Fleche du temps

La « flèche du temps » est l'expression introduite en 1927 par Eddington pour décrire le fait que le temps nous semble s'écouler toujours dans la même direction. La question de la flèche du temps est compliquée par le fait que les équations fondamentales de la physique sont bien souvent invariantes lorsqu'on renverse la direction du temps. Un problème fondamental de la physique théorique est d'expliquer pourquoi, à partir d'une dynamique microscopique réversible, notre perception macroscopique du temps choisit une direction particulière.

Aspects thermodynamiques ; entropie

Le second principe de la thermodynamique apporte un élément de réponse en imposant que la flèche du temps est orientée dans le sens d'une entropie grandissante. Selon Boltzmann, avoir une entropie faible est une chose à très faible probabilité. L'entropie plutôt basse de notre présent Univers serait le résultat d'une entropie encore plus basse, d'un état encore moins probable. La flèche du temps est donc bel et bien parallèle à l'entropie : Celle-ci a considérablement plus de chance de grandir.

Allégorie de la mémoire d'ordinateur

Stephen Hawking considère ainsi une flèche du temps psychologique, autrement dit le fait de percevoir le temps comme se déroulant dans une direction, et donc de se souvenir du "passé" et non du "futur". Au vu de la complexité des phénomènes mnésiques chez l'homme, il illustre le problème simplement en faisant remarquer que l'ordonnancement des informations sur un disque dur, créeant certes un certain ordre, exige beaucoup d'énergie et génèrera donc bien plus de désordre que d'ordre.

Il lui parait dès lors que le même raisonnement s'applique à la mémoire humaine et en conclut donc que les deux premières flèches du temps, qu'il nomme psychologique et thermodynamique, vont nécessairement dans le même sens.

Aspects quantiques

Selon la physique quantique, le temps serait une succession de "clichés" de l'univers, qui mis bout à bout, formeraient l'histoire de l'univers, le "film cosmique". La flèche du temps serait le fait que ces "clichés" se passent dans un certain sens. Si la flèche du temps n'existait pas, tous les changements ne pourraient plus avoir lieu car le temps ne s'écoulerait plus régulièrement. Le temps s'écoulerait dans un sens ou dans l'autre, très rapidement ou très lentement avec des variations énormes. Un peu comme sur le Mur de Planck

Voir aussi

• Thermodynamique
• Réversibilité et irréversibilité en thermodynamique
• Entropie
• Formule de Boltzmann
• Théorème H
• Causalité (physique)

Bibliographie

• Roger Balian ; Le temps macroscopique : texte d'une remarquable conférence sur l'irréversibilité et l'entropie donnée lors du premier colloques "Physique & Interrogations Fondamentales" : Le Temps et sa Flèche organisé par la Société Française de Physique le 8 décembre 1993 à Paris. Publié dans : Étienne Klein & Michel Spiro (éditeurs) ; Le Temps et sa Flèche, Les Editions Frontières (1994), 155-211. Repris en poche par Flammarion, Collection Champs (1995).
• Roger Balian ; Entropie, information : un concept protéiforme : texte d'une conférence donnée à l'Université de tous les savoirs (239me conférence : Les États de la matière, 26 août 2000, Conservatoire national des Arts et Métiers, Paris). Publiée par Yves Michaud (éditeur) ; Université de tous les savoirs (Vol. 4), Odile Jacob (2001), 947-959. Repris en édition de poche : Université de tous les savoirs (Vol. 17), Poches Odile Jacob (2002), 205-220
• Roger Balian ; Entropy, a Protean Concept : texte d'une conférence donnée au séminaire Poincaré du 6 décembre 2003 consacré à l'entropie. Publié dans : J. Dalibard, B. Duplantier et V. Rivasseau (eds.) ; Poincaré seminar 2003: Bose--Einstein condensation - Entropy, Progress in Mathematical Physics 38, Birkhäuser (2004), ISBN 3-7643-7106-4.
• Olivier Darrigol ; The origins of the entropy concept : texte d'une conférence introductive donnée par l'auteur (REHSEIS-CNRS) au séminaire Poincaré du 6 décembre 2003 consacré à l'entropie. Publié dans : J. Dalibard, B. Duplantier et V. Rivasseau (eds.) ; Poincaré seminar 2003: Bose--Einstein condensation - Entropy, Progress in Mathematical Physics 38, Birkhäuser (2004), ISBN 3-7643-7106-4.
• Hans Dieter Zeh : The Physical Basis of The Direction of Time, Springer-Verlag (4^e édition - 2001), ISBN 978-3-540-42081-1.
• Jonathan J Halliwell et al. ; Physical Origins of Time Asymmetry, Cambridge University Press (1994), ISBN 0-521-56837-4.
• Hans Reichenbach ; The Direction of Time, University of California Press (1956). Réédition : Dover Publications, Inc. (1999), ISBN 0-486-40926-0. Aspects philosophiques.

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