LA LECTURE DES ARTICLES - CLASS 20

Qu'est-ce que le temps ? Un explicateur Notre perception du temps change constamment. Voici pourquoi et comment exploiter le pouvoir pour le bien. Mais au fait, c’est quoi le temps ? La notion de temps est en elle-même évidente et intuitive. Une heure se compose d’un certain nombre de minutes, un jour de plusieurs heures et une année de plusieurs jours. Cependant, nous avons tendance à sous-estimer la nature fondamentale de ce concept qui régit l’univers. Le temps passe vite, dit-on souvent. Pour le suivre, nous nous référons aux horloges et aux calendriers. Il est généralement représenté par le changement, tel que le mouvement d’une planète autour de son étoile hôte. Mais décrire la véritable nature du temps est difficile. Même les scientifiques ignorent ce qui se passe réellement lorsque le temps avance. En fait, il existe plusieurs définitions possibles de cette notion. La science, la philosophie, la religion et les arts ont leurs propres descriptions du temps. Selon la théorie de la relativité, l’univers a émergé lors du Big Bang il y a environ 13,7 milliards d’années. Avant cela, toute la matière était comprimée dans un point extrêmement petit. « Dans la théorie de la relativité, le concept de temps commence avec le Big Bang de la même manière que les parallèles de latitude commencent au pôle Nord. Vous ne pouvez pas aller plus au nord que le pôle Nord », a expliqué Kari Enqvist, professeur de cosmologie au Département des sciences physiques de l’Université d’Helsinki, rapporte Science Daily. L’irréversibilité du temps Avant ce grand boom qui a permis aux étoiles et aux planètes de naître, il n’y avait donc ni espace ni temps. D’après Einstein, la gravité affecte ces derniers. Plus la gravité est forte, plus elle courbe l’espace-temps et plus le temps ralenti. Dans le monde naturel, le temps a une direction. Il coule du passé au futur et jamais l’inverse. C’est ce qu’on appelle la « flèche du temps ». La question de l’irréversibilité du temps est une énigme que les physiciens ne sont pas encore parvenus à résoudre. La raison est que le monde naturel suit les principes de la thermodynamique. Selon effectivement la deuxième loi de la thermodynamique, dans un système fermé, l’entropie reste constante ou augmente. Étant donné que l’univers est considéré comme un système fermé, il ne peut pas revenir exactement au même état dans lequel il se trouvait auparavant. Absolu ou relatif ? En mécanique classique, le temps est identique partout. Si deux horloges sont calibrées pour afficher la même heure, peu importe la distance qui les sépare, le temps restera la même. La théorie de la relativité générale stipule toutefois que le temps est relatif. La vitesse peut le dilater. C’est aussi pour cette raison qu’il passe plus vite à haute altitude. Les horloges mobiles fonctionnent plus lentement que les horloges fixes. La dilatation du temps devient plus prononcée à mesure que l’horloge mobile approche de la vitesse de la lumière. L’idée d’un voyage dans le temps intrigue les physiciens depuis des lustres. Concrètement, cela signifie la possibilité d’avancer ou reculer vers différents points dans le temps. Ce concept pose cependant un problème. Comme le souligne le site Thoughtco.com, remonter dans le temps pourrait provoquer un paradoxe temporel. Une notion subjective Le temps est aussi une notion subjective. Notre cerveau a une perception différente de celui-ci suivant les situations que nous traversons ou notre niveau de concentration. Par exemple, lorsque nos neurones sont excités par des facteurs externes, notamment par des produits chimiques, cela peut nous donner l’impression que le temps passe plus vite. En cas de danger ou d’urgence, le temps semble ralentir. Selon les experts, ces impressions sont dues au fait que l’amygdale devient plus ou moins active. Quid de la fin du temps ? Comme indiqué plus haut, le temps a commencé à la naissance de l’univers, lors du Big Bang, il y a plus de 13 milliards d’années. Par contre, personne ne sait s’il finira un jour. Si un nouveau Big Bang se produisait, notre chronologie se terminerait et une nouvelle commencerait. D’après Einstein, le développement de l’espace peut entraîner l’effondrement de l’univers. « Les dernières observations, cependant, ne soutiennent pas l’idée d’un effondrement, mais les distances intergalactiques augmentent à un rythme rapide », a souligné le professeur Engvist, selon le site Antonfoek.com. Bref, seul le temps nous dira si l’univers, et donc le temps, aura une fin. https://www.neozone.org/science/c-est-quoi-le-temps/ ************************** Des scientifiques ont réussi à mesurer la dilatation du temps à la plus petite échelle qui soit Les scientifiques du Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) aux États-Unis ont réalisé un exploit sans précédent: grâce à une horloge atomique de nouvelle génération qu’ils ont eux-mêmes conçue, ils ont pu mesurer la dilatation du temps à moins d’un millimètre près. La dilatation du temps est une notion introduite par Albert Einstein en 1915. D’après la théorie de la relativité, la masse et la vitesse (accélération) peuvent déformer le temps en modifiant la courbure de l’espace-temps; ce concept explique pourquoi le temps passe plus vite à mesure que l’altitude augmente. Appelé dilatation du temps, ce phénomène peut être mesuré avec une horloge atomique. Les physiciens ont déjà pu l’observer, mais à une échelle relativement grande. Le défi consiste donc à réduire l’intervalle de mesure (en termes de distance). À ce propos, une nouvelle étape vient d’être franchie par les chercheurs de l’institut de recherche américain JILA. Une horloge atomique ultra sophistiquée En effet, ces experts ont réussi à mesurer le phénomène de distorsion temporelle sur une distance relativement faible, plus précisément sur seulement un millimètre. Les détails de l’étude — dirigée par le docteur Jun Ye — sont disponibles dans un article publié le 16 février dernier dans la revue Nature. Pour parvenir à un tel exploit, l’équipe du Joint Institute for Laboratory Astrophysics affirme avoir conçu une horloge atomique 50 fois plus précise que les modèles précédents. En réalité, ce n’est pas la première fois que le JILA effectue des expériences visant à diminuer l’intervalle de mesure de la dilatation du temps. Un nouveau record En 2010, les scientifiques du centre ont reçu des éloges pour avoir réussi à réduire la distance à 33 centimètres, contre plusieurs kilomètres auparavant. Il s’agissait d’une grande avancée à l’époque, car cela leur a permis de suivre le comportement d’un échantillon d’atomes. Vraisemblablement, l’équipe n’a pas voulu en rester là. Leurs efforts ont porté leurs fruits car avec cette mesure réalisée avec succès sur une distance de un millimètre, les chercheurs pensent désormais pouvoir évaluer les effets de la dilatation du temps à des échelles de plus en plus petites. Il faut savoir que dans leur toute dernière expérience, le changement de fréquence était à peine perceptible, de l’ordre de 0,00000000000000000000001 %. Réduire l’écart entre la physique quantique et la physique classique En ce qui concerne la technique utilisée pour cette mesure de haute précision, les scientifiques disent avoir eu recours à une horloge atomique composée d’un nuage ultrafroid d’environ 100 000 atomes de strontium. Comme si cela ne suffisait pas, ils sont parvenus à faire fonctionner lesdits atomes à l’unisson pendant 37 secondes. Une durée jamais atteinte auparavant ! « Actuellement, la force de gravité ne peut être expliquée en termes de physique quantique, mais la possibilité de mesurer ses effets à des échelles de plus en plus petites pourrait permettre de percer ses secrets et peut-être de révéler le chaînon manquant entre la physique quantique et la physique classique », ont conclu les chercheurs. https://youtu.be/cjMfVe8wScM https://www.neozone.org/science/des-scientifiques-ont-reussi-a-mesurer-la-dilatation-du-temps-a-la-plus-petite-echelle-qui-soit/

Maintenant ne signifie rien : comment le temps fonctionne dans notre univers Le temps dépend de la vitesse et de la masse, ce qui signifie qu'il n'est pas aussi cohérent qu'on le pense. Nous pensons conventionnellement au temps comme quelque chose de simple et de fondamental. Il coule uniformément, indépendamment de tout le reste, du passé vers le futur, mesuré par des horloges et des montres. Au cours du temps, les événements de l'univers se succèdent de façon ordonnée : passés, présents, futurs. Le passé est figé, l'avenir ouvert... et pourtant tout cela s'est avéré faux. L'un après l'autre, les traits caractéristiques du temps se sont révélés être des approximations, des erreurs déterminées par notre perspective, tout comme la planéité de la Terre ou la rotation du soleil. La croissance de nos connaissances a conduit à une lente désintégration de notre notion du temps. Ce que nous appelons « temps » est un ensemble complexe de structures, de couches. Sous un examen de plus en plus minutieux, de plus en plus profond, le temps a perdu des couches les unes après les autres, morceau par morceau. L'élasticité du temps Commençons par un fait simple : le temps passe plus vite en montagne qu'au niveau de la mer. La différence est minime, mais elle se mesure avec des garde-temps de précision que l'on peut acheter sur internet pour quelques milliers de dollars. Avec de la pratique, n'importe qui peut assister au ralentissement du temps. Avec les garde-temps des laboratoires spécialisés, les chercheurs peuvent détecter ce ralentissement du temps entre des niveaux distants de quelques centimètres à peine : une horloge au sol tourne un peu moins vite qu'une sur une table. Il n'y a pas que les horloges qui ralentissent : plus bas, tous les processus sont plus lents. Deux amis se séparent, l'un vivant en plaine et l'autre partant vivre à la montagne. Ils se retrouvent des années plus tard. Celui qui est resté en bas a moins vécu, moins vieilli, le mécanisme de son coucou a oscillé moins de fois. Il a eu moins de temps pour faire les choses, ses plantes ont moins poussé, ses pensées ont eu moins de temps pour se dérouler. Plus bas, il y a simplement moins de temps qu'en altitude. Est-ce surprenant ? C'est peut-être le cas. Mais c'est ainsi que le monde fonctionne. Le temps passe plus lentement à certains endroits, plus rapidement à d'autres. Ce qui est peut-être surprenant, c'est que quelqu'un ait compris ce ralentissement du temps un siècle avant que nous ayons des horloges suffisamment précises pour le mesurer. Son nom, bien sûr, était Albert Einstein. La capacité de comprendre quelque chose avant qu'il ne soit observé est au cœur de la pensée scientifique. Dans l'Antiquité, le philosophe grec Anaximandre comprenait que le ciel continue sous nos pieds bien avant que les navires aient fait le tour de la Terre. Au début de l'ère moderne, le mathématicien et astronome polonais Copernic a compris que la Terre tournait bien avant que les astronautes ne l'aient vue le faire depuis la Lune. Au cours de ces progrès, nous apprenons que les choses qui nous semblaient aller de soi n'étaient en réalité que des préjugés. Il semblait évident que le ciel était au-dessus de nous et non en dessous ; sinon, la Terre tomberait. Il semblait évident que la Terre ne bougeait pas ; sinon, cela ferait planter tout. Que le temps passe partout à la même vitesse nous paraissait également évident. Mais tout comme les enfants grandissent et découvrent que le monde n'est pas ce qu'il semblait entre les quatre murs de leur maison, l'humanité dans son ensemble fait de même. Chute d'objets Einstein s'est posé une question qui a peut-être intrigué beaucoup d'entre nous lors de l'étude de la force de gravité : comment le soleil et la Terre peuvent-ils "s'attirer" sans se toucher et sans utiliser quoi que ce soit entre eux ? Il chercha une explication plausible et en trouva une en imaginant que le soleil et la Terre ne s'attirent pas directement. Au lieu de cela, chacun des deux agit progressivement sur ce qui est entre eux - l'espace et le temps - en les modifiant tout comme quelqu'un immergé dans l'eau déplace le liquide autour d'eux. Cette modification de la structure du temps influence le mouvement des corps, les faisant « tomber » ou graviter les uns vers les autres. Ne signifie plus rien Que se passe-t-il maintenant dans un endroit éloigné ? Imaginez, par exemple, que votre sœur se soit rendue à Proxima b, la planète récemment découverte qui orbite autour d'une étoile à environ 4 années-lumière de nous. Que fait ta sœur maintenant sur Proxima b ? La seule bonne réponse est que la question n'a aucun sens. C'est comme demander : « Qu'y a-t- il ici , à Pékin ? quand nous sommes à Venise. Cela n'a aucun sens, car si j'utilise le mot "ici" à Venise, je fais référence à un endroit à Venise, pas à Pékin. Si vous demandez ce que fait votre sœur, qui est dans la pièce avec vous, la réponse est généralement simple : vous la regardez et vous pouvez le dire. Si elle est loin, vous lui téléphonez et lui demandez ce qu'elle fait. Mais attention : si vous regardez votre sœur, vous recevez de la lumière qui va d'elle à vos yeux. Cette lumière met du temps à vous atteindre, disons quelques nanosecondes, une infime fraction de seconde. Par conséquent, vous ne voyez pas tout à fait ce qu'elle fait maintenant, mais ce qu'elle faisait il y a quelques nanosecondes. Si elle est à New York et que vous lui téléphonez de Liverpool, sa voix met quelques millisecondes à vous joindre, donc tout ce que vous pouvez prétendre savoir, c'est ce que faisait votre sœur il y a quelques millisecondes. Pas une différence significative, peut-être. Que signifie cette « modification de la structure du temps » ? Précisément le ralentissement du temps décrit ci-dessus. Une masse ralentit le temps autour d'elle. La Terre est une grande masse et ralentit le temps dans son voisinage. Il le fait plus en plaine et moins en montagne, car les plaines sont plus proches de lui. C'est pourquoi l'ami qui reste au niveau de la mer vieillit plus lentement. Donc, si les choses chutent, c'est à cause de ce ralentissement du temps. Là où le temps passe uniformément, dans l'espace interplanétaire, les choses ne tombent pas, elles flottent. Ici, à la surface de notre planète, par contre, les choses tombent vers le bas parce que, là-bas, le temps est ralenti par la Terre. Ainsi, même si nous ne pouvons pas l'observer facilement, le ralentissement du temps a néanmoins des effets cruciaux : les choses tombent à cause de lui, et il nous permet de garder les pieds sur terre. Si nos pieds adhèrent au trottoir, c'est que tout notre corps s'incline naturellement là où le temps s'écoule plus lentement — et le temps s'écoule plus lentement pour vos pieds que pour votre tête. Cela vous semble-t-il étrange ? C'est comme quand on regarde le soleil se coucher, disparaissant lentement derrière des nuages ​​lointains, on se rappelle soudain que ce n'est pas le soleil qui bouge mais la Terre qui tourne. Et nous imaginons notre planète entière - et nous-mêmes avec elle - tournant à l'envers, loin du soleil. Vitesse et temps Dix ans avant de comprendre que le temps est ralenti par la masse, Einstein s'est rendu compte qu'il était ralenti par la vitesse. La conséquence de cette découverte sur notre perception fondamentale du temps est la plus dévastatrice de toutes. Le fait lui-même est assez simple. Au lieu d'envoyer les deux amis respectivement dans les montagnes et dans les plaines, demandons à l'un de rester immobile et à l'autre de se promener. Comme auparavant, les deux amis vivent des durées différentes. Celui qui bouge vieillit moins vite, sa montre marque moins le temps qui passe, il a moins de temps pour réfléchir, la plante qu'il porte met plus de temps à germer, etc. Pour tout ce qui bouge, le temps passe plus lentement. Mais il faut aller très vite pour que cet effet devienne perceptible. Il a été mesuré pour la première fois dans les années 1970, à l'aide de montres de précision embarquées dans des avions. Les montres à bord des avions affichent une heure en retard par rapport à celles affichées au sol. Aujourd'hui, le ralentissement du temps peut être observé dans de nombreuses expériences de physique. Même avant cette démonstration des années 1970, Einstein avait déjà compris que le temps ralentit - alors qu'il n'avait que 25 ans et étudiait l'électromagnétisme. Il s'est avéré être une déduction pas particulièrement complexe. L'électricité et le magnétisme sont bien décrits par les équations de James Clerk Maxwell, un physicien mathématicien écossais. Ces équations contiennent la variable de temps habituelle t mais ont une curieuse propriété. Si vous voyagez à une certaine vitesse, alors pour vous les équations de Maxwell ne sont plus vraies (c'est-à-dire qu'elles ne décrivent pas ce que vous mesurez) à moins que vous n'appeliez le temps une différente variable : t´. Les mathématiciens avaient pris conscience de cette caractéristique étrange des équations de Maxwell, mais personne n'avait été capable de comprendre ce que cela signifiait. Einstein, cependant, a saisi sa signification. c'est le temps qui passe si je reste immobile ; c'est "votre temps". Autrement dit, t est le temps que ma montre mesure lorsqu'elle est immobile et t´ est le temps que votre montre mesure lorsqu'elle est en mouvement. Personne n'avait imaginé auparavant que le temps pouvait être différent pour une montre immobile et une montre en mouvement. Un objet en mouvement connaît donc une durée plus courte qu'un objet immobile : une montre marque moins de secondes, une plante pousse plus lentement, un jeune homme rêve moins. Pour un objet en mouvement, le temps se contracte. Non seulement il n'y a pas d'heure unique pour différents endroits, mais il n'y a même pas d'heure unique pour un endroit en particulier. Une durée ne peut être associée qu'au mouvement de quelque chose, à une trajectoire donnée. Le « bon moment » ne dépend pas seulement de l'endroit où vous vous trouvez et de votre degré de proximité avec les masses ; cela dépend aussi de la vitesse à laquelle vous vous déplacez. C'est un fait assez étrange en soi, mais ses conséquences sont extraordinaires. Accrochez-vous bien, car nous sommes sur le point de décoller. Mais, si votre sœur est sur Proxima b, la lumière met quatre ans pour vous atteindre à partir de là. Par conséquent, si vous la regardez à travers un télescope ou si vous recevez une communication radio d'elle, vous savez ce qu'elle faisait il y a quatre ans plutôt que ce qu'elle fait maintenant. Maintenant, sur Proxima b, ce n'est certainement pas ce que vous voyez à travers le télescope, ou ce que vous pouvez entendre de sa voix à la radio. Alors peut-être pouvez-vous dire que ce que votre sœur fait maintenant est ce qu'elle fera quatre ans après le moment où vous l'aurez vue à travers le télescope ? Mais non, cela ne fonctionne pas. Après l'avoir vue à travers le télescope, il y a quatre ans en son temps, elle pourrait déjà être revenue sur Terre et pourrait être (Oui ! C'est vraiment possible !) 10 années terrestres dans le futur. Mais maintenant ne peut pas être dans le futur… Peut-être pouvons-nous le faire. Si, il y a 10 ans, votre sœur est partie pour Proxima b, emportant avec elle un calendrier pour suivre le temps, peut-on penser que c'est maintenant pour elle qu'elle a enregistré que 10 ans se sont écoulés ? Non, ça ne marche pas non plus : elle est peut-être revenue ici après 10 ans , revenant là où, entre-temps, 20 ans se sont écoulés. Alors quand l'enfer est maintenant sur Proxima b? La vérité est que nous devons renoncer à poser la question. Il n'y a pas de moment particulier sur Proxima b qui corresponde à ce qui constitue le présent ici et maintenant. Cher lecteur, arrêtez-vous un instant pour laisser pénétrer cette conclusion. À mon avis, c'est la conclusion la plus étonnante à laquelle on soit parvenu dans toute la physique contemporaine. Cela n'a tout simplement aucun sens de se demander à quel moment de la vie de votre sœur sur Proxima b correspond maintenant . C'est comme demander quelle équipe de football a remporté un championnat de basket-ball, combien d'argent une hirondelle a gagné ou combien pèse une note de musique. Ce sont des questions absurdes parce que les équipes de football jouent au football, pas au basket ; les hirondelles ne s'occupent pas de gagner de l'argent ; et les sons ne peuvent pas être pesés. Les "champions de basket-ball" font référence à une équipe de basketteurs, pas à des footballeurs. Le profit monétaire se réfère à la société humaine, pas aux hirondelles. La notion de « présent » fait référence à des choses proches de nous, et non à quelque chose de lointain. Notre présent ne s'étend pas à tout l'univers. C'est comme une bulle autour de nous. Jusqu'où s'étend cette bulle ? Cela dépend de la précision avec laquelle nous déterminons le temps. Si par nanosecondes, le présent ne se définit que sur quelques mètres ; si par millisecondes, il est défini sur des milliers de kilomètres. En tant qu'êtres humains, nous ne distinguons les dixièmes de seconde qu'avec beaucoup de difficulté ; nous pouvons facilement considérer notre planète entière comme une bulle unique où nous pouvons parler du présent comme s'il s'agissait d'un instant partagé par nous tous. C'est aussi loin que nous pouvons aller. Il y a notre passé : tous les événements qui se sont produits avant ce dont nous pouvons être témoins maintenant. Il y a notre avenir : les événements qui se produiront après le moment à partir duquel nous pourrons voir l'ici et maintenant. Entre ce passé et ce futur, il y a un intervalle qui n'est ni passé ni futur et qui a quand même une durée : 15 minutes sur Mars, huit ans sur Proxima b, des millions d'années dans la galaxie d'Andromède. C'est le présent élargi. C'est peut-être la plus grande et la plus étrange des découvertes d'Einstein. L'essence d'un monde La croissance de nos connaissances a conduit à une lente désintégration de notre notion du temps. Il nous reste un paysage vide, balayé par les vents, presque dépourvu de toute trace de temporalité. Un monde étrange, étranger, qui n'en reste pas moins celui auquel nous appartenons. C'est comme arriver en haute montagne, là où il n'y a que neige, rochers et ciel. Un monde dépouillé de son essence, scintillant d'une beauté aride et troublante. La physique sur laquelle je travaille - la gravité quantique - est une tentative de comprendre et de donner un sens cohérent à ce paysage extrême et magnifique. Au monde sans temps.