Mis à jour le 6 novembre 2023
Si la marche du temps (tic-tac) m'était comptée !
Le fonctionnement de l'univers est gouverné par l'ensemble des lois physiques. Ces relations déterminent l'ensemble des caractéristiques de la matière et de l'énergie de chaque parcelle de l'univers où qu'elle se trouve. Cet "édifice" n'est pas statique, il évolue. Nous avons coutume d'attribuer cette évolution au Temps. Il intervient, effectivement, dans la plupart des lois physiques sous la forme d'une variable énigmatique notée t. Que sait-on de cette variable ? Rien ou presque : on ne sait pas ce qu'elle représente, on ne sait pas la déduire d'autres variables, on sait seulement qu'elle ne peut qu'augmenter indéfiniment et, depuis la publication de la relativité restreinte, on sait que la simultanéité en des endroits différents n'existe pas et que la durée d'un événement peut prendre des valeurs différentes pour des observateurs différents, même si le paramètre temps (t) est le même dans toutes les lois physiques applicables dans tout l'univers.
Mais revenons à Albert Einstein et à ses théories de la Relativité : Une base de la Relativité, c'est que C célérité maximale des ondes électro-magnétiques dans le vide est une des principales constantes de la physique.
La Mécanique Quantique, autre théorie très féconde, découle du constat qu'à très petite échelle, la variation de l'énergie n'est pas continue mais se fait par Quanta (quantité finie non divisible).
Certains chercheurs actuels avancent l'Hypothèse que l'univers lui-même serait constitué, à très petite échelle, de grains indivisibles. Envisageons cette hypothèse et considérons une dimension caractéristique de ce grain d'univers appelons la δl. C ayant la dimension d'une vitesse nous pouvons déterminer un grain de temps δt = δl/C.
Interprétation : on vient ainsi de déterminer δt le grain (donc l'incrément) de temps applicable en un point de densité de masse et d'énergie moyenne de l'univers. Appelons le " temps instantané courant " (tic). Il apparaît alors que l'évolutivité de l'univers (l'écoulement du temps) est une conséquence de la taille du grain d'univers et de la valeur de C célérité des ondes électromagnétiques.
Cas particulier si C = 0 pas de flux électromagnétique donc pas d'énergie dans l'univers , alors δt = ∞ et le temps ne s'écoule pas.
L'équation de la relativité générale d'Einstein appliquée à l'univers tout entier en considérant toute la masse et toute l'énergie répartie uniformément peut s'approximer ainsi :
1/R ~ 8π G/C2 *D
où 1/R est la courbure de l'espace-temps et D la densité de matière et d'énergie.
Faisons l'hypothèse simpliste que l'expansion de l'univers est constante et donc qu'une distance d entre deux points de l'univers augmente linéairement avec le temps ce qui peut s'écrire :
d = H* tac où H est une constante et tac est le temps actuel cosmique c'est à dire celui que nous utilisons couramment.
Un volume de l'univers construit sur cette distance d aura pour mesure :
V = K *tac3 où K est une constante qui dépend de la forme du volume
on voit donc que ce volume sera nul au tac = 0 puis croîtra constamment jusqu'à sa valeur actuelle
V0 = K*A3 avec A = 13,7 Giga années (âge de l'univers)
Supposons que la valeur du cumul masse-énergie E-M de l'univers soit constante, on a alors :
D = E-M / K*tac3 et donc 1/R~ 8π G/C2 *E-M/K*tac3 ==> 1/R~ constante/tac3
Ce qui signifie que la courbure de l'univers varie comme l'inverse du cube du temps actuel cosmique, d'une valeur tendant vers l'infini au big bang à une valeur proche de 0 actuellement.
D'autre part, la relativité générale établit que les distances varient comme la courbure de l'espace-temps. Donc la dimension caractéristique du grain d'univers δl va varier comme la courbure de l'espace-temps en fonction de 1/ tac3 , d'une valeur tendant vers l'infini au Big bang à une valeur δl0 actuellement.
Le grain de temps δtic = δl/C = constante/C*tac3 variera donc de la même façon d'une valeur tendant vers l'infini au Big bang à sa valeur actuelle δtac = constante /C*A3.
Les lois physiques qui gouvernent l'évolution de l'univers restent applicables à tout moment entre le big bang et maintenant, par contre l'unité de temps, la seconde, est égale à un nombre donné N de grains de temps δtic et varie de la même façon.
Si nous observons au téléscope un événement durant une seconde à une époque d'âge
tac = 0,7 giga années, nous le voyons se dérouler avec le tac de notre époque pour lequel 1 seconde :
1 stac = N* constante/C*13,73
Alors que quand cet événement s'est déroulé, la seconde valait :
1 stic = N*constante/C*0,73
soit 1stic/1stac = (13,7/0,7)3 = 7497
On voit donc là que notre échelle de temps est trompeuse, l'évolution de l'univers autrefois très lente s'est considérablement accélérée. Le big bang s'est bien déroulé 13,7 milliards d'années avant aujourd'hui mais les premières secondes duraient une éternité.
Autre conséquence de cette approche : Considérons le cas d'une galaxie lointaine dont le centre est occupé par un trou noir super massif. Nous estimons sa distance à N Giga-années-lumières et en déduisons que l'image qui nous en parvient date de N milliards d'années de tac. En réalité, l'image que nous voyons est une illusion car la densité E-M de son centre est énormément plus élevée que celle de sa périphérie, de ce fait le tic de son centre est beaucoup plus ancien que celui de sa périphérie, nous voyons donc une chimère constituée d'un centre très agé et d'une périphérie d'age moyen qui n'a jamais existé en réalité.
Prenons un exemple : ET, un extraterrestre observe la voie lactée depuis sa planète, semblable à la terre, située à un million d'années lumière. Sagitarius A* situé au centre a une masse de 4,2 millions de masses solaires pour un rayon qui est 18 fois celui du soleil. ET sait que la lumière qui lui parvient à été émise 1 million d'années de tac plus tôt, durée qui correspond à un nombre P de grains de tac. Comparons les grains de tic de Sagitarius A* et d'une étoile comme le soleil :
La densité D de Sagitarius A* est 4,2*10 6/182 = 12963 fois celle des étoiles comme le soleil.
Les courbures de l'espace-temps et les δtic de Sagitarius A* et du soleil sont donc dans un rapport 12963. Leurs images qui parviennent à ET ne sont donc pas simultanitées.
Il faut voir là l'illustration du constat d'Eintein que la simultanéité est liée à l'observateur et n'a donc pas d'existence réelle.
Autre conséquence : plaçons nous dans une zone de l'espace loin de tous astres massifs, là ou le vide est le plus poussé. La densité de masse y est nulle, si la densité d'énergie y était nulle aussi, alors la courbure de l'espace-temps y serait nulle et le grain de tic aussi ce qui impliquerait une vitesse infinie pour tous les phénomènes physiques. Il est donc necessaire, pour cette raison que la densité d'énergie du vide n'y soit pas nulle et si l'on pouvait mesurer le grain de tic en un tel endroit, on pourrait en déduire la valeur de cette densité d'énergie à une date donnée de l'expansion de l'univers.
Christian Deluche
