Question sur la nature du temps

[Lortagem]

Bien je bonjour chers physiciens!

En premier lieu, je souhaite rassurer les administrateurs sur ma parfaite honnêteté intellectuelle quant à mon présent questionnement.

Si ladite question peut sembler idiote, soyez assurés que cette idiotie est due à mon incompétence et non à ma malice.

Sans plus d'introduction donc:

On apprends dès le berceau que la vitesse est la distance fois le temps, concluant ainsi aisément que t = d/v

Sur la base de cette formule simpliste on comprend que le temps est également à la division d'une écart de position (une distance étant ce qui sépare deux positions ; celle ci pouvant être nulle si les deux positions sont confondues) par un mouvement (la vitesse est le déplacement d'une position ; celle-ci pouvant être nulle si le déplacement est nul).

Donc plus la vitesse tend vers 0 plus le temps tend vers l'infini, plus la vitesse tend vers l'infini (physiquement : plus elle tend vers c) plus le temps tend vers zero, cela pour une même valeur d non nulle.

Cette première affirmation est plutôt logique et donne des résultats affligeants de banalités comme le déplacement d'une voiture, qui mettra plus de temps à parcourir une même distance si elle va doucement que si elle va plus vite (notre cher Lapalisse n'aurait pas mieux dit).

Mais les choses se compliquent: en effet si la distance = 0 alors le temps devrait être égal à 0.

Alors si on reprend la très médiocre analogie des voitures, cela marche pour une phrase parfaitement stupide du type "pour faire 0kms en voiture il faut 0 seconde". Vous me direz pas besoin de 25 lignes et d'un Nobel pour démonter cela.

Mais voici où je veux en venir: place donc aux questions!

1- Peut-on appliquer la même analogie à une particule élémentaire? Prenons l'exemple d'un électron: le "temps propre" d'un électron est ce qui se passe pour lui lorsqu'il se déplace (mouvement, vitesse) entre deux positions. Plus sa vitesse est importante (proche de c) plus son temps propre sera court. OK. Mais quid si il n'a plus de mouvement, plus de vitesse, plus de distance à parcourir, bref quid si on le fige? Alors là vous allez probablement sortir le principe d'incertitude (qui devrait d'ailleurs je pense être plutôt appelé principe d'indétermination) me disant qu'il n'est pas possible que l'électron ait une vitesse nulle et une position exacte (donc une distance à parcourir nulle, car plus de delta entre deux positions). d'où ma deuxième question.

2- Vu justement que le principe d'indétermination nous apprend que, fondamentalement, une particule ne peut avoir simultanément de position exacte et de vitesse nulle (nous serions alors capable de la localiser parfaitement), n'est-ce pas cette règle fondamentale (qui impose d'avoir soit une vitesse soit une position indéterminée) qui est à l'origine du temps?

3- Autrement dit, si un électron était figé dans l'espace (position unique, pas de mouvement, pas de déplacement, pas de vitesse) la notion même de temps aurait-elle encore un sens? (ce n'est pas une question du type "si ma tant en avait" on yakafokon pour les adeptes des réponses courtes condescendantes qui eux ont tout compris)

4- Autrement dit le temps n'est-il pas simplement la résultante du déplacement des particules, et donc non un phénomène fondamental, mais uniquement une propriété émergente du déplacement des particules et donc de la thermodynamique?

Merci!
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[Deedee81]

Salut,

1- Peut-on appliquer la même analogie à une particule élémentaire?

Oui, mais avec un bémol. Généralement une particule n'a pas de position bien définie (et donc la distance parcourue est également floue ainsi que sa vitesse).
Comme tu le fais d'ailleurs remarquer avec le principe d'indétermination (je préfère ce nom).

n'est-ce pas cette règle fondamentale (qui impose d'avoir soit une vitesse soit une position indéterminée) qui est à l'origine du temps?

Non, car il est possible de définir et même mesurer le temps sans avoir de mouvement.
Par exemple, la molécule d'ammoniac peut avoir deux formes : avec l'azote de part et d'autre du plan d'hydrogène. Appelons-les |L> et |G>.
Et il y a des états de type |L>+|G> et |L>-|G> où l'azote est des deux cotés à la fois.
Avec une transition de l'un à l'autre (sans déplacement de l'atome d'azote, sans mouvement, puisqu'il est des deux cotés à la fois dans les deux cas).
Cette transition prend un certain temps (et c'est même utilisé dans le maser à ammoniac, premier dispositif jamais créé exploitant l'effet laser mais avec des micro-ondes).
On a donc bien là un effet évolutif dans le temps sans mouvement.

Ceci invalide les points 3 et 4.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
un concept opérationnel est un concept défini formellement de telle manière à être éprouvé expérimentalement de manière directe ou indirecte.
un concept opérationnel est fondamental ( dans le sens où il a une pertinence physique) si sa définition est objectivement valide, c'est-à-dire valide indépendemment du référentiel.
Par exemple la longueur propre d'une règle est objectivement valide, par contre la longueur apparente de cette règle ne l'est pas.

Ainsi la vitesse coordonnée définie par (dl/dt) où dl est une longueur infinitésimale propre parcourue et dt la durée coordonnée écoulée dans le référentiel n'est pas un concept fondamental parce que dans les référentiels accélérés, les horloges de ce référentiels ne sont pas synchronisées aussi, si on consière un train accélérant, un observateur situé sur le quai calculera une vitesse coordonnée délirante parce qu'il divisera la longueur d'un wagon par la différence de durées affichées par deux horloges situées en tête et queue de wagon.
Par contre la célérité définie par (dl/dtau) est fondamentale parce que les calculs montrent que dans le cadre d'un train accélérant un observateur situé à quai calculant la durée de passage d'un wagon par la différence de durée affichée par sa montre sera la même que celle calculée par l'observateur du train qui voie défiler le quai.
La vitesse instantanée qui est cette célérité divisée par le facteur de Lorentz est donc également un concept fondamental par ce que cette vitesse instantanée est aux Noeuds ( vitesse aéronautique) ce que la célérité est aux kilomètres/heures.
une longueur propre et une durée propre sont tous deux des concepts fondamentaux; je ne sais pas ce que l'on peut en conclure sur leur nature ( inhérente ou émergente).
Cordialement,
Zefram

[invite54165721]

Et pourtant Alain Connes voit dans la non commutativité l'origine de la variabilité des mesures et de l'écoulement du temps.
mais le niveau du discours est stratosphérique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zefram Cochrane]

Bonjour Deedee
Einstein met en scène des batonnets infiniments rigides ( de longueur propre dl) et des horloges idéales ( battant un rythme infiniment rapide).
Si je visualise l'horloge de mémé, une horloge qui ferait tic-tac à une vitesse infiniment rapide aurait, à tout instant, son balancier à la fois en position tic et en position tac.
Ne peut on pas considérer qu'une particule dans un état de superposition quantique ( occupant simultanément 2 positions) est une particule vibrant à une vitesse infiniment rapide?

[Deedee81]

Zefram, attention, la question de Lortagem est dans le cadre de la mécanique quantique, pas dans le cadre de la relativité.

Ne peut on pas considérer qu'une particule dans un état de superposition quantique ( occupant simultanément 2 positions) est une particule vibrant à une vitesse infiniment rapide?

Non.
C'est très différent (par exemple lors d'une transition électronique entre deux orbitales, tu as bel et bien une oscillation de la position moyenne de l'électron a une fréquence identique à celle du photon émit/absorbé, ce qui est consistant avec la limite classique où un électron accéléré émet un rayonnement de freinage (ou l'absorbe). Tandis que que dans une simple superposition quantique tu n'as pas émission d'un rayonnement de freinage sinon l'atome d'hydrogène serait une vraie bombe atomique avec sont infinité d'états superposés de l'électron dans son état de base . Et la position moyenne peut être constante.
Rappelons aussi que les superpositions dépendent du choix totalement arbitraire des états de base de l'espace de Hilbert. Ce serait quand même étrange si la vibration dépendait d'un choix arbitraire du théoricien !!!!!
).

Et pourtant Alain Connes voit dans la non commutativité l'origine de la variabilité des mesures et de l'écoulement du temps.

Il parle de la non commutative des directions dans l'espace-temps (x, t). Et c'est lié à la signature de la métrique et donc au caractère particulier du temps.
Cette remarque est assez intuitive.

mais le niveau du discours est stratosphérique.

C'est peu de le dire. J'ai essayé de lire un (très gros) article de Cones sur la géométrie non-commutative.
Mon cerveau a fait BOUM à la deuxième page et j'ai dû laisser tomber.
Ca et la topologie algébrique, ça me dépasse.

[jiherve]

bonjour
mon miroir temporel tilte au vu du pseudo du #1!
JR

[Lortagem]

Avec une transition de l'un à l'autre

Je n'ai pas tout compris concernant les écarts type, par contre lorsque tu parles de transition, cela n’implique-t-il pas un déplacement?

Par ailleurs ton exemple est fondé sur des atomes, et donc non sur des particules élémentaires. Mais dans ton exemple les atomes d'azotes et d'hydrogènes sont eux constitués de particules élémentaires, qui elles sont constamment en mouvement.

Concernant l'invalidation du point 4, es-tu totalement catégorique? J'avais lu il y a belle lurette des articles d'un certain rovelli qui allaient dans ce sens.

@Zefram, rien compris....

[Deedee81]

Je n'ai pas tout compris concernant les écarts type

Heuuuuu.... personne n'a parlé d'écart-type ????

par contre lorsque tu parles de transition, cela n’implique-t-il pas un déplacement?

Pas nécessairement. C'est ça justement le problème. Il peut y avoir changement d'état sans changement de position.

Par ailleurs ton exemple est fondé sur des atomes, et donc non sur des particules élémentaires. Mais dans ton exemple les atomes d'azotes et d'hydrogènes sont eux constitués de particules élémentaires, qui elles sont constamment en mouvement.

Tu peux refaire la même réflexion avec les états du neutrino. Ca revient au même. Et là c'est une particule élémentaire.

De plus, la transition dans la molécule d'ammoniac ne dépend PAS des "mouvements" des particules internes.

Concernant l'invalidation du point 4, es-tu totalement catégorique? J'avais lu il y a belle lurette des articles d'un certain rovelli qui allaient dans ce sens.

Oui, catégorique sauf...... pour l'émergence, là tu as raison, mais là on entre dans un tout autre domaine, celui de la gravitation quantique. Et les justifications sont des millions de kilomètres plus loin que les arguments que tu as donné. C'est vachement compliqué.

@Zefram, rien compris....

[Zefram Cochrane]

Quest ce que tu n'as pas compris?
sur la question d'un concept fondamental en physique.
Prenons le concept temps :
définition : une durée est ce qui mesure le changement. tu ne peux rien faire si tu t'en tiens à cette définition seule.
définition 1 : La seconde est la durée de 9 192 631 770 période de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133
définition 2 : une durée propre est la quantité de Def1 secondes mesurée par une horloge atomique.
définition 3 : une durée coordonnée est la quantité de Def1 secondes calculé en faisant la différence entre lce qu'affiche deux horloges distantes A et B synchronisées.

Pour calculer la vitesse coordonnée d'un train par rapport à un quai de gare, un observateur dans un train ( qui connait la longueur du quai de gare ) lira l'heure affichée par l'horloge situé à l'entrée du quai puis l'heure affichée par l'horloge située à la sortie du quai et calculera une vitesse coordonnée égale à la longueur du quai divisée par la durée coordonnée (Tsortie - Tentrée).
un observateur sur le quai caculera la vitesse coordonnée du wagon en divisant la longueur du wagon par la durée coordonnée (Tqueue de wagon - Ttête de wagon) en supposant que les horloges en tête et queue de wagon sont synchronisées (ce qui n'est pas le cas dans un référentiel accéléré).

Par contre diviser la longueur du wagon (quai) par une durée porpre , c'est la vitesse de défilement du wagon (quai) pour l'observateur du quai (train) ou encore célérité, a un sens physique précis parce qu'on divise la longueur propre de wagon (quai) par une durée mesurée par la montre de l'observateur du quai ( train) lorsque la tête puis la queue du wagon (entrée sortie du quai ) passe devant lui.
Est ce clair jusque là?

[Lortagem]

Merci Deedee pour ces éclaircissements. En conclusion je viens donc de redécouvrir la gravité quantique à boucle, c'est pas rien! Quelqu'un aurait-il le tél des Nobels à me communiquer histoire que je tente ma chance?

En fait mon cher Zefram je ne comprends toujours pas pourquoi tu te focalises tout le temps sur les trains.... Ma question portaient sur la nature fondamentale du temps et l’hypothèse que le temps serait un phénomène non fondamental mais émergent de la thermodynamique. J'ai l'impression qu'au delà de ta passion ferroviaire, tu t'inscris constamment dans le cadre de la RR à travers la comparaison de temps propres observés depuis différents référentiels inertiels, bref pas grand chose à voir avec mon questionnement. Mais je prends bonne note de te consulter la prochaine fois que je prendrai le TGV.

[soliris]

4- Autrement dit le temps n'est-il pas simplement la résultante du déplacement des particules, et donc non un phénomène fondamental, mais uniquement une propriété émergente du déplacement des particules et donc de la thermodynamique?

Merci!

Est-ce que Heisenberg n'avait pas lié la mesure la mesure de la vitesse de l'électron ou sa position exacte, en fonction de la décision de l'observateur (en sous-entendu, bien sûr) de mesurer ceci ou cela.. ? Ce point mériterait d'être débattu.
Parce que je ne vois pas de référence à l'observateur en cette fin de votre (magnifique) exposé, Lortagem.

[invite54165721]

il semble que la perception d'un temps irreversible soit lié a une émission de chaleur. verre qui se brise sur le sol, petard qui explose etc. Avec les mvts reversibles de la physique classique (mvt des planetes etc) pas de chaleur dans cette histoire et le film a l'envers ne nous choque pas.

[soliris]

Ma question portait sur la nature fondamentale du temps et l’hypothèse que le temps serait un phénomène non fondamental mais émergent de la thermodynamique.

Il faut une sacrée intuition pour parler du temps thermodynamique.. et je dirais même le temps entropique.. AVEC LEQUEL nous, observateurs sommes en résonance. Avec comme conséquence d'avoir toujours l'impression que quelque chose nous échappe (principe de l'entropie), ou que n'importe quoi dans ce monde, parvient tôt ou tard à nous résister.

Les légendes racontent que nous sommes venus d'un monde néguentropique, mais cela -si c'est vrai- se passait il y a des milliers et des milliers d'années.

[Zefram Cochrane]

En fait mon cher Zefram je ne comprends toujours pas pourquoi tu te focalises tout le temps sur les trains.... Ma question portaient sur la nature fondamentale du temps et l’hypothèse que le temps serait un phénomène non fondamental mais émergent de la thermodynamique. J'ai l'impression qu'au delà de ta passion ferroviaire, tu t'inscris constamment dans le cadre de la RR à travers la comparaison de temps propres observés depuis différents référentiels inertiels, bref pas grand chose à voir avec mon questionnement. Mais je prends bonne note de te consulter la prochaine fois que je prendrai le TGV.

Je ne sais pas si tu as lu le livre de Marc Lachièze Rey ( Voyager dans le temps); mais il semble dire qu'au niveau des particules élémentaires le temps n'existerait pas du fait du manque d'interactions thermodynamique ( ce qui sous-entend une propriété émergente thermodynamique du temps )
Mais cela me semble contradictoire avec le phénomène d'oscillation des neutrinos (question ???)
Si le temps coordonnée n'existe pas, quand est-il localement du temps propre ?

Quand tu titres : "question sur la nature du temps" puis plus loin que la distance est le produit de la vitesse et du temps ( d'une durée en fait) il convient de préciser qu'est ce que tu entends par distance, vitesse et durée.
D'où mon intervention pour préciser que seules les concepts de distance propre ( longueur propre parcourue) , célérité ( facteur de Lorentz multiplié par la vitesse instantanée) et les durées propres sont des concepts fondamentaux car indépendants du référentiel considérés.

Il semblerait que la QLG semble décidée à faire "la peau" du concept temps en le désignant comme un concept émergeant comme la température ( dixit Carlo Rovelli dans et si le temps n'existait pas) mais en toute logique si le concept de temps propre était émergeant, le concept de longueur propre ne devrait-elle pas l'être également?

deuxièmement : le fait que la RR soit une théorie valide en elle même n'implique t'il pas que ses concepts fondamentaux le soient également (longueur propre ; durée propre, célérité )?

[Deedee81]

Je ne sais pas si tu as lu le livre de Marc Lachièze Rey ( Voyager dans le temps); mais il semble dire qu'au niveau des particules élémentaires le temps n'existerait pas du fait du manque d'interactions thermodynamique ( ce qui sous-entend une propriété émergente thermodynamique du temps )

Je ne connais pas ce livre (c'est un auteur tout ce qu'il y a de respectable en tout cas) et je suis favorable à l'hypothèse du temps thermique en gravitation quantique (*)..... mais la remarque ci-dessous me semble en effet tout à fait étrange.

(*) en gravité à boucles, il n'y pas d'espace et de temps mais juste des relations entre points. Et l'espace et le temps émergent (via les mousses de spins) de ce truc assez bizarre (difficile à vulgariser).


Pour ce qui est du temps, il est clair que pour bien comprendre (tant que faire ce peu) il vaut mieux étudier :
- le temps en physique classique et en métrologie
- puis en RR
- puis en RG
- puis en MQ
- puis..... en gravité quantique (là faut papillonner car il y a beaucoup de spéculation)
Et ça fait forcément énormément de choses à digérer.

[Lortagem]

Cher soliris, qu'est donc que cette histoire selon laquelle nous nous serions "venus d'un monde néguentropique il y a des milliers et des milliers d'années"?

Si je confesse ne point connaître le terme "néguentropique" (seraient-ce des négationnistes de l'entropie?....) l'expression "venue d'un monde" dans le contexte de notre discussion me semble au mieux hors sujet, sans parler de l'ordre de grandeur de "milliers d'années", qui relève plus de l'histoire voire de la géologie que de la variation improbable des lois de la physique....

Amouresupreme, ce que vous dites me parle et me fait plus penser à la flèche du temps qu'à la nature de ce dernier. En effet, le temps "n'avancerait-il" pas inexorablement à cause du second principe de la thermodynamique et l’augmentation inévitable de l'entropie? Cela ne nous renseignerait pas sur ce "qu'est" le temps, mais plutôt sur ce que "fait" le temps.

Cher Zefram, vous posez de bien belles question mais pour lesquelles je n'ai pas de réponse. Notre cher Professeur81 serait lui à même d'y répondre avec la plus grande précision.

[Zefram Cochrane]

D'après l'image employé par Carlo Rovelli : la température d'un gaz dans une bouteille thermos est une mesure globale de l'énergie cinétique des particules qui la compose; mais si on se focalise sur une particule le concept disparaît (personnellement, cela me paraît discutable). Le temps en QLG serait pareil en ce sens que le concept émergerait des relations entre les particules élémentaires ( je ne sais pas si cette description est fidèle à ce que tu dis en (*) mais tu as probablement des précisions à apporter que je ne peux fournir).
Ma question est-ce que le temps émergeant est compatible avec le phénomène d'oscillations des neutrinos?

[Deedee81]

Cher soliris, qu'est donc que cette histoire selon laquelle nous nous serions "venus d'un monde néguentropique il y a des milliers et des milliers d'années"?

Soliris a parfois de messages, hummmmm, bizarre. Mais ici tout ce qu'il a dit a du vrai, je n'ai donc pas râlé C'est juste un peu trop lyrique.
(note que l'entropie étant croissante, forcément, dans un lointain passé elle était basse, ce qu'on peut qualifier de néguentropie par rapport à maintenant)

[Deedee81]

Ma question est-ce que le temps émergeant est compatible avec le phénomène d'oscillations des neutrinos?

Je n'avais pas compris ta question tout de suite, sorry.
J'aimerais bien savoir aussi (car je n'en sais fichtre rien. Il faudrait voir comment on implémente les neutrinos dans les boucles, ça c'est facile, avec leur oscillation, là je sais vraiment pas).

[azizovsky]

Je me demande est ce que le temps est une ''flèche''(représentation sur une droite....) ou une ''boucle''(représentation sur un cercle ...)?

[invite54165721]

pour la droite on laisse tomber, il y a de la courbure dans l'air.

[Deedee81]

Salut,

Je me demande est ce que le temps est une ''flèche''(représentation sur une droite....) ou une ''boucle''(représentation sur un cercle ...)?

Ne confond pas la carte et le territoire. La manière dont tu le représentes ne change rien à sa nature.

[azizovsky]

Quel est sa nature ? bonne journée ....

[Deedee81]

Quel est sa nature ? bonne journée ....

Facile : sa nature c'est le temps

Le mot "nature de" est probablement mal choisi. C'est mieux de parler de ses propriétés. Et je ne vais pas te faire l'injure de te décrire ses propriétés. C'est connu.

[invite54165721]

certains physiciens ont déja répondu il y a bien longtemps que sa nature est d'ordre thermique
d'autres comme connes que son origine est d'ordre quantique (non commutativité)

[Deedee81]

certains physiciens ont déja répondu il y a bien longtemps que sa nature est d'ordre thermique
d'autres comme connes que son origine est d'ordre quantique (non commutativité)

Oui, mais pas au niveau abordé ici. Et même au-delà, ça reste franchement spéculatif.

[invite54165721]

l'explication thermique me semble assez parlante et meme intuitive

[Deedee81]

l'explication thermique me semble assez parlante et meme intuitive

Oui, moi aussi.

Mais ça ne veut pas dire qu'elle est juste (même si je suis un boucliste et donc favorable à cette approche).
Et ça ne veut pas dire non plus que cette explication est adaptée ici, Lortagem n'abordait pas du tout la gravité quantique.

[invite54165721]

il me semble que le temps thermique est antérieur aux boucles. oublié par qui.