogoliubov, sans numéro, Jour. Phys. URSS 10, 257, 265, 1949. 38. Klein, G. et Prigogine, I., Physica XIX 74-88 ; 88-100 ; 1053-1071, 1953. 39. Chandrasekhar, S., Stocastic Problems in Physics and Astronomy ; Rév.de Mod. Physique, 15, no 1, 1943. 40. Shrödinger, E., Ann. der Physik, 44, 916, 1914. 41. Van Hove, L., Physica, 21, 512 (1955). 42. Van Hove, L., Physica, 16, 137 (1950). 43. Prigogine, I., cf. Réf. 33. 44. Balascu, R., Mécanique statistique d'équilibre et de non-équilibre, Wiley, Interscience, 1957. 45. Résibois, P. et De Leener, M., Théorie cinétique classique des fluides, Wiley, Interscience, New York, 1977 46. Prigogine, I., George, C., Henin, F. et Rosenfeld, L., Chemica Scripta, 4, 5-32, 1973. 47. Prigogine, I., George, C., Henin, F. , Physica, 45, 418-434, 1969 48. Prigogine, I. et Grecos, AP, The Dynamic Dynamory of Irreversible Processes, Proc. Interne. Conf. sur Frontiers of Theor. Phys., New Delhi, 1976. Théorie cinétique et propriétés ergodiques en mécanique quantique, Abhandlungen der Akad. der Wiss., der DDR Nr 7 n Berlin, Jahrgang 1977. 49. Grecos, AP and Prigogine, I., Treizième Conférence IUPAP de physique statistique, Haïfa, août 1977. 50. Prigogine, I. et Herman, R., Kinetic Theory of Vehicular traffic, Elsevier, 1971. 51. Pour la référence, voir note 2. 52. Mircéa Eliade, Historie des croyances et fies idées religieuseu Vol. I., p. 10, Payot, Paris, 1976.

D'après Nobel Lectures, Chemistry 1971-1980, rédacteur en chef Tore Frängsmyr, rédacteur en chef Sture Forsén, World Scientific Publishing Co., Singapour, 1993

Cette autobiographie / biographie a été écrite au moment de la remise du prix et publiée pour la première fois dans la série de livres Les Prix Nobel. Il a ensuite été édité et republié dans Nobel Lectures. Pour citer ce document, indiquez toujours la source comme indiqué ci-dessus.

Ilya Prigogine est décédé le 28 mai 2003.

La construction de l'espace-temps par la matière/lumière

Robert Paris — 2019-07-25T22:05:00Z

« En vérité, les notions d'espace et de temps tirées de notre expérience quotidienne ne sont valables que pour les phénomènes à grande échelle. »

De Broglie dans « La physique nouvelle et les quanta »

Newton dans « Principia » : « L'espace absolu, sans relation avec les choses externes, demeure toujours similaire et immobile. (..) Des particules solides, compactes, dures et impénétrables (…) Est sans doute définitivement écartée l'idée que l'espace est physiquement vide » et il rajoute que « le vide n'est ni homogène ni isotrope »

« S'il n'y a pas de matière, il n'y a pas de géométrie. »
Edgard Gunzig
Article « Du vide à l'univers »
dans l'ouvrage « Le vide »

A notre échelle, nous ne sommes pas seulement accoutumés à considérer la matière comme immuable, solide et impénétrable. Nous la voyons comme déroulant linéairement ses mouvements et ses changements dans un temps et un espace continus, d'avance définis et réguliers. Le choc n'a pas été moindre dans ce domaine que dans d'autres en constatant que cette image était remise en question à petite échelle. En effet, on constate que les notions de distance et de temps n'ont plus rien de continu et même disparaissent de façon intermittente !!!

Pire même on a constaté que les temps pouvait être remonté par des antiparticules, que des déplacements à vitesse supérieure à la vitesse maximum c étaient possibles et même … des déplacements instantanés sur des longues distances. C'est l'expérience d'Aspect et ses diverses variantes qui l'ont confirmé : à des distances excluant la transmission d'information en tant que déplacement normal, deux corpuscules ont des comportements identiques !

La source de ces étonnantes expériences a été trouvé : ce sont les propriétés du vide. Ce milieu ne connaît pas le temps ni l'espace tel que nous le concevions. Les apparitions et disparitions de particules et d'antiparticules en des temps inférieurs au temps de Planck ne permettent pas de définir un temps et une distance communs à ces corpuscules « virtuels ». L'agitation est trop importante pour définir des dimensions de l'espace-temps. Cela nous permet de constater que distance et temps ne sont pas préétablis comme les physiciens l'avaient toujours considéré. Ils émergent de la dynamique collective de la matière, comme la température émerge de la thermodynamique des molécules. C'est un phénomène statistique. Le temps et l'espace du vide sont construits en permanence par les interactions entre particules via les photons. Les photons « réels » définissent l'espace et les photons « virtuels » définissent le temps. Près de la matière, un photon rencontre sans cesse des particules et sont absorbées par elles avant qu'un nouveau photon soit réémis. Ce processus d'absorption/émission définit une distance de libre (sans absorption) parcours moyen. Cette distance donne une échelle locale de l'espace. Lorsque l'on va du vide aux masses matérielles, cette distance diminue sans cesse. C'est un mouvement irréversible qui définit un sens d'écoulement du temps qui n'existe que près des masses matérielles. Dans le vide, il n'y a aucun sens d'écoulement du temps. Plus on s'approche d'une grande masse de matière, plus l'écoulement du temps est rapide (relativité d'Einstein). Les grands espaces quasiment vides qui séparent les galaxies connaissent un écoulement du temps beaucoup plus long. Conformément au fait que les photons lumineux réels qui en mesurent la distance se déplacent à vitesse globalement constante, c, cela signifie que la distance mesurée est plus grande. Plus la matière se concentre plus le vide s'étend. Plus se constituent des étoiles et des galaxies et plus l'univers pris dans son ensemble d'étend. C'est le vide qui grandit et non les distances au sein de la matière. Cela signifie que la gravitation est un effet global opposé à l'expansion et non une interaction liée à une structure du type onde/corpuscule. La gravitation découle donc du processus qui construit en permanence la mesure de l'espace-temps.

La position dans l'espace et le temps et son évolution (vitesse, moment) ne peuvent être définis précisément pour les corpuscules matériels isolés. En effet, en l'absence de particules voisines avec lesquelles échanger des photons réels, ces derniers interagissent en permanence avec les photons virtuels du vide. Ce sont les interactions de Feynman corpuscules réels et virtuels s'échangent sans cesse. Un corpuscule virtuel peut se matérialiser à condition que le corpuscule réel voisin se dématérialise. C'est l'origine du caractère flou de la physique quantique. On ne peut pas dire exactement où est situé le corpuscule car il peut rapidement sauter d'un point à un autre, la matérialisation passant d'un corpuscule à un voisin. Du coup le corpuscule doit être considéré comme la somme des positions possibles et des états possibles.

Le corpuscule est situé n'importe où dans son nuage de polarisation parce que son interaction avec le vide le fait sans cesse disparaître et réapparaître dans ce nuage. Ce sont les interactions avec les couples particule/antiparticule du vide qui le réalisent. C'est ce que l'on appelle l'émission d'un photon et l'absorption d'un photon. Ce photon est produit par l'interaction de la particule et d'une antiparticule du vide. L'image moyenne du corpuscule ne peut du coup qu'être une probabilité de présence dans ce nuage. Les temps d'apparition et de disparition sont inférieurs au temps de Planck et ne peuvent être mesurés par la matière/lumière « réelle ». Les temps de parcours d'une particule d'une position à une autre dans son nuage de polarisation sont instantanés. Ce sont des sauts. Ils sont par contre mesurés par le vide en termes de photons « virtuels ». Un photon virtuel est un photon qui se déplace dans le temps en avant ou en arrière indistinctement. Il rend flou le temps local. En bougeant au sein du nuage, les particules dispersent le temps. A l'inverse les photons réels coordonnent le temps. C'est l'origine des lois de fermi pour les fermions (type électron) et des lois de Bose pour les bosons (type photon). Aux premiers est réservé le comportement individualiste et aux seconds le comportement grégaire. En dispersant le temps, la matière ne peut se coordonner durablement dans un même état. Au contraire, il est impossible de savoir exactement le nombre de photons qui sont rassemblés dans un même état.

Relativité : un déplacement à grande vitesse d'une particule proche de la vitesse de la lumière contracte les distance et étend le temps.

Le Big bang apparaît comme une expansion d'un monde physique alors que c'est en réalité une expansion des distances apparentes du vide. Au début de la libération de la lumière, autant de photons que de particules. Maintenant il y en a bien plus. Or ce sont les photons qui donnent les distances. Et les photons par volume de vide sont de plus en plus nombreux puisqu'il y a les photons du passé plus les actuels. Donc les distances diminuent dans le vide actuel par rapport au vide passé. D'où l'effet d'expansion du vide entre les galaxies et pas d'expansion entre deux fractions de la matière dans notre univers où il y a beaucoup de matière pour absorber les photons.

Dans une zone aussi petite soit-elle, dans une particule quelle qu'elle soit, il y a une zone positive et une zone négative électriquement. C'est une contradiction permanente à la base de toute la matière, même celle qui est électriquement neutre (même dans le neutron et même dans le photon). Deux particules de même signe se repoussent électriquement. Deux particules de signe contraire s'attirent mais entre deux particules qui s'attirent, il vient toujours s'intercaler d'autres couples particule/antiparticules qui les obligent à se repousser. Donc particules et antiparticules s'assemblent sans cesse et se séparent sans cesse. Quand deux particules opposées s'assemblent, elles forment un boson qui se dissocie en un couple particule/antiparticule.

Ce qui caractérise la matière, c'est son existence durable. Ce qui caractérise le vide, c'est l'existence brève de ses quantons qui sont dits virtuels mais, rappelons-le, qui sont bel et bien réels. Ils sont seulement éphémères car ils s'accouplent très rapidement même si c'est en un temps aléatoire. Quand ils s'accouplent ils forment un photon. Qu'est-ce qui rend la particule de matière un peu plus « durable » ? C'est une particule virtuelle qui a reçu un boson de Higgs. Quelle hypothèse peut permettre de comprendre ce qui rend une telle particule un peu plus durable, c'est-à-dire qui retarde son accouplement avec un quanton virtuel du vide voisin ? Le fait que la matière constitue une espèce de trou au sein du vide quantique et retarde ainsi les accouplements possibles. D'où pourrait provenir ce « trou », cet isolement de la particule de matière, dite « particule réelle », par rapport aux particules du vide qui sont ses voisines, dites particules virtuelles ? La particule qui aurait reçu un boson de Higgs émettrait une onde de matière, dite onde de Broglie, qui repousserait les quantons virtuels voisins. Ce faisant, il y aurait modification du temps désordonné du vide. Le temps du vide est marqué par la durée moyenne d'accouplement des quantons virtuels. Ce temps serait modifié par la présence de la particule de masse (particule ayant reçu un boson de Higgs) du fait de l'écartement des particules virtuelles voisines. Le temps local tel que nous le connaissons (et non pas tel qu'il existe dans le vide quantique) serait dû à un retardement des interactions avec les quantons virtuels de l'environnement vide. Si une particule se trouve elle-même non dans un environnement vide mais dans un environnement de particules, une moyenne d'interactions avec les quantons virtuels va s'établir, menant à un temps moyen ou temps local. Le déplacement moyen d'une particule durant ce temps va également définir un espace. La matière durable (dite réelle) va ainsi définir un espace et un temps.

Einstein dans « Physique et réalité » :

« (…) L'introduction du temps objectif se décompose en deux opérations indépendantes :

1) on introduit un temps local objectif en rapportant le déroulement chronologique de l'événement vécu aux indications d'une « horloge », c'est-à-dire d'un système isolé à évolution périodique
2) on introduit le concept de temps objectif pour les événements se produisant dans tout l'espace, élargissant ainsi le concept de temps local au concept de temps de la physique.

Remarque au sujet du (1). Faire précéder le concept de temps par celui de déroulement périodique ne constitue pas à mes yeux une pétition de principe, s'il s'agit d'éclairer l'émergence, voire le contenu empirique du concept de temps. Cette conception correspond tout à fait à l'antériorité du concept de corps rigide (ou pratiquement rigide) dans l'explication du concept d'espace.

Développement du point (2). Jusqu'à l'avènement de la théorie de la relativité a prévalu l'illusion selon laquelle il existait, au niveau de l'expérience vécue, une connaissance claire a priori de ce que signifiait la notion de simultanéité d'événements distants dans l'espace et, par là même, la notion de temps physique. Cette illusion a son origine dans notre expérience quotidienne, dans laquelle nous pouvons négliger le temps de propagation de la lumière. Aussi avons-nous coutume de ne pas faire la distinction entre « voir en même temps » et « se produire en même temps », de telle sorte que la différence entre temps et temps local est effacée.

Le flou qui entoure, au point de vue de sa signification empirique, le concept de temps en mécanique classique a été occulté dans les représentations axiomatiques, parce que celles-ci traitent l'espace et le temps comme quelque chose de donné indépendamment des impressions sensibles. (…) C'est avec une confiance parfaite dans la signification réelle de la construction espace-temps qu'ils (les premiers théoriciens en physique) ont édifié les bases de la mécanique, que l'on peut caractériser comme suit,

(a) concept de point matériel : objet matériel susceptible d'être décrit avec une précision suffisante, pour ce qui est de sa position et de son mouvement (…)
(b) principe d'inertie : les composantes de l'accélération d'un point matériel suffisamment éloigné de tous les autres sont nulles
(c) lois de force (pour le point matériel) : Force égale masse fois accélération
(d) lois de forces d'interaction entre les points matériels

(…) La mécanique classique n'est rien de plus qu'un schéma général ; elle ne devient une théorie qu'à partir du moment où les lois de force (d) sont données de façon explicite, ainsi que Newton l'a fait pour la mécanique céleste avec un succès si considérable. (…)

Si nous cherchons maintenant à établir la mécanique d'un objet matériel qui ne peut être lui-même traité comme un point matériel – ce qui est, en toute rigueur, le cas de tout objet « perceptible par les sens » -, alors se pose la question suivante : comment faut-il concevoir l'objet en temps qu'assemblage de points matériels et quelles sont les forces qui doivent être supposées agir entre ces points ? (…)

Pour la génération actuelle des théoriciens de la physique, l'édification de nouvelles bases théoriques suppose les recours à des concepts fondamentaux qui diffèrent notablement de ceux de la théorie de champ considérée jusqu'ici. La raison en est que les physiciens se sont vus contraints d'adopter de nouveaux modes de pensée lorsqu'il s'est agi de donner une description mathématique des phénomènes dits quantiques.

En effet, alors que la faillite de la mécanique classique – dévoilée par la théorie de la relativité – est liée à la finitude de la vitesse de la lumière (au fait que celle-ci ne soit pas égale à l'infini), on découvrit à l'orée de ce siècle des divergences entre les conclusions de la mécanique et les faits expérimentaux, divergences liées à la finitude de la constance h de Planck (au fait qu'elle ne soit pas égale à zéro). (…)

La question se pose en ces termes : comment assigner à un système donné, tel qu'on le conçoit en mécanique classique (où l'énergie est une fonction donnée des coordonnées et de leurs moments conjugués), une suite de valeurs discrètes de l'énergie ? »

Einstein, après avoir démoli la notion d'éther dans la relativité restreinte, reconnaît l'existence physique du vide dans la relativité généralisée dans son étude : « L'éther et la théorie de la relativité » :

« Pour nous résumer, nous dirons donc que l'espace est, selon la théorie de la relativité générale, doté de qualités physiques et qu'en ce sens il existe un éther. D'après la théorie de la relativité générale, un espace sans éther est impensable, car dans un tel espace non seulement la lumière ne pourrait se propager, mais aussi les règles et les horloges ne pourraient pas exister et il n'y aurait donc pas de distances spacio-temporelles au sens de la physique. Mais il ne faut pas s'imaginer cet éther comme doté de la propriété qui caractérise les milieux pondérables : être constitué de parties que l'on peut suivre au cours du temps ; on ne doit pas lui appliquer le concept de mouvement. »

Extraits de « Sciences et dialectiques de la nature » (ouvrage collectif – La Dispute)
« Les équations de Maxwell, tout comme les résultats expérimentaux, indiquaient que la lumière se propage, dans tout référentiel, toujours à la même vitesse c ; or cette circonstance est en contradiction avec la mécanique rationnelle galiléenne, puisqu'elle viole de manière flagrante l'une des lois essentielles de cette mécanique, la loi de composition des vitesses qui interdit à toute vitesse d'être un invariant. (…) Einstein prend acte de l'invariance de la vitesse de la lumière dans le vide qu'il interprète désormais comme la constante universelle traduisant l'impossibilité d'interaction instantanée à distance et il réadapte l'ensemble de la mécanique rationnelle à la prise en compte de cette contrainte (…) Einstein fait valoir en effet que si l'on tient compte du temps que met la lumière à se propager, il est impossible de décider de manière absolue de la simultanéité de deux événements spatialement séparés, alors que la simultanéité était une notion absolue en mécanique rationnelle galiléenne et newtonienne. (…) Le temps lui-même perd le caractère absolu qu'il avait dans l'ancienne mécanique rationnelle. (…) Einstein a pu quelques années plus tard élaborer une nouvelle théorie de la gravitation universelle, la relativité générale, selon laquelle le champ gravitationnel est relié aux propriétés géométriques de l'espace-temps. »

article « Le réel, à l'horizon de la dialectique » de Gilles Cohen-Tannoudji

Lire aussi

Les rythmes interactifs des horloges naturelles

Robert Paris — 2018-07-25T22:15:00Z

Un exemple d'interaction des phénomènes lents et rapides :

Des rythmes interactifs :

Les rythmes interactifs des horloges naturelles

On entend souvent dire que le temps n'existe pas en Physique de la matière et que ce serait la conscience humaine qui imposerait sa vision parfaitement subjective d'un écoulement du temps à la nature. Ce qui est vrai, c'est plutôt que le temps est inséparable de la matière et en particulier le sens de l'écoulement et le rythme du temps. Mais cela ne veut pas dire que le temps n'existe pas réellement, objectivement et physiquement. Cela signifie qu'il n'existe pas une horloge unique qui batte le temps et qui soit externe au fonctionnement du monde. C'est au contraire ce fonctionnement qui produit des horloges qui se règlent mutuellement les unes les autres. Ce sont donc des phénomènes qui n'ont pas une périodicité fixe mais interactive et qui, par leurs interactions, produisent des périodicités et règlent leurs interactions.

En réalité, de multiples horloges naturelles, de la matière inerte et vivante jusqu'à l'homme, marquent le temps, et sont fondées sur des phénomènes périodiques, de périodes très diverses, phénomènes imbriqués les uns dans les autres et interagissant sans cesse.

Cependant, une particule, un noyau atomique, un atome n'ont pas à proprement parler d'âge. Même un atome radioactif n'a individuellement pas d'âge exact. C'est seulement une vaste population d'atomes radioactifs qui se désintègre à un certain rythme.

« La notion de temps découle d'une conception statistique ne possédant de signification que pour de grands nombres d'atomes (...) L'intervalle de temps entre des événements atomiques a aussi peu de sens que de parler de la température d'une molécule isolée. »

N. Campbell dans "Philosophical foundation of quantum theory"

« Si l'espace et le temps ne sont pas les matériaux de base de l'univers, mais simplement des effets moyens statistiques, d'une multitude d'entités plus fondamentales et plus profondes… »

Banesh Hoffman et Michel Paty dans « L'étrange histoire des quanta »

« Aujourd'hui, la physique a retrouvé une nouvelle cohérence axée non sur la négation du temps, mais sur la découverte du temps à tous les niveaux de la réalité physique. »

Ilya Prigogine pour la conférence Marc-Bloch.

Bien des phénomènes physiques ou physiologiques se produisent ou sont apparemment stables ou invariants, du fait que la nature « n'a pas le temps » de produire un autre état, sans quoi cet autre état serait tout à fait possible. Le manque de temps le rend improbable. La stabilité de la matière qui n'est pas fondée sur la fixité en tant qu'objets individuels mais sur des phénomènes dynamiques qui permettent la conservation de certaines propriétés grâce à des changements à grande vitesse appelés virtuels du fait que le monde à notre échelle ne les voit pas directement. Ils apparaissent et disparaissent dans un temps plus court que les temps caractéristiques des interactions de la matière et de la lumière. Le « temps qu'il faut » pour qu'un phénomène puisse se réaliser peut être long mais qu'il faille, pour se finaliser, qu'il reçoive une quantité d'énergie dans un temps court, ce qui nécessite qu'il se couple à un phénomène rapide. C'est le cas dans les transitions de phase où le changement de phase n'a pas lieu si l'apport d'énergie est petit, très lent et quasi continu (état métastable, par exemple la surfusion de l'eau). C'est le cas de tous les phénomènes dans lesquels il y a un saut à franchir, de tous les phénomènes dans lesquels il y a une brisure de symétrie. Ainsi, tous les rythmes de la nature deviennent interactifs. On trouve des résonances, des catalyses, des interactions de toutes sortes entre phénomène lent et phénomène plus rapide. Cela se produit dans le vivant mais aussi dans la matière dite inerte. Sans la catalyse, l'essentiel des phénomènes biologiques seraient quasi impossibles car nécessitant trop de temps ou donnant des résultats trop faibles en quantité ou trop rares. La synchronisation des phénomènes peut se faire aussi par accrochage de fréquence (résonance), aussi bien pour la matière inerte que vivante.

Rythmes biologiques :

Les horloges sont un point central du fonctionnement du vivant. Piggins H. D. dans « Les gènes horloges de l'homme » (2002) : « Notre corps est en fait composé de millions d'horloges cellulaires, dont l'activité coordonnée donne lieu aux rythmes prononcés journaliers, mensuels et saisonniers de notre activité physiologique interne et de notre comportement. »

Les divisions de nos cellules suivent le rythme de notre horloge biologique : les tissus qui se renouvellent régulièrement comme la moelle osseuse, la muqueuse intestinale ou les cellules de la peau, le font donc de façon orchestrée, sur 24 heures.

De nouveaux rythmes cellulaires continuent à être découverts. Ainsi, au cours des années récentes, l'horloge de segmentation qui contrôle la formation des somites au cours de l'embryogenèse a été caractérisée. Ces oscillations d'une période de 30 à 90 minutes selon l'organisme considéré impliquent plusieurs voies de transduction de signaux cellulaires. Des oscillations d'une période de quelques heures dans la dynamique du facteur de transcription NF-κB et du facteur p53 ont été observées. Chez la levure, la réponse au stress implique des oscillations d'une période de quelques minutes dans la navette nucléocytoplasmique du facteur Mns2.
Rythmes neuronaux : période de 0,01 à 10 secondes

Rythme cardiaque : période d'une seconde

Rythmes d'oscillations du calcium : de 1 seconde à dix minutes

Rythmes des oscillations biochimiques : de une à vingt minutes

Rythmes hormonaux : soit dix minutes, soit trois-cinq heures, soit vingt-quatre heures

Rythmes du cycle cellulaire : dix minutes à vingt-quatre heures

Rythme du cycle ovarien : vingt-huit jours

Rythme des cigales périodiques : treize et dix-sept ans

Rythme de floraison du bambou : cent-vingt ans

Durée d'un flux d'ions sodium et potassium par la membrane de la cellule : moins d'une milliseconde

Fabrication par le neurone des protéines de la membrane : plusieurs dizaines de minutes

Rythme circadien au rythme de l'alternance jour-nuit, rythme de l'activité photosynthétique des plantes par exemple, ou entre 20 heures et 28 heures (horloge centrale dans l'hypothalamus et un très grand nombre d'autres rythmes biologiques de l'homme)

Rythme ultradien : inférieur à 24 heures

Rythme infradien : supérieur à 24 heures

Rythme cellulaire :

Environ 300 milliards de nos cellules (sur plus de 75.000 milliards de cellules qui forment l'organisme) sont remplacées chaque jour. Toutefois, toutes les cellules ne se renouvellent pas au même rythme : selon leur fonction, il faut de quelques jours à quelques années pour qu'elles soient remplacées. Elles affichent donc des âges différents. Les cellules du squelette vivent une dizaine d'années, celles des muscles respiratoires 15 ans, et presque tous les neurones ont l'âge de leur propriétaire. Quant aux cellules cardiaques, 1% d'entre elles sont remplacées chaque année chez une personne de 20 ans...

Fixations d'un ligand sur une protéine : ordre de grandeur la milliseconde (autant que les réactions d'oxydo-réduction dans les mitochondries au cours du métabolisme oxydatif)

Durée de vie d'une cellule (entre deux divisions cellulaires) : dix à vingt minutes chez les procaryotes et plusieurs heures ou jours chez les cellules des vertébrés

Durée de vie d'un globule rouge de l'homme : environ trente jours

Oscillations métaboliques : de quelques secondes à quelques minutes

Temps de relaxation des réactions métaboliques : deux minutes

Temps de relaxation des réactions épigénétiques : de cent à dix mille secondes, c'est-à-dire d'une minute et demi à trois heures

Resynthèse de l'ADN des chromosomes : cinq heures à vingt heures

Temps de base du rythme cellulaire : 3,5 heures

Rythme de mitose des cellules : 24 à 25 heures

Sécrétion de l'hormone Gonadrotopine du cycle de l'ovulation de la femme par l'hypothalamus : une pulsation par heure chez l'homme et le singe rhésus

Rafale électrique du neurone : environ un millième de seconde

Battement cardiaque :

Ce rythme moyen dépend de l'âge : 120 à 140 battements par minute chez le nouveau-né, 100 battements par minute chez le jeune enfant, 65 à 80 battements par minute en moyenne chez l'adulte, 80 à 90 battements par minute chez une personne âgée. Et le rythme est environ de dix battements par minute de plus chez la femme que chez l'homme. Ce qui est essentiel est que ce rythme change suivant les conditions extérieures par exemple la température et suivant les mouvements du corps comme un effort. Cela sous-entend une très grande adaptabilité du rythme cardiaque.

On a dans le mécanisme du cœur l'intervention de trois oscillateurs. Le premier sinus pulse à 120 par minute mais il transmet de manière beaucoup plus réduite soit une onde de contraction de 60 à 80 par minute chez l'adulte au repos, le deuxième sinus a un rythme naturel de 50 contractions par minute, le troisième point rythmique, le faisceau de His, émet de 30 à 40 contractions par minute. En fait il y a donc trois horloges qui ont non seulement des rythmes internes différents mais en plus sont des émetteurs récepteurs qui propagent les signaux à des vitesses différentes : le premier sinus diffuse à la vitesse de un mètre par seconde, le deuxième à 5 centimètre par seconde, le faisceau de His a une vitesse qui va de 2 à 4 mètres par seconde et il propage ses contractions à un réseau qui diffuse aux ventricules à la vitesse de 0,4 mètre par seconde.

Périodes des rythmes cérébraux :

Rythme alpha de l'état d'éveil calme : 10 Herz soit dix oscillations par seconde ce qui signifie une oscillation tous les dixièmes de seconde

Ondes lentes du sommeil (hypersynchronisation de l'activité neuronale) : six à sept cycles par seconde

Fuseaux rapides d'origine sous-corticale interrompant les ondes lentes : cinq cycles par seconde

Ondes bêta (activités cérébrales supérieures du lobe frontal) : treize à quinze cycles par seconde

Ondes delta : quatre cycles par seconde

Ondes thêta (activités émotives provenant du lobe temporal) : cinq à sept cycles par seconde

Ondes alpha (des cellules pyramidales du cortex cérébral) : dix cycles par seconde

Oscillations gamma (synchronisation des décharges de populations neuronales dans l'état cognitif) : trente à quatre-vingt cycles par seconde

Démence : cycles dominants inférieurs à huit cycles par seconde et fréquences béta supérieure à treize cycles par seconde

Sensibilité de l'oreille : deux signaux séparés de 2,5 millisecondes

Sensibilité de l'œil : deux signaux séparés de 0,1 milliseconde

Sensibilité tactile : stimulis de dix-huit cycles par seconde

Temps entre deux décharges successives de neurones : un centième de seconde

Temps de passage d'informations visuelles dans le cortex des primates : vingt-huit millisecondes

Temps de passage d'informations de forme et de couleur dans le cortex des primates : trente-neuf millisecondes

Temps de latence pour le passage d'informations entre les aires cérébrales : dix à quinze millisecondes

Temps de reconnaissance de visage chez l'homme : deux cent millisecondes

Durée d'une phase de sommeil paradoxal : vingt minutes

Le temps dans la matière

Notation : ces temps sont très courts, des fractions de seconde souvent, et on notera un dixième par dix puissance moins un ou un centième par dix puissance moins deux et ainsi de suite. Un millionième est dix puissance moins six, milliardième est dix puissance moins neuf, etc. Dix puissance moins N vaut donc un divisé par dix puissance N. Par exemple, dix moins huit de seconde vaut 0,00000001 seconde

Certains auteurs croient reconnaître un écoulement du temps dans le domaine du Vivant, en étant persuadés qu'un tel écoulement l'existerait pas dans la matière « inerte ». Comme nous allons le voir, toutes sortes d'échelles du temps existent dans les phénomènes physiques. Elles sont objectives, ne dépendant nullement de l'existence ou pas d'un observateur humain.

On le remarque à l'existence de durées de vie des particules (de matière comme d'interaction).

Pour le proton et l'électron, on ignore s'ils ont ou non une durée de vie limitée. Si elle existe, elle est très importante. Rappelons cependant que, même si cette durée de vie était infinie, cela proviendrait des sauts quantiques d'état du proton et de l'électron et du saut de la propriété de « particule réelle » d'une particule virtuelle à une autre via le boson de Higgs, processus quantiques se réalisant dans des temps inférieurs à ceux que nos appareils peuvent capter.

Durée de vie des particules :

L'instabilité d'une particule se caractérise par son nombre d'étrangeté. La vie moyenne des hadrons (mésons et baryons) est courte. Une durée de 10 puissance moins 23 seconde est normale. (10 puissance moins 23 seconde, c'est environ le temps que met la lumière pour traverser un proton). Dans ce cas, l'étrangeté vaut 0 (le nombre quantique S = 0). Si cette durée est « plus longue », 10 dix puissance moins dix seconde par exemple pour le lambda zéro, la particule est étrange et on lui attribue une valeur d'étrangeté S = –1. D'autres particules sont « super-étranges » ; leur étrangeté devient S = –2.

On a, par exemple, pour le Sigma– la valeur S = –2 car Sigma– se désintègre d'abord en Lamda zéro + un pion -, avec une vie moyenne de 10 puissance moins 10 seconde et le Lambda se désintègre ensuite en proton + pion– avec une vie moyenne de 10 puissance moins 10 seconde.

On constate que lorsqu'une particule possède l'étrangeté S = ±1 sa désintégration est lente (vie moyenne de ≈10 puissance moins 10 seconde), S = ±2 sa désintégration est deux fois plus lente, et S = ±3 sa désintégration est trois fois plus lente. D'autre part :

la désintégration est très lente lorsque l'on passe d'une famille à une autre ;

par contre, au sein d'une même famille ou lorsqu'on passe simplement d'un spin 3/2 vers un spin 1/2, la désintégration est rapide.
Ils sont formés d'un quark et d'un antiquark. L'exemple le plus connu est le triplet de pions : π+ ; π - (tous deux de139.6 MeV, de vie moyenne ≈10 puissance moins 8 seconde et pion zéro (135.0 MeV, de vie moyenne ≈10 puissance moins 16 seconde, se désintègre en 2 photons gamma).

Neutron : de 878,5 à 880 secondes

Baryons Delta :

Baryon Delta++ : 0,6 fois dix puissance moins 23 seconde

Baryon Delta+ : 0,6 fois dix puissance moins 23 seconde

Baryon Delta zéro : 0,6 fois dix puissance moins 23 seconde

Baryon Delta - : 0,6 fois dix puissance moins 23 seconde

Lepton Muon : 2,2 microsecondes (c'est-à-dire 2,2 millionièmes de seconde)

Mésons Pi (ou Pions) :

Pion à l'état libre : 0,03 microseconde

Pion chargé : 2,6 centième de microseconde seconde

Pion neutre : 8,4 fois dix puissance moins dix-sept seconde

Pions Pi+ et PI- : 2,6 fois dix puissance moins huit seconde

Pion zéro : 0,83 fois dix puissance moins seize seconde

Lepton Tau ou Tauon : 3,4 fois dix puissance moins treize seconde

Mésons K ou Kaons :

• K+ : 1,24 fois dix puissance moins 8 seconde

• K− : 1,24 fois dix puissance moins 8 seconde

• Kos : 0,89 fois dix puissance moins 10 seconde

• Kol : 5,2 fois dix puissance moins 8 seconde

Baryons Lambda :

Lambda zéro : 2,63 fois dix puissance moins dix seconde

Lambda + : 2 fois dix puissance moins treize seconde

Lambda zéro b : 1,2 fois dix puissance moins douze seconde

Baryons Oméga :

Oméga- : 0,82 fois dix puissance moins 10 seconde

Oméga zéro c : 6,9 fois dix puissance moins 14 seconde

Baryons Xi :

Xi+ c : 4,4 fois dix puissance moins 13 seconde

Xi- : 1,6 fois dix puissance moins 10 seconde

Xi zéro : 2,9 fois dix puissance moins seconde

Xi zéro c : 1,1 fois dix puissance moins 13 seconde

Baryons Sigma :

Sigma+ : 0,8 fois dix puissance moins 10 seconde

Sigma zéro : 7,4 fois dix puissance moins 20 seconde

Sigma - : 1,5 fois dix puissance moins 10 seconde

Mésons Eta :

Eta+ : 5 fois fois dix puissance moins dix-neuf seconde

Eta prime : 3,39 fois dix puissance moins 21 seconde

Eta c : 2,30 fois dix puissance moins 23 seconde

Mésons Rho :

Rho+ : 0,4 fois dix puissance moins 23 seconde

Rho- : 0,4 fois dix puissance moins 23 seconde

Rho zéro : 0,4 fois dix puissance moins 23 seconde

Méson Phi : 20 fois dix puissance moins 23 seconde

Mésons D :

D+ : 10,6 fois dix puissance moins 13 seconde

D- : 10,6 fois dix puissance moins 13 seconde

D zero : 4,2 fois dix puissance moins 13 seconde

Ds+ : 4,7 fois dix puissance moins 13 seconde

Ds- : 4,7 fois dix puissance moins 13 seconde

Méson Ji/Phi : 7,2 fois dix puissance moins 21 seconde

Mésons B :

B+ : 1,5 fois dix puissance moins 12 seconde

B- : 1,5 fois dix puissance moins 12 seconde

B zéro : 1,5 fois dix puissance moins 12 seconde

Méson Upsilon : 1,3 fois dix puissance moins 20 seconde

Boson W : 3 fois dix puissance moins 25 seconde

Boson Z : 3 fois dix puissance moins 25 seconde

Boson de Higgs : 1,56 fois dix puissance moins 22 seconde

Restent les durées d'oscillations des neutrinos, les durées des transitions des particules excitées, etc.

Temps de désintégration (temps de demi-vie) des noyaux radioactifs :

Béryllium 8 : 6,7 fois dix puissance moins 17 seconde

Molybdène 99 : 65,94 heures

Iode 131 : 8,0207 jours

Cobalt 60 : 5,2714 années

Krypton 85 : 10,76 années

Strontium 90 : 28,78 années

Césium 137 : 30,07 années

Américium 241 : 432,2 années

Radium 226 : 1 602 années

Carbone 14 : 5 730 années

Plutonium 239 : 24 110 années

Neptunium 237 : 2,144 millions d'années

Iode 129 : 15,7 millions d'années

Plutonium 244 : 80,8 millions d'années

Uranium 235 : 703,8 millions d'années

Potassium 40 : 1,248 milliards d'années

Uranium 238 : 4,4688 milliards d'années

Thorium 232 : 14,05 milliards d'années

Lire ici les énergies de toutes les sortes de particules

Transition du neutrino

Temps du vide quantique :

Apparition (et disparition) de paires virtuelles électron-positron : dix puissance moins vingt et une seconde

Apparition (et disparition) de paires pions virtuels et antipions : dix puissance moins vingt quatre seconde

Apparition (et disparition) de paires virtuelles proton-antiproton : dix puissance moins vingt-cinq seconde

Apparition (et disparition) de paires de W et Z : dix puissance moins vingt-six seconde

Temps de Planck : 5,4 fois dix puissance moins quarante quatre seconde

En guise de conclusion :

« Je n'ai pas bien compris ce que vous pensez finalement de ce que serait ce temps réel, physique ? » nous dit un lecteur…

Eh bien, il apparaît que le temps ne préexiste pas aux interactions mais est produit par elles. Ce qui signifie qu'il n'y a pas un temps de la particule individuelle qui s'écoulerait graduellement, de manière fixée, figée, liée à un seul objet mais un temps qui émerge d'un grand nombre d'interactions, par exemple pour un grand nombre de noyaux radioactifs ou un grand nombre de cellules cardiaques interactives, ou un grand nombre de particules virtuelles du vide, un grand nombre de molécules, etc.

Le temps est-il réel (c'est-à-dire physique) ou subjectif ?

Les rythmes biologiques

Faut-il opposer diamétralement la matière vivante et la matière inerte ?

Inerte, la matière non vivante ?!!!

Qu'est-ce que le temps ?

Comment le Vivant mesure le Temps

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