Imaginez que le temps passe à rebours. Les gens deviendront plus jeunes, pas plus âgés, et après une longue vie de rajeunissement progressif - oubliant tout ce qu'ils savent - ils meurent en tant que bébés. Nous avons observé un passage du temps similaire dans le héros du roman de Francis Fitzgerald "L'histoire mystérieuse de Benjamin Button". Mais, étonnamment, la direction du temps est également un problème auquel sont confrontés les cosmologistes.
Alors pourquoi le temps avance-t-il toujours? En sera-t-il toujours ainsi?
Le temps a-t-il un début?
Tout concept universel du temps doit en fin de compte être basé sur l'évolution du cosmos lui-même. Quand vous regardez l'univers, vous voyez des événements qui se sont produits dans le passé - il faut du temps pour que la lumière des étoiles nous atteigne. En fait, même l'observation la plus simple peut nous aider à comprendre le temps cosmologique: par exemple, le fait que le ciel nocturne soit sombre. Si l'univers avait un passé infini et était d'une étendue infinie, le ciel nocturne serait absolument brillant - rempli de la lumière d'un nombre infini d'étoiles dans l'espace, qui a toujours existé.
Pendant longtemps, les scientifiques, dont Albert Einstein, ont pensé que l'univers était statique et infini. Les observations depuis lors ont montré qu'il est en fait en expansion et en accélération. Cela signifie qu'il doit provenir d'un état plus compact, que nous appelons le Big Bang, ce qui implique que le temps a un début. En fait, si nous recherchons une lumière assez ancienne, nous pourrions même voir le rayonnement relique du Big Bang - le fond cosmique des micro-ondes. Cette prise de conscience était la première étape dans la détermination de l'âge de l'univers.
Mais il y a un hic, la théorie de la relativité spéciale d'Einstein montre que le temps est relatif: plus vous vous déplacez rapidement par rapport à votre ami, plus le temps sera pour vous plus lent par rapport à sa perception du temps. Ainsi, dans notre univers de galaxies en expansion, d'étoiles tournantes et de planètes tournantes, l'expérience du temps change: tout le passé, le présent et le futur sont relatifs.
Y a-t-il un temps universel?
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Il s'avère que puisque l'univers est en moyenne le même partout et en moyenne le même aspect dans toutes les directions, il y a un «temps cosmique». Pour le mesurer, il suffit de mesurer les propriétés du fond cosmique des micro-ondes. Les cosmologistes ont utilisé cela pour déterminer l'âge de l'univers; son âge spatial. Il s'avère que l'univers a 13,799 milliards d'années.
Flèche du temps
Nous savons donc que cette période a probablement commencé pendant le Big Bang. Mais une question demeure: qu'est-ce que le temps?
Pour trouver la réponse, nous devons examiner les propriétés de base de l'espace et du temps. Dans la dimension de l'espace, vous pouvez vous déplacer d'avant en arrière; les passagers en font l'expérience tous les jours. Mais le temps est différent, il a une direction, on avance toujours, et non l'inverse. Alors pourquoi la mesure du temps est-elle irréversible? C'est l'un des principaux problèmes non résolus en physique.
Pour expliquer pourquoi le temps lui-même est irréversible, nous devons trouver des processus dans la nature qui sont également irréversibles. L'un des rares concepts de ce type en physique (et dans la vie!) Est que les choses deviennent moins «soignées» avec le temps. Nous décrivons cela en utilisant une propriété physique appelée entropie, qui représente quelque chose d'ordonné.
Imaginez une boîte de gaz dans laquelle toutes les particules étaient initialement placées dans un coin (un état ordonné). Au fil du temps, ils auront naturellement tendance à remplir toute la boîte (état désordonné), et il faut de l'énergie pour ramener les particules à un état ordonné. C'est irréversible, c'est comme casser un œuf pour faire une omelette - une fois qu'il se décompose et remplit la poêle, il ne reprend jamais la forme d'un œuf. C'est la même chose avec l'univers: à mesure qu'il évolue, l'entropie totale augmente.
Il s'avère que l'entropie est un très bon moyen d'expliquer la flèche du temps. Et bien que l'univers puisse sembler devenir plus ordonné, pas moins - passant d'une mer sauvage de gaz chauds relativement uniformément répartis à ses débuts à des étoiles, des planètes, des personnes et des articles à temps - il est toujours possible qu'il se développe dans le désordre. En effet, la gravité, associée à de grandes masses, peut attirer la matière dans des états apparemment ordonnés - avec le désordre croissant qui, selon nous, aurait dû se produire, est en quelque sorte caché dans les champs gravitationnels. Ainsi, le trouble peut se développer même si nous ne le voyons pas.
Mais étant donné la tendance de la nature à favoriser le désordre, pourquoi l'univers a-t-il commencé dans un tel état ordonné? Ceci est toujours considéré comme un mystère. Certains chercheurs affirment que le Big Bang n'a peut-être même pas été le début, en fait, il peut y avoir des «univers parallèles» où le temps s'écoule dans des directions différentes.
Le temps sera-t-il écoulé?
Le temps a eu un commencement, mais sa fin dépend de la nature de l'énergie sombre qui le pousse à se dilater à un rythme accéléré. La vitesse de cette expansion pourrait éventuellement déchirer l'univers, le forçant à se terminer dans la grande déchirure; alternativement, l'énergie sombre pourrait se désintégrer, inversant le Big Bang et mettant fin à l'Univers dans une grande compression; ou l'univers pourrait simplement s'étendre pour toujours.
Mais l'un de ces scénarios futurs prendra-t-il fin dans le temps? Eh bien, selon les règles étranges de la mécanique quantique, de minuscules particules aléatoires peuvent momentanément tomber du vide - ce qui est constamment observé dans les expériences de physique des particules. Certains soutiennent que l'énergie noire peut provoquer de telles «fluctuations quantiques», créant un nouveau Big Bang, mettant fin à notre chronologie et en commençant une nouvelle. Bien que cela soit extrêmement spéculatif et hautement improbable, nous savons que ce n'est que lorsque nous comprendrons l'énergie noire que nous connaîtrons le sort de l'univers.
Alors, quel est le résultat le plus probable? Le temps nous le dira.
