Le temps n'existe pas

Catherine Besnard-Péron m'a transmis le livre de Laurent Dubois : "Les paradoxes du temps" peu après notre rencontre. Mes propres questions existentielles sur ce thème semblaient pouvoir trouver un écho dans ces écrits.
Construit en partie comme un dialogue platonicien, cet ouvrage explore les divers paradoxes liés au temps recensés dans la littérature, puisque le paradoxe offre une brèche étonnante voire stupéfiante de connaissance. Il a d'ailleurs été utilisé de tous temps pour condenser l'information et faire face au "bon sens". Comme si de tous temps, opposer sens et langage avait permis de faire varier notre conscience éveillée, dans le jeu oscillatoire du visible/invisible. Pour ma part, je considère que le plus beau paradoxe est sa non existence.

"Les paradoxes du temps" est un ouvrage composite construit à partir de cheminements et de questionnements au premier abord disjoints. Mais sans doute écrire sur les paradoxes temporels et du temps est-il un paradoxe en soi ! Laurent Dubois m'a cependant aidé à m'expliciter certains concepts.
Je pense notamment à sa (dé)construction du cône de lumière par des diagrammes 2D (en relativité restreinte). Ce n'est pas tant le résultat final que son approche didactique originale qui étonne et vous laisse un : "ah, oui, c'est vrai, je n'y avais pas pensé !"

Je pense aussi à son image de la dilatation du temps psychologique ressenti par rapport au temps mesuré de l'horloge. Laurent Dubois convoque à cette occasion un élastique étiré : en haut le futur, en bas le passé. A l'instant présent, vous pincez l'élastique avec vos doigts. Puis, pour expliciter votre ressenti du temps, vous tirez (par votre imaginaire !) alors sur l'élastique perpendiculairement à l'élastique déjà étiré. Vous étirez en fait un instant t sur l'élastique étiré du temps. Cet instant, vous imaginez que vous pouvez l'étirer très très loin. Vous avez devant vous alors l'instant de votre songe d'un instant, l'instant de vos pensées. On peut en généralisant cela imaginer que cet instant est aussi celui de votre vie, qui finalement, au seuil de votre mort, n'aura duré qu'un souffle...

Prenant cette image, j'ai imaginé simplement étirer de la même manière tous les instants t contenus dans l'élastique étiré du temps. Nous avons alors devant nous tous les instants de toutes les vies. Comme une matrice temporelle infinie contenant tous les temps "propres" de toutes les vies. Le temps de fait devient bi-dimensionnel : étonnant, non ? (aurait dit Pierre Desproges).

Je n'ai malheureusement jamais encore à ce jour compris pourquoi et comment le temps était unidimensionnel.
Il me paraissait si évident, si immédiat, que l'unité du monde pouvait s'aborder immédiatement, sans délai, sans distance aucune, simplement et intuitivement par la pensée. Pourquoi se compliquer avec ces histoires de degrés de liberté, de nombre de variables indépendantes au moins nécessaires à la description de l'espace considéré, donc du monde ?

Il m'aura fallu bien du "temps" justement pour accepter de regarder ailleurs que là où "on" m'avait dit de regarder. Il m'aura fallu bien du temps pour me saisir du langage et de ses concepts, des connaissances et des modèles organisateurs mais réducteurs, de l'envie d'aller dans le tumulte, d'oser affronter mes peurs de ressentir la complexité, d'oser prendre avec moi le vertigineux amour de la vie au risque raisonné de la perdre. Il m'aura fallu bien du temps pour (re)créer ma vie.
Le temps est il alors ce nécessaire recul à l'émotion ? Le temps est il cet espace qui se crée, ici et maintenant, par notre désir de transmettre ?

L'uni-dimension du temps de la physique a comme mérite au moins de servir de pivot à toutes les investigations.

Mais ce simple concept est dépassé, nous l'avons vu, Einstein nous l'a démontré: le temps est de l'espace et l'espace est du temps. Vouloir réduire ce "temps" à une expression séparée, à une grandeur physique à 1 degré de liberté est très sclérosant et annihile in fine tout possibilité de le développer, de le complexifier. La piste la plus prometteuse réside donc dans notre capacité à ressentir et appréhender par la conscience cette "chose" qui nous semble nous contenir et dont incessamment nous semblons nous vouloir nous affranchir.

Quelle est en fait la dualité de l'unité paradoxale du temps ? Dit autrement, puisque nous considérons le temps comme une entité unitaire, indécomposable, existe t il une autre entité plus "large" et qui l'engloberait ? Est il possible par exemple d'appliquer l'heuristique de Grothendieck au temps ?
La première étape, nous l'avons déjà vu, est de considérer une fois pour toutes que le temps est lié de manière indéfectible à l'espace et que le modèle dominant actuel physique pour expliciter notre univers est un de ces modèles d'espace temps à 4 dimensions au moins. ( Je laisse ici la place aux conjectures des espaces temps à n dimensions, n étant supérieur ou égal à 4 : cf Théories des Cordes etc..).
La curiosité de ces modèles pour le temps tient d'ailleurs au fait qu'à l'exception d'une ou de deux théories, la plupart considère des dimensions supplémentaires d'espace et jamais de temps !
L'espace-temps à 4 dimensions semble donc être le plus petit modèle d'espace-temps efficient et réalisable même si in fine, il n'est pas satisfaisant pour tout et ne permet pas de tout expliquer. L'heuristique ne mène nulle part...

L'espace-temps est orienté. Il faut en finir une fois pour toutes avec cette croyance que l'espace seul ne l'est pas et que le temps seul l'est. On ne peut revenir en arrière dans notre temps déjà vécu : certes ! Mais dans notre espace non plus que je sache et croire le contraire est un joli déni de la réalité. Car l'espace-temps dans lequel nous étions n'est déjà plus !

Ce que j'aime dans les paradoxes du temps, c'est certainement de nous éclairer sur ce que le temps n'est pas : ni durée, ni mouvement, ni phénomène temporel. Et de façon amusante, il peut être enrichissant de postuler sa non existence pour trouver sa "matière". Comment définir un fantôme autrement que par l'arbitraire ? Supprimons l'arbitraire, la croyance que le "temps" existe, et regardons autour de nous.
St Augustin nous a déjà convié à cet acte : "Qu’est-ce donc que le temps? Si personne ne m’interroge, je le sais; si je veux répondre à cette demande, je l’ignore. Et pourtant j’affirme hardiment, que si rien ne passait, il n’y aurait point de temps passé; que si rien n’advenait, il n’y aurait point de temps à venir, et que si rien n’était, il n’y aurait point de temps présent. Or, ces deux temps, le passé et l’avenir, comment sont-ils, puisque le passé n’est plus, et que l’avenir n’est pas encore? Pour le présent, s’il était toujours présent sans voler au passé, il ne serait plus temps; il serait l’éternité. Si donc le présent, pour être temps, doit s’en aller en passé, comment pouvons-nous dire qu’une chose soit, qui ne peut être qu’à la condition de n’être plus? Et peut-on dire, en vérité, que le temps soit, sinon parce qu’il tend à n’être pas? " (Les Confessions, Livre 11, Chap XIV § 18) Et plus loin (Chap XV) : "Ainsi, le présent est sans étendue". Plus loin encore, St Augustin confronte clairement le temps et l'esprit qui le perçoit (Chap XX : "Il y a trois temps, le présent du passé, le présent du présent et le présent de l’avenir. Car ce triple mode de présence existe dans l’esprit; je ne le vois pas ailleurs. Le présent du passé, c’est la mémoire; le présent du présent, c’est l’attention actuelle; le présent de l’avenir, c’est son attente." Il est d'ailleurs intéressant de souligner chez ce père de l'Eglise, un "triple mode de présence" du temps, comme une analogie à la Sainte Trinité ?

Ainsi le temps n'est pas. Mais a t il à être ? Kant a clairement proposé que non : le temps est une forme a priori de notre intuition. Comment alors quantifier et mesurer cette vacuité, inséparable de notre conscience ?

Le problème de la mesure du temps n'a cessé et ne cesse encore d'occuper les philosophes et les scientifiques ! Sa résolution, au moins arbitraire, à toutes époques, ne résout en fait nullement la "consistance" de l'objet temps...

Laurent Dubois semble montrer, au moins illustrer, par la forme même de son ouvrage, par la forme même de son discours, une discontinuité de l'investigation "temporelle" non ancrée dans un récit. Cette discontinuité est à l'image des paradoxes cités : il est comme une mise en abyme ou une représentation de fractale. Le vertigineux, l'infini, semblent la règle et se trouvent bornés cependant par de rassurants piliers. Quelle est alors la réalité du temps ?
Cette réponse a t elle d'ailleurs une importance ?

Le Temps de la Lumière et ses portes...

Je me baladais dans les mots de Trinh Xuan Thuan (TXT), son opus ouvert sur la physique et la métaphysique du clair obscur : "Les voies de la Lumière". Une phrase au détour d'une autre m'a ouvert un abîme, jamais refermé depuis. (Est ce alors une mise en abyme ?)

Il s'agit d'une lecture pour tous de la relativité restreinte d'Albert Einstein et TXT nous dit : "la somme des carrés des vitesses spatiale et temporelle est égale au carré de la vitesse de la lumière." Par convention, en effet, la norme du quadrivecteur vitesse d'un objet dans un référentiel galiléen est une constante et on peut isoler les composantes spatiales (x,y,z) de la coordonnée temporelle (ct). D'abord qu'exprime une vitesse "temporelle" ? C'est un rapport (une dérivée), entre deux temps : le temps t du référentiel observateur et le temps propre de l'objet en mouvement. Dire que la vitesse temporelle diminue signifie que le mouvement diminue dans le temps, soit un temps propre qui "ralentit" par rapport au temps de l'observateur. Or, plus le mouvement spatial est rapide, plus le mouvement temporel est lent puisque la somme de leurs carrés est constante et équivaut à c^2 (vitesse de la lumière au carré). (Par définition du temps propre et du facteur dilatation du temps, on arrive aussi à ce raisonnement évidemment). Donc plus un objet va vite dans l'espace, plus son temps ralentit (par rapport à un observateur non soumis au même mouvement !) jusqu'à s'immobiliser complètement quand la vitesse de la lumière est atteinte. "Ainsi, seule la lumière n'a pas de mouvement temporel; le temps, pour elle, est figé.(...)Si nous considérons la situation du point de vue du grain de lumière, (...) le photon "pense" qu'il est immobile et que c'est le paysage qui défile à la vitesse de la lumière devant lui. Il voit un espace tellement contracté que toutes les séparations entre objets se réduisent à zéro. La notion de distance n'existe plus pour un photon.  Il est en contact simultanément avec l'univers tout entier. Il est partout à la fois dans l'espace." (p.136)

C'est beau, non ? Ceux qui croient en Dieu ou ceux qui ont lu la Bible (par exemple) peuvent voir là un message clair : Dieu n'est il pas lumière ? Dieu n'est il pas partout ? Voilà un premier message troublant.

Ceux qui ne veulent pas voir de message religieux peuvent cependant considérer quelle brèche s'est ouverte avec la relativité restreinte. Elle nous ouvre grand la porte à la Théorie Quantique des Champs et à sa modélisation de l'univers comme un ensemble de champs étendus dans l'espace et le temps;  les "objets" matériels, aux propriétés mesurables, sont vus comme des excitations (des variations énergétiques) de ces champs. Elle nous ouvre la compréhension de cette mécanique quantique, incompréhensible sinon et à ses paradoxes apparents sur le temps (paradoxe EPR, chat de Schrödinger etc..). Une porte à ouvrir plus tard...

Reprenons la phrase de TXT sur la somme des carrés des vitesses et regardons cela de plus près. Nous trouvons dans la théorie l'expression du carré de l'intervalle d'espace temps et la définition d'un quadrivecteur vitesse en fonction des 4 coordonnées d'espace temps. TXT sort sa phrase de ces définitions; ensuite, il extrapole le facteur dilatation du temps en prenant le cas où v=c, c'est à dire le cas où l'objet en mouvement est un photon et où le facteur dilatation du temps est infini.
Illustrons cela par le rayonnement cosmique : on détecte par exemple un rayonnement à 10^20 eV ce qui permet de calculer une vitesse spatiale d'environ 10^-22 c (très proche de la vitesse de la lumière) et donc un facteur dilatation du temps d'environ 10^11. Traversant notre galaxie de taille d'environ 100000 al (année-lumière), le rayon cosmique va mettre 10^-11x100000 soit environ 30 secondes ! C'est à dire que pour le rayon cosmique, il ne s'écoule que 30 secondes alors que pour nous, terriens, il se sera écoulé 100 000 ans ! Poussé à la limite, ce raisonnement donne pour un photon un temps propre nul et corrélativement un temps d'observation terrestre (par exemple) infini. Voilà pourquoi TXT écrit que le temps, pour la lumière, est figé.

N'est il cependant pas paradoxal d'écrire que le temps propre de la lumière est nul et en même temps qu'elle "voyage" dans l'espace-temps à c ? Nous décrivons par exemple notre univers "visible" (dans toutes les longueurs d'onde possible) grâce à la "lumière" et l'espace-temps ainsi exploré l'est quantitativement par la propriété de sa "vitesse". Ainsi, nous regardons aujourd'hui un univers qui a déjà vécu, la lumière reçue nous indiquant quelle distance elle a parcourue depuis sa naissance dans telle étoile ou telle galaxie. Et pourtant, du point de vue de la lumière, elle a toujours été là, étendue sur l'espace-temps ! Un raisonnement à la limite des équations, comme le fait Trinh Xuan Thuan est il toujours pertinent ? Oui, et nous renforcerons ce point de vue avec la mécanique quantique, plus tard.

Nous pouvons toutefois jongler déjà avec les notions de composantes spatiales et de composante temporelle de la vitesse: car dans l'espace-temps (4D), le temps a même valeur qu'une dimension spatiale et lorsque nous sommes assis, "immobile", sur notre chaise, dans notre maison, nous voyageons en fait dans l'espace-temps par rapport à un "référentiel galaxie" ! Toute la beauté et la force de la relativité restreinte tient déjà à nous faire prendre conscience que tout est mouvement, tout est en mouvement et que le temps ne s'écoule pas dans un espace mais qu'il est lui aussi cet espace, comme l'espace est d'ailleurs symétriquement du temps. C'est une autre "porte" que j'ouvrirais plus tard...

Ne boudons pas notre plaisir et continuons donc notre analyse de ce paragraphe de TXT sur ce que "verrait" le photon de l'espace autour de lui : distances contractées et séparations entre objets réduites à néant.
Dans cette métaphore, Trinh Xuan Thuan semble prendre le TGV qui roulerait à une vitesse atteignant c et de fait, en tant que spectateur regardant le paysage, il finirait par ne plus rien voir du tout ou tout au moins un seul "objet" : l'univers dans son entier. A quoi ressemblerait il cet univers, vu par la lumière ? En réfléchissant à cette question, nous pensons au Big Bang et à la reconstitution "classique" de notre passé, de notre univers. C'est à nouveau une autre porte à ouvrir...

Allons encore ailleurs : si un observateur imaginaire voyage à la vitesse de la lumière (c), quelle est alors la vitesse de la lumière qu'il "voit" ? Et bien, mais c évidemment ! Einstein lui-même avait imaginé cette question et y avait répondu. Mais comment "voir" quand on va aussi vite que le support qui permet de faire voyager l'information ? La question est mal posée : ce n'est pas comment mais que voit t on, à nouveau ? Tout, dans son entier, immédiatement, sans aucun délai, sans aucune distance entre sujet/objet, ici et maintenant, depuis toujours, ailleurs, partout. Pour prendre du "champ", il faudrait alors être plus rapide encore que la lumière, devenir supraluminique ! Régis Dutheil a investigué cette voie dans son ouvrage : "l'homme superlumineux"; une autre porte à ouvrir encore...

Les voies de la lumière de Trinh Xuan Thuan est un donc un ouvrage remarquable, réalisé par un scientifique rigoureux et pédagogique. La mise en abyme que j'ai vécu à sa lecture m'a poussé et me pousse encore à ouvrir d'autres portes. Le "temps de la lumière" est bénéfique pour le mouvement de la connaissance !