Type de publics : Grand Public
Le temps : mesurable, réversible, insaisissable ?
La mesure du temps, ou plus exactement celle d’une durée, se fait grâce à des horloges atomiques dont l’exactitude peut atteindre une seconde sur plusieurs milliards d’années. Nous décrivons la façon dont s’effectue le transfert du temps qui permet la synchronisation d’horloges en différents points de la Terre ou de l’espace au milliardième de seconde près, ou même mieux.
Les relativités, restreinte et générale, ont bouleversé notre conception du temps et ont un impact considérable sur certains problèmes de la vie quotidienne comme l’utilisation du GPS. On abandonne l’idée d’un temps absolu, le temps devient multiple et insaisissable, et peut-être même une illusion.
Enfin la flèche du temps, ou l’irréversibilité, implique que les phénomènes physiques se déroulent toujours dans un sens déterminé, en relation avec la croissance de l’entropie. Cependant il est possible dans certaines conditions d’échapper à cette contrainte et de construire un temps réversible grâce aux miroirs à retournement temporel, dont nous décrivons les nombreuses applications pratiques.
Qu’est-ce que le temps ?
Le concept de temps est, en philosophie et en sciences, l’un des problèmes les plus ardus, l’un des plus malaisés à cerner ; il est bien plus difficile à appréhender que le concept d’espace, pourtant lui-même passablement difficile, du moins si l’on espère aller au fond des choses, au niveau ontologique. Cependant, intrinsèquement, nous avons tous présente à l’esprit cette notion de temps. Les secondes, les minutes, les heures, les journées, les semaines, les mois, les années, les décennies, etc nous sont familiers. Nous avons l’impression de savoir de quoi il retourne lorsque nous disons par exemple « comme le temps passe vite » ou « comme le temps m’a semblé long à t’attendre ».
La physique a entre-temps fait de grands pas dans la compréhension des lois qui gouvernent notre univers. Les modèles s’affinent. Il ne se passe pas de semaine sans qu’une avancée notable, une nouvelle théorie, une nouvelle découverte ne vienne s’ajouter à la construction théorique de son corpus, de son champ d’investigation. La dernière grande découverte a été la mise en évidence du boson de Higgs-Brout-Englert, cette particule intermédiaire – dénommée même « particule de Dieu » – qui donne de la masse aux autres particules.
Les apports récents de physiciens comme Stephen Hawking, Leonard Susskind, Julian Barbour, Carlo Rovelli, Etienne Klein, Lee Smolin et tant d’autres, sont venus s’ajouter aux concepts de temps développés depuis Héraclite, Démocrite, Aristote, Saint-Augustin, Galilée, Newton, Poincaré, Einstein, et tant d’autres philosophes.
Paradoxalement, alors que nous en savons plus, nous mesurons également d’autant l’étendue de notre ignorance à son propos.
L’essai philosophique présent se veut une sorte d’état des lieux de nos connaissances concernant le concept fragile et fuyant de temps.
La mesure du temps
L’apport de l’astronomie à la mesure du temps et de l’espace
La mesure du temps est difficile: nos sens n’en ont pas une perception objective et il faut donc trouver un phénomène naturel régulier pour quantifier l’écoulement du temps.
Cette recherche occupe les astronomes depuis l’antiquité.
Nous verrons que la cartographie, la mesure de la Terre et des distances sont très fortement liées à la mesure du temps.
Aujourd’hui, la précision de la mesure du temps a augmenté suffisamment pour que l’on constate que le temps n’est pas le même partout.
Les horloges atomiques mesurent précisément l’espace-temps
Depuis leur invention au milieu du 20ème siècle, les horloges atomiques se sont considérablement améliorées pour atteindre aujourd’hui des précisions exceptionnelles correspondant à une dérive d’une seconde au bout de 3 milliards d’années. De telles précisions sont nécessaires pour répondre à de grands enjeux de la recherche et des applications : tests des lois fondamentales de la physique, positionnement par satellites, synchronisation de réseaux, navigation, etc.
L’exposé présente différents concepts de mesure du temps, détaillera le principe de fonctionnement d’une horloge atomique et en décrira quelques applications majeures.
Le positionnement par satellite
Timekeeping: From the Sun to the Atomic Second
Synchronisons nos montres
Cours de Gérard Berry, Professeur au Collège de France, sur la synchronisation précise des horloges d’ordinateurs distants qui joue maintenant un rôle critique dans de nombreux nouveaux domaines d’application, allant des systèmes cyber-physiques contrôlant des objets ou des processus complexes à la réplication en temps réel de grandes bases de données distribuées, en passant par les grands réseaux de capteurs et d’actionneurs ou de gestion d’énergie.
Une fréquence peut-elle être instantanée ?
Logiciel / jeu « A Slower Speed of Light »
A Slower Speed of Light is a first-person game prototype in which players navigate a 3D space while picking up orbs that reduce the speed of light in increments. Custom-built, open-source relativistic graphics code allows the speed of light in the game to approach the player’s own maximum walking speed. Visual effects of special relativity gradually become apparent to the player, increasing the challenge of gameplay. These effects, rendered in realtime to vertex accuracy, include the Doppler effect (red- and blue-shifting of visible light, and the shifting of infrared and ultraviolet light into the visible spectrum); the searchlight effect (increased brightness in the direction of travel); time dilation (differences in the perceived passage of time from the player and the outside world); Lorentz transformation (warping of space at near-light speeds); and the runtime effect (the ability to see objects as they were in the past, due to the travel time of light). Players can choose to share their mastery and experience of the game through Twitter. A Slower Speed of Light combines accessible gameplay and a fantasy setting with theoretical and computational physics research to deliver an engaging and pedagogically rich experience.
⇒ Plus d’informations et téléchargement : http://gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light/