Théories du temps

Le scientifique Hawking a synthétisé et développé le modèle temporel le plus réalisable à ce jour, à partir des théories de Newton et d'Einstein.

Le temps de Newton était séparé de l'espace, comme une ligne droite reliant le passé au futur. Photo : L'univers en bref/Stephen Hawking

Dans le livre"Principes mathématiques"Publié en 1687, Newton décrit le temps et l'espace comme un arrière-plan pour que les événements se produisent, et le temps ne peut pas affecter ces événements.

Le temps newtonien est linéaire, une ligne droite s'étendant du passé au présent. Mais si tel était le cas, alors l'univers aurait dû être créé à un moment donné, et pourquoi attendre si longtemps, presque infiniment, ce moment ? Autrement dit, « Qu'a fait Dieu avant de créer l'univers ? » écrit Hawking.

En particulier, si le temps est linéaire, pourquoi tout dans l'univers n'atteint-il pas l'équilibre thermique, où tout serait à la même température ? Par exemple, si l'on laisse une tasse d'eau chaude dans une pièce, sa température atteindra à un moment donné la température ambiante. Ce sont les questions que Hawking soulève dans son livre « L'Univers en quelques mots » à propos du temps newtonien.

Selon Emmanuel Kant, philosophe allemand, il s'agit d'une « antinomie de la raison pure » insoluble. Cependant, si l'on considère la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui combine le temps et les trois dimensions de l'espace pour former ce qu'on appelle l'« espace-temps », ces questions trouveront une solution.

Dans la théorie d'Einstein, l'espace-temps n'est pas séparé des événements, mais y participe. Tout objet doté d'une masse courbe l'espace-temps qui l'entoure, provoquant un effet gravitationnel. Cette propriété peut être visualisée comme une balle placée sur un coussin en caoutchouc représentant l'espace-temps. Sous son poids, la balle fait couler l'espace-temps qui l'entoure. Il est impossible de courber l'espace sans modifier le temps.

Ainsi, selon la relativité générale, l'espace-temps et l'univers sont liés. Hawking admet également dans son livre que le temps « a un début et une fin. Il est vain de se demander ce qui s'est passé avant le commencement du temps et ce qui se passera après, car le temps est alors indéfini. »

Le temps est en forme de poire. Photo : L'univers en quelques mots/Stephen Hawking

À partir de là, Hawking a déclaré que"le temps doit avoir une forme"Il a suggéré que ce n'était pas seulement la masse des objets qui déformait l'espace-temps, mais aussi l'énergie. L'énergie qui déformait l'espace-temps faisait que les rayons lumineux suivaient des trajectoires courbes et se rapprochaient.

Imaginez un cône de lumière, avec un observateur placé au sommet regardant vers le passé (puisque la lumière provenant d'événements lointains de l'univers met des années-lumière à atteindre l'observateur, il regarde en réalité vers le passé). Plus l'observateur est bas dans le cône, plus il verra de galaxies datant des premiers temps de l'univers.

Cependant, les scientifiques ont démontré que l'univers est en expansion, ce qui signifie que tout a dû naître très près les uns des autres et à une densité très élevée. Par conséquent, un observateur verrait un fond diffus se propager le long du cône de lumière.

Des expériences ont confirmé cette hypothèse. Les détecteurs ont détecté un spectre de rayonnement caractéristique de 2,7 K (-270 °C) atteignant la Terre, ce qui signifie que « le rayonnement doit provenir de régions où se trouvent des matériaux diffusant les micro-ondes », selon Hawking.

À partir de ces prémisses, Hawking a conclu que la lumière du passé atteignant la Terre le long d'un cône de lumière était autrefois courbée par une énorme quantité de matière. Cette quantité était suffisamment importante pour courber les rayons lumineux et les faire converger en un seul point.

Il s'agit de la singularité, où le Big Bang a créé l'univers actuel. Hawking pense que c'est aussi le point où le temps a commencé. Ainsi, le temps a la forme d'une poire, bombée au milieu et rétrécie aux deux extrémités.

Toujours selon Hawking, le temps prendra fin lorsque « les étoiles ou les galaxies s’effondreront sous leur propre gravité pour former des trous noirs ».

Selon VNE