Chapitre 04 - Discussion sur le temps

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4.1 Introduction

 

Ce chapitre est une réflexion sur le temps, sur la notion de temps autant du point de vue physique que philosophique.

 

 

4.2 Il existe un temps privilégié

 

Le temps est certainement la grandeur physique la plus difficile à appréhender, j’oserais dire la plus mystérieuse. Si l’on considère que seul l’instant présent a une réalité physique, peut-être que le temps n’est qu’une notion bien pratique inventée par l’Homme tout comme l’argent est un moyen bien pratique pour réaliser des échanges.

Contrairement à une notion relative du temps qu’a apporté la relativité restreinte et générale d’Albert Einstein, ma théorie affirme l’existence d’un Référentiel Privilégié et donc également d’un temps privilégié. J’affirme comme Einstein que chaque référentiel possède des horloges qui battent à des rythmes différents mais, contrairement à Einstein, je n’en déduis pas que c’est le Temps lui-même qui s’écoule différemment dans différents référentiels mais que ce sont les horloges elles-mêmes, toutes constituées d’atomes de matière, qui sont perturbées, « faussées » du fait de leur vitesse par rapport au Référentiel Privilégié ou parce que plongées dans un champ de gravitation.

 

 

4.3 Phénomènes physiques périodiques, appareils de mesure du temps

 

Depuis la nuit des temps, l’Homme a voulu domestiquer, maîtriser le temps en le mesurant. Au début, il a été aidé par des phénomènes naturels :

– la rotation de la Terre sur elle-même créant l’enchaînement perpétuel du jour et de la nuit. C’est certainement le tout premier phénomène périodique dont l’Homme a eu conscience et tellement important encore de nos jours ;

– la rotation de la Lune autour de la Terre et sa position relative par rapport à la Terre et au Soleil : cela donne l’enchaînement de croissants de Lune qui augmentent, de la pleine Lune, de croissants de Lune qui diminuent, de nuits sans Lune avec une période synodale (par rapport au Soleil - phases de la Lune ou lunaison) de 29,53 jours terrestres, durée proche du mois ;

– la rotation de la Terre autour du Soleil qui, quand on s’éloigne de l’équateur, donne lieu à des saisons bien marquées (par exemple quatre saisons en France) qui se renouvellent chaque année (environ 365,257 jours).

 

Les phénomènes physiques cités ci-dessus ont l’inconvénient d’être peu précis et de périodes relativement grandes.

L’Homme qui cherche continuellement à améliorer sa condition et sa maîtrise des phénomènes physiques a inventé des instruments de plus en plus précis et de périodes toujours plus petites.

Tous les phénomènes physiques naturels cités ci-dessus et les instruments de mesure du temps inventés par l’Homme ont les caractéristiques communes suivantes :

– ce sont des phénomènes physiques périodiques (appelés PPP) naturels ou artificiels ;

– ils sont matériels, c’est-à-dire constitués d’atomes.

 

Ces deux caractéristiques sont essentielles à la compréhension de la façon dont l’Homme appréhende le temps.

La première caractéristique signifie que l’Homme n’a pas accès à une mesure directe du temps. Il a simplement accès à la mesure de DURÉES par comptage du nombre de cycles décrits par un phénomène physique ou un mécanisme périodique. L’Homme ne sait donc que compter un nombre de cycles entre deux événements pour en déduire la durée qui s’est écoulée entre eux (il est possible d’avoir accès à une portion de cycle par interpolation ou extrapolation).

De plus, la seconde caractéristique souligne que ces phénomènes physiques et mécanismes périodiques sont TOUS matériels, c’est-à-dire composés d’atomes ce qui signifie qu’ils ne sont pas « infaillibles », y compris les horloges atomiques !

Ils ne sont pas « infaillibles » parce qu’étant composés d’atomes, ces atomes peuvent subir eux-mêmes des effets physiques dus à leur mouvement par rapport au Référentiel Privilégié ou à un champ de gravitation qui modifient leur comportement.

Ainsi, lorsque l’on compare les mesures de deux horloges atomiques dont l’une est restée sur Terre et que l’autre a séjourné dans un avion, une fusée ou un satellite, elles vont fournir deux nombres de cycles mesurés différents. Cette différence du nombre de cycles mesuré peut s’interpréter de deux façons :

– soit l’on considère que les deux horloges atomiques sont « infaillibles » et alors c’est le Temps lui-même qui s’est écoulé plus lentement pour l’une des deux horloges ;

– soit l’on considère que les deux horloges atomiques ne sont pas « infaillibles », car constituées d’atomes qui peuvent être perturbés de par leur mouvement ou par la gravitation et donc avoir un comportement différent selon leur vitesse par rapport au Référentiel Privilégié ou le potentiel de gravitation dans lequel elles sont plongées. Dans ce cas, on peut considérer que le Temps est Absolu et que la différence du nombre de cycles mesurés est due au fait que les deux horloges ont leur période modifiée par leur mouvement ou par la gravitation.

 

La seconde interprétation est celle qui est retenue dans la théorie que je propose.

Albert Einstein a modifié notre vision du temps en utilisant des horloges dans beaucoup d’expériences de pensée. J’ose dire qu’il n’est pas allé assez loin dans sa réflexion, qu’il lui a manqué une étape de plus qui est de prendre en compte le fait que toutes les horloges physiques sont matérielles, donc composées d’atomes qui peuvent subir les effets de leur vitesse par rapport au Référentiel Privilégié et de la gravitation.

 

 

4.4 Le temps présent est la seule réalité physique dans tout l’Univers

 

La relativité restreinte nous donne une vision du temps telle qu’il s’écoulerait plus lentement pour une horloge en mouvement par rapport à un référentiel donné. Ainsi, pour tous les référentiels en mouvement les uns par rapport aux autres, le temps s’écoulerait différemment rendant impossible l’existence d’un temps absolu.

De même la relativité générale affirme que le temps s’écoule plus lentement pour une horloge située dans un fort champ de gravitation et qu’il s’écoule plus vite pour une horloge située dans un faible champ de gravitation ou sans champ de gravitation.

 

Dans la théorie que je propose ces deux effets sont réels, ce sont des effets physiques sur des horloges (atomiques par exemple) faites de matière (c’est-à-dire d’atomes). De plus, il existe un Référentiel Privilégié par rapport auquel on peut mesurer la vitesse réelle de la matière en mouvement.

Dans le cas d’une horloge en mouvement à la vitesse Vi par rapport au Référentiel Privilégié, nous avons :

  • la période de l’horloge est donnée par la formule T(Vi) = Ti = Trepos . i avec où Trepos représente la période de la même horloge au repos par rapport au Référentiel Privilégié ;

  • le nombre de pulsations ou périodes ou cycles comptés à partir d’un certain t0 arbitraire est donné par la formule Ni = Nrepos / ioù Nrepos est le nombre de pulsations que l’on compterait si l’horloge était au repos par rapport au Référentiel Privilégié ;

  • quelle que soit la vitesse Vi nous avons .

Quelle que soit la vitesse de l’horloge, le nombre de périodes comptées fois la valeur de la période est toujours constant et égal au TEMPS ABSOLU.

 

Dans le cas d’une horloge placée dans le champ de gravitation d’un corps de masse M à la distance ri par rapport au centre du corps, nous avons :

  • la période de l’horloge est donnée par la formule avec où T¥ représente la période de la même horloge située à une distance infinie du corps de masse M ;

  • le nombre de pulsations ou périodes ou cycles comptés à partir d’un certain t0 arbitraire est donné par la formule où N¥ est le nombre de pulsations que l’on compterait si l’horloge était située à une distance infinie du corps de masse M ;

  • quelle que soit la distance ri nous avons .

 

Quelle que soit leur vitesse, quelle que soit la force du champ de gravitation dans lequel elles se trouvent, toutes les horloges de l’Univers vérifient :

Chaque particule, chaque cellule, chaque être vivant possède une partition à jouer, à vivre, qui contient un certain nombre de mesures. Pour deux entités identiques (par exemple deux particules identiques), le nombre de mesures à jouer (vivre) est identique. En revanche le tempo, le rythme auquel les entités jouent leur partition dépend de leur vitesse par rapport au Référentiel Privilégié et de la force du champ de gravitation dans lequel elles se trouvent.

Ainsi deux particules qui ne possèdent pas la même vitesse par rapport au Référentiel Privilégié auront leur « métronome » (leur horloge interne) battant le rythme à différents tempos. Ainsi, au même temps présent, lorsque la première entité se déplaçant à la vitesse V1 en est à la N1e mesure, la deuxième entité se déplaçant à la vitesse V2 en est à la N2e mesure. Mais les deux entités sont toujours dans le même temps présent, car la période du premier métronome est T1 et la période du second métronome est T2 avec : N1.T1 = N2.T2 = temps présent.

En revanche, si l’on désigne par Ntot le nombre total de mesures dans la durée de vie, ce nombre est identique pour toutes les entités identiques quelle que soit leur vitesse et quelle que soit la force du champ de gravitation dans lequel elles se trouvent, mais le tempo est différent selon la vitesse de l’entité ou la force du champ de gravitation dans lequel elles se trouvent. Ainsi une entité pourra se trouver à la moitié de sa partition alors qu’une autre en sera à la fin, mais toutes deux seront en permanence dans le même temps présent.

 

Pour illustrer ces propos je prends l’exemple des muons dont la durée de vie est d’environ 2,2 µs au repos dans un laboratoire terrestre.

Par la pensée, j’associe la durée de vie des muons à une partition qu’ils doivent jouer, sorte de liste, de succession d’événements depuis le début jusqu’à la fin de leur vie. Pour tous les muons, quelle que soit leur position et leur vitesse, le nombre d’événements dans la liste, le nombre de mesures dans la partition est le même. Cependant, des muons se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière jouent leur partition avec un tempo plus lent. Ainsi ils seront à seulement quelques mesures de leur partition lorsque des muons « immobiles » par rapport à la surface de la Terre seront déjà à la fin de leur partition c’est-à-dire à la fin de leur vie.

 

Conclusion :

Ce que j’appelle le nombre de pulsations ou périodes ou cycles pour lequel j’écris Ni = Nrepos / gi dans le cadre d’une horloge en mouvement ou  dans le cadre d’une horloge dans un champ de gravitation est ce qu’Einstein appelle le temps propre respectivement en Relativité restreinte ( où dt0 est le temps propre) et en Relativité générale ( où dt0 est le temps propre.)

 

Cependant, dans ma théorie du Référentiel Privilégié, le nombre de périodes ou cycles qui correspond au temps de la Relativité n’est que la « moitié de la vérité ».

Dans ma théorie, l’autre « moitié de la vérité » est que les horloges elles-mêmes, matérielles, faites d’atomes, sont physiquement « perturbées », « faussées » par leur vitesse par rapport au Référentiel Privilégié ou par la présence d’un champ de gravitation ce qui se traduit par une modification de leur PÉRIODE.

C’est cette modification de la période des horloges qui fait que le nombre de cycles multiplié par la période donne un temps absolu, identique pour toutes les horloges.

 

Remarque 1 : cela ne remet pas en cause ce que dit Wikipédia au sujet de la prise en compte de la relativité dans le Global Positioning System :

« La relativité restreinte et la relativité générale interviennent de façon fondamentale. La première implique que le temps ne s'écoule pas de la même façon dans le référentiel du satellite, parce que celui-ci possède une grande vitesse par rapport au référentiel du récepteur. La seconde explique que la plus faible gravité au niveau des satellites engendre un écoulement du temps plus rapide que celui du récepteur. Le système tient compte de ces deux effets relativistes dans la synchronisation des horloges. »

En effet, les horloges ne fournissant que le nombre de cycles ou périodes écoulés entre deux instants, il faut corriger ces nombres pour deux horloges se déplaçant à des vitesses différentes ou placées dans des potentiels de gravitation différents.

 

Remarque 2 : il n’est pas possible de mesurer directement que la période d’une horloge en mouvement ou dans un champ de gravitation est modifiée car toute autre horloge, servant de référence pour mesurer cette période, devra être placée dans les mêmes conditions de mouvement ou de champ de gravitation et subira à son tour les mêmes effets physiques.

 

 

4.5 Similarité avec des règles disposées sur la circonférence d’un disque en rotation

 

4.5.1 Description de l’expérience par Albert Einstein et Jean-Claude Boudenot

Dans son livre La Théorie de la relativité restreinte et générale, Albert Einstein écrit dans le chapitre XXIII « Le comportement des horloges et des règles de mesure sur un corps de référence en rotation » :

« … Soit donné un domaine spatio-temporel dans lequel il n’existe pas de champ de gravitation relativement à un corps de référence K dont l’état de mouvement a été convenablement choisi ; par rapport au domaine considéré, K est alors un corps de référence galiléen, et les résultats de la Théorie de la relativité restreinte sont valables par rapport à K. Supposons que le même domaine soit rapporté à un second corps de référence K’ qui est animé d’un mouvement de rotation uniforme par rapport à K. Pour fixer les idées, supposons que K’ soit représenté par un disque circulaire plan qui effectue un mouvement de rotation uniforme dans son plan autour de son centre.

(…Si un) observateur en mouvement avec le disque pose sa règle de mesure (qui est petite par rapport au rayon du disque) tangentiellement à la périphérie de ce dernier, sa longueur sera, par rapport au système de Galilée, inférieure à 1, puisque, d’après le chapitre XII, des corps en mouvement subissent un raccourcissement dans la direction de leur mouvement. Si, au contraire, il pose sa règle dans la direction du rayon du disque elle n’éprouve pas, par rapport à K, de raccourcissement. Donc, si l’observateur mesure d’abord la circonférence du disque, puis son diamètre avec la règle et divise ensuite les deux résultats de ses mesures l’un par l’autre, il ne trouve pas comme quotient le nombre connu p, mais un nombre supérieur, tandis que pour un disque immobile par rapport à K cette opération donnerait naturellement comme résultat exactement le nombre p. »

 

Pour poursuivre plus en avant le raisonnement, nous allons employer les notations de Jean-Claude Boudenot dans son livre Électromagnétisme et gravitation relativistes :

« Soit R’ un système de coordonnées, dont l’axe z’ coïncide avec l’axe z de R (supposé galiléen), et qui tourne autour de cet axe avec une vitesse angulaire constante (cf. Figure 18). Les lois de la nature, en particulier celle concernant la position des corps rigides, ne sont pas connues directement par rapport à R’, puisque ce n’est pas un référentiel galiléen. Mais, on les connaît par rapport au référentiel galiléen R. Imaginons tracé dans le plan (x’, y’) de R’ un cercle autour de l’origine des coordonnées, ainsi qu’un diamètre de ce cercle. Considérons de plus un grand nombre de petites baguettes rigides de même grandeur. Nous supposons qu’elles sont disposées le long de la périphérie et du diamètre, et au repos par rapport à R’. Si P est le nombre de baguettes sur la périphérie, D leur nombre sur le diamètre, on a, si R’ n’exécute pas de rotation par rapport à R : .

Il n’en est pas de même lorsque R’ est animé d’un mouvement de rotation. Supposons qu’à un moment donné t de R, la longueur de toutes les baguettes soit déterminée par rapport à R. Dans ce dernier, les baguettes sur la périphérie éprouvent la contraction de Lorentz (puisque les corps en mouvement subissent un raccourcissement dans la direction de leur mouvement), mais celles qui se trouvent sur le diamètre ne l’éprouvent pas, il résulte que : .

La géométrie euclidienne se révèle donc insuffisante pour la description de l’espace physique. »

4.5.2 Interprétation plus complète de l'expérience

Le premier élément important concernant cette expérience de règles sur la périphérie d’un disque en rotation est le fait que ces règles subissent une contraction de leur longueur.

Si l’on suppose que chaque règle est localement à la vitesse V = W.R par rapport au référentiel R, il est possible d’écrire que la longueur de la règle dans le référentiel R’ mesurée par le référentiel R est :

  avec  et où L0 désigne la longueur de la règle au repos dans R.

 

De cela, les deux auteurs en déduisent directement que  c’est-à-dire que la mesure de la circonférence du disque est supérieure à p fois la mesure du diamètre du disque comme le dit Einstein ou bien comme le dit Jean-Claude Boudenot, que le nombre de petites baguettes rigides disposées le long de la périphérie est supérieur à p fois le nombre de petites baguettes rigides disposées le long du diamètre.

 

Les deux auteurs ne mentionnent pas une étape intermédiaire qui est pourtant fondamentale et qui consiste à affirmer que la circonférence mathématique ou absolue demeure égale à p fois le diamètre mathématique ou absolu :

 

Il est alors légitime d’écrire :

  • où NP désigne le nombre de baguettes disposées sur la circonférence du disque ;

  • (pour le diamètre l’égalité est évidente car nous avons ND() = ND0 et LD() = L0).

 

Ce n’est qu’en établissant les trois dernières expressions encadrées que l’on peut en déduire que la contraction des baguettes placées sur la circonférence et vérifiant l’égalité  implique que le nombre de baguettes vérifie l’inégalité .

 

Il est même possible de connaître ce rapport.

En effet, l’égalité  peut s’écrire :

Nous en déduisons finalement que : .

 

Remarque fondamentale :

De l’égalité  et de la contraction des règles sur la circonférence, nous en déduisons l’égalité importante : .

4.5.3 Conclusions

Le but de tout ce paragraphe sur les règles placées sur la circonférence d’un disque en rotation est de montrer l’équivalence entre les raisonnements que j’ai tenus sur le temps et ceux que je viens de tenir sur l’espace.

Au sujet du temps, j’avais écrit :

« Dans le cas d’une horloge en mouvement à la vitesse V par rapport au Référentiel Privilégié :

  • la période de l’horloge est donnée par la formule avec où T0 représente la période de la même horloge au repos par rapport au Référentiel Privilégié ;

  • le de pulsations ou périodes ou cycles comptés à partir d’un certain t0 arbitraire est donné par la formule où N0 est le nombre de pulsations que l’on compterait si l’horloge était au repos par rapport au Référentiel Privilégié ;

  • quelle que soit la vitesse V, nous avons .

Quelle que soit la vitesse de l’horloge, le nombre de périodes comptées fois la valeur de la période est toujours constant et égal au TEMPS ABSOLU. »

 

Au sujet de l’espace, le présent paragraphe vient de montrer que : « si l’on considère des règles disposées sur la périphérie d’un disque en rotation par rapport au Référentiel Privilégié alors on a :

  • la longueur des règles est donnée par la formule avec V = .R et où L0 désigne la longueur de la règle au repos dans le Référentiel Privilégié ;

  • le de règles disposées sur la circonférence est donné par la formule où NP0 représente le nombre de règles lorsque le disque est au repos par rapport au Référentiel Privilégié ;

  • quelle que soit la vitesse V = .R.

Quelle que soit la vitesse de rotation du disque, le nombre de règles comptées fois la longueur des règles est toujours constant et égal à la périphérie absolue (notion d’espace absolu).

 

Il est donc fondamental de faire une distinction entre l’espace et le temps physique qui vérifient contraction et dilatation (et courbure en Relativité générale), et l’espace et le temps absolus qui demeurent une référence absolue et définissent un Référentiel Absolu.

D’ailleurs, Jean-Claude Boudenot parle d’espace physique qu’il faut différencier de l’espace absolu :

« La géométrie euclidienne se révèle donc insuffisante pour la description de l’espace physique. »

 

Remarque 1 : il est opportun de signaler que l’expérience des règles disposées sur la circonférence d’un disque en rotation est fondamentale dans la démarche qui a permis à Einstein de passer de la Relativité restreinte à la Relativité générale.

Il est donc légitime de penser que si les effets sont réels et physiques en Relativité générale (ralentissement des horloges, changement de la fréquence de la lumière dû à la gravitation) alors ils sont également réels et physiques en Relativité restreinte.

 

Remarque 2 : il s’agit là encore d’utiliser l’expérience du disque en rotation qui est un des liens fondamentaux entre la Relativité restreinte et la Relativité générale.

Un des effets bien connu de la Relativité générale au sujet de la lumière est le décalage en fréquence dû à une différence du potentiel du champ de gravitation. Le lien qui existe entre la Relativité restreinte et la Relativité générale est bien mis en évidence par une horloge matérielle ou un atome émettant des raies spectrales, placés sur la périphérie du disque en rotation et qui possèdent une vitesse mais subissent également une force centrifuge et une accélération.

Cette expérience montre l’équivalence entre le décalage en fréquence d’un photon dû à une différence de potentiel du champ de gravitation et le décalage en fréquence dû à un changement de référentiel que l’on appelle l’effet Doppler relativiste.

Ainsi, comme nous le verrons de façon très détaillée dans les deux prochains chapitres, la conséquence d’un changement de référentiel sur la lumière (qui se fait en utilisant la transformation de Lorentz et la loi de composition relativiste des vitesses) est l’effet Doppler relativiste.

4.6 Quelques arguments en faveur d’un temps présent unique

 

Grâce à de longues réflexions, j’ai trouvé plusieurs arguments, exemples ou expériences « de pensée » qui permettent de mettre en défaut l’interprétation du temps de la Relativité d’Einstein et, au contraire, plaident pour la théorie du Référentiel Privilégié pour laquelle la simultanéité est absolue et tous les événements de l’Univers se déroulent dans un présent unique.

Pour ne pas trop m’étendre, je ne donnerais qu’une expérience dans le cadre de la relativité restreinte et une expérience dans le cadre de la relativité générale.

 

Remarque importante : je ne remets pas en cause la validité de la théorie de la relativité, des équations et des résultats trouvés qui ont été validés par de très nombreuses expériences. Je remets simplement en cause l’interprétation de la notion de temps qui, me semble-t-il, n’est pas satisfaisante.

4.6.1 Expérience dans le cadre de la relativité restreinte

Il existe déjà le paradoxe des jumeaux bien connu de Paul Langevin. Deux jumeaux fêtent leur vingtième anniversaire commun sur Terre, puis un des jumeaux part à bord d’une fusée à grande vitesse pendant plusieurs années, fait demi-tour et revient sur Terre alors que son frère reste sur Terre. Ce qui fait que cette expérience n’est pas un paradoxe est que les deux jumeaux n’ont pas vécu ni subi les mêmes phénomènes physiques. Le jumeau resté sur Terre est demeuré pendant tout le temps de l’expérience dans un même référentiel que l’on peut assimiler à un référentiel galiléen. En revanche, le jumeau parti en fusée a subi une accélération au moment du départ, une accélération au moment de faire demi-tour et enfin une décélération à l’arrivée. Donc la situation des deux jumeaux n’est pas symétrique ce qui explique qu’ils se retrouvent à la fin de l’expérience en n’ayant pas vieilli de façon identique.

L’expérience que je propose consiste à disposer de deux référentiels galiléens en mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre et de disposer un très grand nombre d’observateurs qui se font face le long d’une ligne droite extrêmement longue avec une rangée d’observateurs appartenant au premier référentiel et une autre rangée d’observateurs appartenant à l’autre référentiel.

Pour visualiser cela, on peut prendre l’exemple d’une voie ferrée décrivant une très longue ligne droite dans un référentiel galiléen et un train circulant avec une vitesse élevée et constante le long de cette voie ferrée. On place des observateurs régulièrement espacés tout le long de la voie ferrée et des voyageurs se trouvent également dans le train. On suppose que, la voie ferrée se trouvant dans un référentiel galiléen, toutes les horloges (disposées le long de la voie près des observateurs) qui ont été synchronisées le demeurent. Enfin, la voie ferrée étant une longue ligne droite et le train ayant une vitesse constante, toutes les horloges situées dans le train qui ont été synchronisées le demeurent.

Plus le temps passe, plus l’écart va augmenter entre les horloges situées dans le train et celles situées le long de la voie ferrée. Par la pensée, il n’est pas interdit d’imaginer une voie ferrée si longue que l’écart atteigne une minute, une heure, un jour. Que signifient ces écarts, si l’on s’imagine qu’en face d’un voyageur dans le train il y aura toujours un observateur le long de la voie ferrée ? Un écart d’une heure ou d’un jour signifie-t-il que l’observateur ne va plus voir le train qui se trouve « ailleurs » sur l’axe des temps. Si l’on accepte que l’horloge de la voie ferrée devant laquelle est passé le train en début de voyage reste synchronisée avec une horloge située très loin d’elle toujours le long de la voie ferrée, alors on peut considérer qu’il est aussi légitime d’utiliser cette dernière pour comparaison avec les horloges dans le train quand celui-ci passe devant que la première horloge. Ainsi il n’est plus besoin que le train fasse demi-tour comme la fusée du jumeau pour comparer ses horloges avec la première horloge de la voie ferrée.

Et malgré cela, le train et l’observateur de la voie ferrée devant lequel il passe sont toujours dans le même présent car le contact visuel est possible et même un léger contact physique peut avoir lieu avec un objet le long de la voie ferrée (une feuille d’un arbre qui effleure le train par exemple).

D’où le paradoxe : comment une horloge dans le train peut-elle avoir plusieurs heures de différence avec les horloges de la voie ferrée et donc être « dans un autre temps » et également que le contact visuel et même physique soit en permanence possible ?

 

L’interprétation proposée par la théorie du Référentiel Privilégié est la suivante : les horloges du train et celles de la voie ferrée indiquent bien des heures différentes. Cependant cet effet combiné au fait que la période réelle, physique des horloges dans le train est différente de celle des horloges le long de la voie ferrée, car elles sont altérées de par leur vitesse par rapport au Référentiel Privilégié, a pour conséquence que le train et la voie ferrée sont en permanence dans le même présent (voir paragraphe 4.4).

 

En plus de cette expérience, il est intéressant de citer le cas de deux « objets » en contact permanent, mais pourtant en mouvement l’un par rapport à l’autre. Le contact permanent maintenu entre les deux objets montre qu’ils sont continuellement dans le même présent même si les atomes du premier objet vibrent à une fréquence différente de celle des atomes du second objet.

Comme exemples de contact glissant permanent avec mouvement, on peut citer :

  • un bobsleigh, des patins à glace en contact et en mouvement par rapport à la glace ;

  • des skis, un surf, une luge en contact et en mouvement par rapport à la neige ;

  • les caténaires d’un train en contact et en mouvement par rapport aux câbles électrifiés.

4.6.2 Expérience dans le cadre de la relativité générale

L’expérience que je vais proposer dans le cadre de la relativité générale est peut-être encore plus troublante.

 

La relativité générale affirme que le temps propre t0 s’écoule d’autant plus lentement que le potentiel de gravitation est grand en valeur absolue selon la relation suivante :

où  est le potentiel de gravitation créé, à la distance r, par un corps ponctuel (ou étendu mais à symétrie sphérique) en théorie newtonienne et G est la constante de gravitation universelle.

 

Pour deux horloges situées à la surface de la Terre, mais à deux altitudes différentes h1 et h2 la différence de temps écoulé entre les deux horloges s’exprime de la façon suivante :

Comme pour la Terre, nous avons   nous pouvons faire l’approximation suivante :

 

Pour de faibles altitudes par rapport au rayon terrestre (h1 << RT et h2 << RT), nous pouvons écrire :

Enfin, en posant  l’accélération de la pesanteur et, en faisant l’approximation dt01 » dt, nous obtenons finalement l’expression suivante :  que l’on peut écrire également :

 

Prenons maintenant des rochers au bord de la mer à l’altitude h1 = 0 m et des rochers presque au sommet de l’Everest à l’altitude h2 = 8000 mètres.

On suppose que l’on dispose de deux horloges de durée de vie extrêmement longue dont l’une est placée près des rochers au niveau de la mer et l’autre est placée près des rochers à 8000 mètres.

Le tableau suivant donne l’écart de temps Dt = Dt02 - Dt01 qui augmente entre les deux horloges correspondant à de très longues durées Dt01 :

 

Remarque : les valeurs du tableau sont peu précises, seul l’ordre de grandeur est intéressant.

De façon très grossière la valeur numérique du rapport suivant est :

 

Faisons maintenant la dernière supposition, qui n’est pas la plus difficile à obtenir, qui est que les rochers au niveau de la mer soient exactement à la même longitude que l’Everest, par exemple à environ 1000 km au Sud de l’Everest, au Bengal en Inde donnant sur la baie du Bengal.

Dans environ 1,57 milliards d’années, les rochers proches du sommet de l’Everest auront un décalage de douze heures par rapport aux rochers au niveau de la mer c’est-à-dire que lorsqu’il sera midi pour les uns, il sera minuit pour les autres. Or tous les rochers se trouvant à la même longitude, ils devraient tous voir le Soleil au zénith en même temps.

Tel est le paradoxe de la mer et de la montagne après une très longue durée !

 

Il est également possible de se poser la question sur un décalage même d’une heure entre les deux points au bout d’environ 131 millions d’années.

Les deux points sont séparés d’environ 1000 km à vol d’oiseau qui peuvent donc être parcourus largement en moins d’une seconde par la lumière (ou par les ondes électromagnétiques d’une transmission radio entre deux personnes).

Que signifie alors que les deux points sont séparés temporellement d’une heure ?

 

Remarque importante : je ne remets pas en cause que l’horloge au sommet de l’Everest et celle au niveau de la mer indiquent bien des heures différentes très longtemps après avoir été synchronisées.

De nombreuses expériences de plus en plus précises ont prouvé qu’un décalage temporel s’établit entre deux horloges atomiques soumises à des potentiels de gravitation différents.

 

Cependant, il me semble que, même si les équations fournies par la théorie de la relativité générale sont correctes et donnent des résultats numériques en accord avec l’expérience, l’interprétation physique correcte du décalage temporel subi par deux horloges n’a pas encore été complètement trouvée que ce soit en relativité restreinte ou en relativité générale.

 

L’interprétation proposée par la théorie du Référentiel Privilégié est la suivante : l’horloge au sommet de l’Everest et celle au niveau de la mer indiquent bien des heures différentes. Cependant cet effet combiné au fait que la période réelle, physique de l’horloge au sommet de l’Everest est différente de celle de l’horloge au niveau de la mer car elles sont altérées de façon différente par deux potentiels de gravitation différents, aboutit au fait que le sommet de l’Everest et la surface de la mer sont en permanence dans le même présent.

4.7 L’espace et le mouvement sont fondamentaux, inversion Temps/Mouvement

 

Dans la vie de tous les jours, nous pensons que l’espace dont nous mesurons des distances et le temps dont nous mesurons des durées sont « premiers », fondamentaux.

Si un objet se trouve à une position spatiale M0 à un instant t0 puis se trouve à une autre position spatiale M1 à l’instant t1, nous en déduisons qu’il y a eu mouvement avec une vitesse moyenne .

Par exemple, lorsque nous nous rendons d’une ville à une autre en voiture, nous nous informons sur la distance entre les deux villes (par exemple 100 km) puis nous mesurons la durée du voyage lorsque nous l’effectuons (par exemple 1 heure) et nous en déduisons une vitesse moyenne de 100 km/h.

En faisant cela, ce dont nous n’avons pas vraiment conscience est que nous avons mesuré la durée du voyage grâce à une horloge, une montre ou un chronomètre qui sont le siège de mécanismes ou de phénomènes physiques présentant des mouvements périodiques (il est possible de descendre jusqu’au niveau des vibrations des atomes). Ainsi, pendant le mouvement de la voiture, a eu lieu également le mouvement de nombreux phénomènes physiques périodiques.

Ainsi, dans ma vision de la physique, le temps n’est pas « premier », ni fondamental. Ce qui est premier est le mouvement d’entités dans l’espace donnant lieu à des phénomènes physiques périodiques qui sont également basés sur le mouvement.

Tous les phénomènes physiques, avec la sous-classe très importante des phénomènes physiques périodiques, sont basés sur des mouvements dans l’espace.

 

Autrement dit, le cadre de la physique n’est pas l’espace et le temps dans lequel ont lieu des phénomènes physiques.

La « physique », notre « Univers » seraient plutôt de l’espace dans lequel ont lieu des phénomènes physiques et grâce au mouvement, à l’évolution de ces phénomènes physiques, l’homme en a déduit une notion de temps bien pratique mais inventée par lui.

 

Ce qu’apporte de plus le présent ouvrage est l’affirmation d’une simultanéité absolue et donc que tous les phénomènes physiques de l’Univers évoluent dans le même « présent permanent ».

 

Ainsi, il n’y aurait plus besoin de faire appel, d’imaginer ou d’affirmer l’existence :

  • du chronon, unité de temps indivisible. Au-dessous de cet intervalle de temps, un photon ne pourrait s’engager dans une quelconque interaction (« Pour la science », novembre 2010, n° 397, page 86) ;

  • de « particules du temps » ou « atomes du temps » qui donnent une vision discontinue du temps de la physique (« Pour la science », novembre 2010, n° 397, page 31).

 

Enfin, j’ai déjà écrit que le « champ de créatons » serait l’équivalent de l’espace-temps de la Relativité générale mais en fait, le « champ de créatons » serait plutôt un « espace-mouvement » ou également « espace-énergie » le créaton étant le quantum d’énergie de l’Univers.

 

C’est pour cette raison que dans la Relativité générale, on peut relier le tenseur  (faisant intervenir le tenseur de Ricci Rij qui est une contraction du tenseur de courbure ou tenseur de Riemann-Christoffel, la courbure riemannienne scalaire R qui est une contraction du tenseur de Ricci et le tenseur métrique gij) avec le tenseur impulsion-énergie Tij.

 

Inversion Temps/Mouvement

Je finirai ce paragraphe par une dernière réflexion.

Certains auteurs et scientifiques écrivent que le Temps est ce qui fait qu’une rivière coule, que le sable s’écoule dans un sablier, qu’un pendule oscille, que le Soleil parcourt le ciel, que la Terre poursuit sans cesse sa course autour du Soleil, etc.

En fait, je pense que l’Homme a réalisé une inversion mentale : c’est parce que la rivière coule, que le pendule oscille, que la Terre tourne autour d’elle-même et du Soleil, que l’Univers est le siège de mouvements innombrables, que l’Homme a inventé la notion de temps qui est une notion induite et non pas fondamentale.

 

Le discours est similaire avec l’argent : ce n’est pas l’argent qui donne une valeur aux choses (voiture, téléviseur, maison, …), ce sont les choses qui induisent une valeur à l’argent qui leur est associé.

L’argent n’est pas premier, il a été inventé par l’Homme pour comparer la valeur des différentes choses et faciliter les échanges, tout comme le temps permet de comparer les durées des phénomènes physiques et les périodes des phénomènes physiques périodiques (battements du cœur, oscillations d’un pendule, …).

4.8 Existence physique du Soleil à l’instant présent

 

Richard Feynman va jusqu'à écrire dans Six not so easy pieces page 101 :

« What we mean by “right now” is a mysterious thing which we cannot define and we cannot affect, but it can affect us later, or we could have affected it if we had done something far enough in the past. When we look at the star Alpha Centauri, we see it as it was four years ago; we might wonder what it is like “now”. “Now” means at the same time from our special coordinate system. We can only see Alpha Centauri by the light that has come from our past, up to four years ago, but we do not know what it is doing “now”; it will take four years before what it is doing “now” can affect us. Alpha Centauri “now” is an idea or concept of our mind; it is not something that is really definable physically at the moment, because we have to wait to observe it; we cannot even define it right “now”.  »

 

Je comprends tout à fait ce que veut dire Richard Feynman, mais je m’oppose fortement au fait que la physique moderne (la Relativité d’Einstein pour être plus précis) nous empêche de penser, de considérer n’importe quel astre de notre Univers à l’instant présent (« right now »). Ce n’est pas parce que nous ne pouvons pas observer Alpha du Centaure tel qu’il est à l’instant présent qu’il n’est qu’une idée ou un concept de notre esprit.

Il me semble que cela est encore plus frappant lorsque l’on parle du Soleil dont la lumière met environ huit minutes pour nous parvenir. En effet, cette durée de huit minutes est assez longue pour avoir le temps d’une réflexion poussée ou d’une discussion animée, et assez courte pour pouvoir connaître, huit minutes après le début de la réflexion ou de la discussion, l’état du Soleil tel qu’il était au début de la réflexion ou de la discussion.

 

En fait, après une période d’observation du Soleil d’une dizaine d’heures pendant laquelle pour chaque temps présent il était impossible de connaître l’état présent du Soleil mais l’état du Soleil tel qu’il était environ huit minutes plus tôt, il est possible de dresser un bilan et de reconstituer ce qu’a été l’état du Soleil à chaque instant présent de l’observateur terrestre.

Bien plus qu’un bilan dressé « après-coup » (ce qui ne contredirait pas Richard Feynman lorsqu’il écrit que nous devons attendre pour observer Alpha du Centaure et le définir physiquement), cela signifie qu’au moment même de chaque « instant présent » de l’observateur terrestre, le Soleil avait une existence physique bien définie.

 

La Terre et le Soleil existaient il y a un million d’années et on peut supposer qu’ils existeront encore dans un million d’années. Par conséquent, pour un observateur situé sur la Terre avec son propre référentiel espace-temps, à l’instant présent situé au milieu de la plage temporelle [-1 million d’années, +1 million d’années] il est possible de concevoir que le Soleil existe et qu’il est le siège de phénomènes physiques, même s’il nous est impossible de l’observer.

 

Philosophiquement et physiquement, je m’oppose à l’affirmation qui prétend que ce qui n’est pas observable par l’homme à l’instant présent n’est qu’une idée ou un concept de notre esprit.

La connaissance de la réalité, même « après-coup », n’en demeure pas moins l’unique vérité.

Ce n’est pas parce qu’il est impossible à l’homme d’observer et de connaître certaines réalités physiques que ces réalités n’existent pas.

Enfin, le point crucial n’est pas de savoir si l’on peut observer et définir Alpha du Centaure à l’instant présent, mais bien de savoir si Alpha du Centaure existe physiquement à l’instant présent.

4.9 Conclusion

 

Ce chapitre a essayé de montrer les points suivants :

  • il existe un temps privilégié ;

  • le temps est une illusion. Le sentiment de l’existence du temps nous vient principalement des phénomènes physiques périodiques que j’appelle PPP ;

  • les effets dus au mouvement d’une horloge par rapport au Référentiel Privilégié ou à la présence d’un champ de gravitation dans lequel elle est plongée sont réels et physiques et modifient physiquement sa période ;

  • dans le cadre d’une horloge en mouvement à la vitesse V par rapport au Référentiel Privilégié, nous avons :

    • le nombre de pulsations, cycles ou périodes comptées à partir d’un instant t0 arbitraire est donné par la formule où Nrepos est le nombre de pulsations que l’on compterait si l’horloge était au repos par rapport au Référentiel Privilégié et . Ce nombre de périodes N est l’information fournie par l’horloge et correspond à ce qu’Einstein appelle le temps propre dt0 en Relativité restreinte . Cet aspect correspond à la vision d’Einstein du temps ;

    • la période de l’horloge subit une dilatation physique selon la formule où Trepos représente la période de la même horloge au repos par rapport au Référentiel Privilégié. Cet aspect affirmant un changement réel, physique de la période d’une horloge correspond à la vision de Lorentz ;

    • quelle que soit la vitesse de l’horloge, le nombre de périodes comptées fois la valeur de la période est toujours constant et égal au TEMPS ABSOLU .

  • dans le cadre d’une horloge placée dans le champ de gravitation d’un corps de masse M à la distance r par rapport au centre du corps, nous avons :

    • le nombre de pulsations, cycles ou périodes comptées à partir d’un instant t0 arbitraire est donné par la formule où N¥ est le nombre de pulsations que l’on compterait si l’horloge était située à une distance infinie du corps et . Ce nombre de périodes N est l’information fournie par l’horloge et correspond à ce qu’Einstein appelle le temps propre dt0 en Relativité générale

    • la période de l’horloge est donnée par la formule où T¥ représente la période de la même horloge située à une distance infinie du corps ;

    • quelle que soit la force du champ de gravitation dans lequel se trouve l’horloge, le nombre de périodes comptées fois la valeur de la période est toujours constant et égal au TEMPS ABSOLU .

 

Quelle que soit leur vitesse, quelle que soit la force du champ de gravitation dans lequel elles se trouvent, toutes les horloges de l’Univers vérifient : .

 

Une analogie qui est faite avec des règles placées sur la circonférence d’un disque en rotation permet de supposer l’existence d’un espace absolu même si l’espace physique est bien celui de la relativité et celui défini par le champ de créatons. Il faut cependant souligner que l’espace absolu est un concept de l’esprit et n’existe pas physiquement.

 

Des arguments donnés sous la forme d’une expérience en relativité restreinte ainsi qu’une expérience en relativité générale essayent d’appuyer le fait que toutes les horloges de l’Univers, bien que battant à des rythmes différents, battent toutes à l’instant présent et qu’ainsi tous les événements de l’Univers simultanés dans le Référentiel Privilégié se déroulent dans un temps présent unique.

 

Un plaidoyer tente de montrer que le temps n’est pas une notion fondamentale mais déduite de la notion de mouvement et qu’ainsi on devrait utiliser le terme « d’espace-mouvement » plutôt que celui « d’espace-temps ».

 

Enfin, en partant d’un texte de Richard Feynman qui affirme que l’état physique d’un astre à l’instant présent n’est qu’une idée ou un concept de notre esprit, j’utilise le cas du Soleil pour montrer que l’élément essentiel est l’existence même du Soleil à l’instant présent.

Et si le Soleil existe à l’instant présent, alors il possède un état physique bien déterminé.

Philosophiquement et physiquement, je m’oppose à l’affirmation qui prétend que ce qui n’est pas observable par l’homme à l’instant présent n’est qu’une idée ou un concept de notre esprit.

Même ce qui est impossible à être observé par l’Homme peut avoir une existence physique bien réelle.

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© 2015 créé par Olivier Pignard

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