Une brève histoire du temps

On mesure aujourd'hui la seconde de deux manières : soit d'après le temps que prennent les étoiles fixes pour réaliser une petite partie de leur rotation autour de la terre, soit d'après le temps que prend l’atome de césium pour réaliser un grand nombre de ses vibrations. Nous essaierons d'expliquer ce qui justifie l'emploi de ces deux mesures en apparence disparates. Comment parvient-on à comparer les durées entre elles ? Comment peut-on se donner une unité dans la mesure du temps ? Quelles caractéristiques les mouvements doivent-ils présenter pour fournir un bon critère du temps écoulé ?

Le triomphe des équations de la physique classique, notamment les lois de Newton, a laissé de côté la question cruciale de la flèche du temps. En effet, si le temps se caractérise bien par un certain ordre, c'est-à-dire une succession linéaire d'instants, l'expérience quotidienne nous montre qu'il possède aussi une certaine orientation irréfragable, celle qui va du passé vers le futur. Au XIXe siècle, la thermodynamique a laissé entrevoir un début de réponse à ce mystère. C'est ce que nous expliquerons à la lumière des dernières avancées de la physique moderne.

Le début du XXe siècle a connu deux grandes révolutions conceptuelles en physique : la relativité générale et la mécanique quantique. Toutes deux suggèrent une conception du temps radicalement différente de l'idée a priori intuitive que nous nous en faisons. Tandis que le temps relativiste s'écoule différemment en chaque endroit de l'univers, et pour chaque observateur différent, le temps quantique serait quant à lui discret, et non continu comme l'avons longtemps pensé...