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Accueil du site > Actualités > Technologies > L’espace-temps existe-t-il ?

L’espace-temps existe-t-il ?

Le temps n’était pas une préoccupation majeure pour les philosophes grecs, bien que la clepsydre ait été employée pour des usages pratiques (la durée n’étant pas le Temps). Tout au plus Aristote nous a-t-il légué une formule sibylline, le temps comme nombre du mouvement alors que les sages avaient en tête l’idée d’un temps cyclique. Les Grecs parlaient du monde sensible. Pour Descartes et Spinoza, ce fut le monde étendu. Bref, rien de plus que de dire, notre espace-temps, comme on dirait notre monde (sous-entendu, visible, manipulable, espace où l’on se déplace), mais ce qui mérite d’être mentionné, c’est la distinction entre la chose étendue et la chose pensante. Une vieille antienne ontologique qui resurgira mais je me tais. Depuis le 14ème siècle, la mesure du temps s’est généralisée. Un saut de trois siècles et Newton invente la théorie de la gravitation. Dans ce cadre, le temps et l’espace sont des références absolues permettant de positionner les corps matériels représentés par des points mathématiques. La chose étendue est devenue mesurable. La théorie de Newton inclut la gravitation, conçue comme une force. La mécanique rationnelle était sur les rails mais cette force qui suppose une influence à distance a intrigué pendant des siècles les physiciens et philosophes. La nouvelle cosmologie élaborée par Einstein n’a pas solutionné cette énigme bien que l’espace-temps de la physique mathématique ait été radicalement modifié, devenant courbe. D’autres questions sont apparues et même passées dans l’espace public avec la théorie du big bang et les nombreux ouvrages de vulgarisation édités depuis des décennies.

Ces questions de big bang, de boson de Higgs ou de matière noire ne doivent pas « noyer » d’autres réflexions sur l’univers. On rappellera une bonne formule de Einstein qui, examinant son œuvre relativiste, avait porté un jugement de valeur presque esthétique, voire platonicien, jugeant que l’équation relativiste était faite de deux blocs de qualité inégale. A gauche, les tenseurs géométriques gravés dans du marbre et à droite, le tenseur impulsion énergie fait d’un bois ordinaire. Einstein, peu avare de formules sibyllines et provocantes, considérait les masses de l’univers comme une maladie de l’espace-temps. Certes, mais qu’est-ce donc que cet espace-temps ; peut-il être pensé indépendamment des masses qui l’occupent (ou bien en sont une manifestation) ?

Si la cosmologie relativiste est utile pour faire les corrections permettant au GPS de donner la bonne position, elle livre aussi une connaissance sur l’univers mais cette connaissance n’est pas donnée par les formules mathématiques et encore moins les expériences. Voilà pourquoi les philosophes contemporains s’intéressent à la physique mathématique afin de trouver dans la théorie ce qui représente le réel et le cas échéant, d’imaginer la théorie qui décrit la réalité complète. La théorie quantique de Hilbert-Dirac et la cosmologie relativiste du premier 20ème siècle ont été supplantées par des formalisations plus audacieuses et englobantes. On l’a vu en examinant la théorie quantique algébrique des champs (AQFT) qui livre une conception de la « substance quantique ». Dans un autre contexte, Mioara Mugur-Schächter vient de proposer une seconde mécanique quantique. Et la cosmologie ?

La question de l’espace et du temps intéresse de près les philosophes de la physique dont les analyses et interprétations visent à bâtir une authentique philosophie de la nature basée sur les résultats scientifiques assorties de réflexions spéculatives sur le réel, son fondement, son essence. Un papier publié par David Baker illustre bien les controverses nées de l’interprétation de la cosmologie relativiste d’Einstein où une question d’ordre philosophique se pose : quelle est la nature exacte de l’espace-temps dans la relativité ? (Baker, spacetime substantivalism and Einstein’s cosmologic constant, Philosophy of Science, 72, 1299-1311, 2005)

Cette question sur l’espace-temps s’était déjà posée lorsque Newton acheva la théorie de la gravitation. Deux conceptions s’opposaient. Le relationnisme de Leibniz postule que l’espace-temps n’est donné que par le positionnement des masses qui sont en quelque sorte les pôles structurant de l’étendue matérielle. Pour Newton au contraire, l’espace-temps ne peut pas être conçu de cette manière car la gravitation impose qu’une action à distance puisse être réalisée. La solution consiste alors à faire de l’espace-temps un éther gravitationnel, sorte de fluide permettant l’influence des masses à distance mais qui n’est pas soumis à la gravitation. Cette controverse n’a pas été résolue depuis Einstein ni même actuellement car on trouve parmi les philosophes de la cosmologie des relationnistes et des substancialistes (traduction du terme substantivalism) n’hésitant pas à opter pour cette solution du fait de la gravitation qui dans la cosmologie d’Einstein comme dans celle de Newton, suppose une influence et donc un support « substantiel » permettant à cette influence de se réaliser. Juste deux précisions. L’ancienne controverse n’a plus cours mais elle est transposée sous une forme nouvelle sur la base des équations d’Einstein avec comme axe la question sur la nature de l’espace-temps. L’éther gravitationnel n’a rien à voir dans sa généalogie conceptuelle avec l’éther luminifère des physiciens pré-relativistes du 19ème siècle.

Baker défend la position substancialiste en appuyant son choix ontologique par les données empiriques conduisant à assigner à la constance cosmologique Λ une valeur non nulle. Cette constante avait été introduite par Einstein lorsqu’il voulu élargir son équation tensorielle à l’échelle de l’univers entier en lui donnant toute sa généralité, autrement dit, en la rendant compatible avec un univers statique ou pas. Cette constante est interprétée comme la densité d’énergie du vide. Et de même qu’il ne fallait pas confondre éther luminifère et éther gravitationnel, on distingue le vide quantique et le vide cosmologique qui en première approximation sont en correspondance avec leurs « ancêtres éthériques ». Cette distinction est opérante dans le domaine de la généalogie théorique. Car dans le domaine ontologique (physique plus métaphysique), on ne peut rien distinguer car on ne sait pas quelle est la réalité que représentée par ces deux concepts. Ce qui conduit Baker à conjecturer sur l’énergie cosmologique du vide comme conséquence d’un espace-temps qui est une substance et qui remplit l’univers, engendrant une extension (et même une courbure mais cela reste à discuter en analysant correctement la contribution de la constante Λ dans la courbure de l’espace-temps).

D’où la conclusion provisoire et plutôt rassurante. L’espace-temps est non seulement structuré mais aussi il repose sur un support substantiel et ne se réduit pas à des relations formelles entre « éléments » de l’univers. La « formation » de l’espace-temps n’est pas uniquement due aux masses mais à un « facteur substantiel » distinct des masses qui contribue dans une proportion donnée à engendrer l’espace-temps. Lequel n’est pas le seul « objet » de la cosmologie.

En effet, depuis les années 1970, un domaine spéculatif a été exploré, celui des trous noirs et des processus physiques qui pourraient s’y dérouler. Le trou noir est un objet théorique découlant des équations d’Einstein mais il peine à trouver sa signification physique. Ce qui n’a pas empêché les plus redoutables physiciens de conjecturer sur la dynamique du trou noir. Les physiciens ont conçu une vision holographique de l’information contenue à la surface du trou noir. Des théories aussi vertigineuses qu’inaccessibles, avec des mathématiques ésotériques. Néanmoins, on peut tenter de comprendre les enjeux « ontologiques » sur ces réflexions ardues concernant par exemple le sort des informations qui, d’après les déductions théoriques, ne disparaissent pas dans le trou noir. Ces dernières années, d’autres investigations ont été menées, conduisant à rapprocher la non séparabilité quantique avec la « mécanique holographique » des trous noirs. Elles complètent les résultats acquis dans le domaine très pointu de la théorie des cordes. Essayons alors d’en savoir un peu plus.

Lien lié à l’article

 http://philsci-archive.pitt.edu/1610/1/Substantivalism_CC_PSA.pdf

 


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14 réactions à cet article    


    • robin 15 novembre 2013 10:19

      Félicitations M. Dugué, pour une fois je pense avoir tout compris, et je note que vous n’avez employé que 4 fois le terme « ontologique » (je plaisante) .

      On pourrait par extension poser la question : « est-ce que l’espace-temps-matière -énergie existent en dehors des consciences humaines ou non qui le peuplent ? » puisque la mécanique quantique semble nous suggérer que son existence semble liée au fait qu’on l’observe (et donc qu’on le pense) ou non ?

      L’univers ne serait-il pas la « matrice » informatique résultant du consensus mental de l’ensemble des cerveaux qui le peuplent ?


      • Bernard Dugué Bernard Dugué 15 novembre 2013 10:27

        Le sujet est plus accessible et un peu plus familier C’est sans doute pour cela qu’il vous a paru compréhensible et pour moi, il a été plus facile à écrire que celui sur les antiparticules. La suite sera plus ardue. Sinon, le cosmos existe évidemment sans conscience observante puisqu’il existait il y a des millions d’années

        La question de la MQ est en suspens, du moins pour moi. Je crois que dans l’interprétation commune, il y a confusion entre expérimentateur et observateur

        Quant à l’univers, je crois qu’on est loin du compte avec les modèles disponibles mais il se peut que la cosmologie quantique apporte des surprises


      • robin 15 novembre 2013 10:44

        Par Bernard Dugué (---.---.231.212) 15 novembre 10:27

        Le sujet est plus accessible et un peu plus familier C’est sans doute pour cela qu’il vous a paru compréhensible et pour moi, il a été plus facile à écrire que celui sur les antiparticules. La suite sera plus ardue. Sinon, le cosmos existe évidemment sans conscience observante puisqu’il existait il y a des millions d’années
         ------------------------------------------
        Qu’est-ce qui vous permet d’affirmer la non présence de conscience observante il y a des millions, voire des milliards d’années ? Qu’est-ce qui vous dit que la structure du temps n’est pas cyclique invalidant la notion linéaire de passé et de futur ?


      • Hermes Hermes 15 novembre 2013 11:32

        Bonjour,

         pour aller dans le sens de Robin, et si le passé était aussi construit par conscience observante ?

        Dans ce cas le passé ne serait pas la preuve de l’existence d’un cosmos séparé de la conscience....

        Je crois que sur cette question, il n’y a rien de prouvable, ce qui signifie pas que ce soit vrai ou faux, car tout dépend des postulats de base du raisonnement. Le postulat scientifique est d’observer la chose et son évolution dans le temps. La chose a fini par invalider le postulat. Une autre civilisation posant d’autres postulats aboutirait sans doute à une invalidation in fine de son postulat, la conscience n’étant jamais réductible à ce que l’on arrive à représenter., toute représentation rationnelle étant soumise à l’incomplétude découverte par Goedel.

        Si la rationaité n’était qu’un des modes de notre sommeil ?
        Si je ne fait que représenter est-ce que j’existe ?

        Bon WE smiley


      • Bernard Dugué Bernard Dugué 15 novembre 2013 11:36

        Je m’en tiendrai à une rigueur ontologique en considérant la conscience observante et consciente d’observer comme une propriété de l’homme. Ensuite, il y a la perception, partagée avec d’autres espèces.

        Je crois comprendre le sens de votre question En fait, la cosmologie quantique pourrait donner la réponse ce qui permettrait de poser correctement la question. C’est assez étonnant, la cosmologie va découvrir peut-être autre chose que le cosmos... bon week end baigné par l’énergie des pléiades


      • @lbireo @lbireo 16 novembre 2013 01:07

        un personnage dans un de mes films préférés dit : « la science n’est que pures conjectures »

        le personnage est fictif, mais sa phrase me semble pleine de bon sens.

        tant que l’on aura pas percé tous les mystères de l’univers et de création, ils resteront des mystères, et donc inexplicables.

        des théories et des idées, on ne les compte même plus. et même si l’on avance petit à petit, c’est a l’a vitesse d’une fourmi essayant de faire 100 fois le tour du monde. et encore ! c’est peut-être insultant envers la fourmi.

        peu-être que tout ce que nous avons à faire, est d’attendre qu’un cerveau plus rapide que le nôtre apporte des réponses ?


      • JL JL 15 novembre 2013 11:20

        Le temps et l’espace sont des contenants qui satisfont notre besoin de mettre de l’ordre dans tout ça - c’est dans notre nature d’homme -, mais l’énergie existe bel et bien : ’Je pense donc je suis’’.

        robin ci-dessus fait dans le solipsisme.


        • foufouille foufouille 15 novembre 2013 11:29

          de nôtre point de vue, c’est sûr que le temps existe


          • Bernard Dugué Bernard Dugué 15 novembre 2013 11:39

            Je confirme

            J’allume le poste, il y a Carla Bruni sur le plateau, au bout de 15 secondes précisément, j’ai envie de jeter la télé par la fenêtre


          • foufouille foufouille 15 novembre 2013 20:08

            tu es résistant. je tiens pas aussi longtemps, sauf si elle est .......
             smiley


          • epicure 18 novembre 2013 02:16

            comme quoi le temps est relatif  smiley


          • christophe nicolas christophe nicolas 15 novembre 2013 23:02

            Alors, l’espace temps existe t-il ?

            Bonne question, en général, à la Fac, le professeur est assez embarrassé. Le mien, en DEUG A, à l’époque a été honnête en disant, vous savez « je n’ai pas encore tout compris ».

             

            Et bien il a raison. Voila l’explication. Les lois de Newton marchent très bien, vraiment bien. Pour mercure, il y avait une petite erreur que la relativité corrige. Pour l’électromagnétisme E et B se transforment en fonction de la vitesse de l’observateur mais il y a un quadrivecteur qui reste constant comme pour l’espace et le temps d’où le délire conceptuel généralisé depuis un siècle sur « l’espace-temps ». Lisez ceci : Théorie de lintrication et je vous explique.

            Lorsque les référentiels sont en mouvement, les densités d’interaction sont modifiées du fait d’une vitesse de la lumière qui varie légèrement, ceci entraîne des effets. La relativité d’Einstein corrige ce petit effet d’où l’espace temps car Einstein a posé la vitesse de la lumière constante ignorant le phénomène physique sous-jacent. Là où Einstein est très malin, c’est que cela lui permet de prévoir des résultats car les lois de la physique sont conservées par changement de référentiels Lorentzien. La mesure est prédite avec succès même si ce n’est pas le même phénomène physique car ce ne sont pas les mêmes interactions.

             

            Vous allez me dire qu’est-ce que ça change ? Oui, qu’est-ce que ça change ! Quand vous recevez un photon de l’autre bout de l’univers, c’est un problème d’interaction, pas de conservation des lois physiques, vous ne travaillez pas comme sur terre, du coup, vous vous plantez allégrement. Quand vous mesurez la brillance d’une étoile à 1 milliard d’année lumière, vous ne pouvez pas considérez que c’est un système isolé donc votre conservation des lois physiques doit être revue sinon, vous trouvez de la matière noire, de l’énergie noire et peut-être des trous noirs qui n’existent pas.

             

            La conclusion est fort simple, l’espace temps est un outil mathématique qui s’utilise dans un domaine de validité précis, la conservation des lois physique par changement de référentiels lorsqu’on s’intéresse à la mesure, c’est à dire l’effet physique. En réalité « l’espace temps » n’existe tout simplement pas, cela ne correspond pas à la réalité physique des interactions. La relativité marche parce que c’est une sorte de loi de conservation de l’énergie qui, pour être bien appliquée, nécessite une compréhension des phénomènes. Par exemple, s’il n’y a pas de réaction nucléaire, vous n’avec pas besoin de E=mc².

             

            Je sais, les forts en math vont changer la forme du hamiltonien pour l’antigravité et remathématiser le truc, mais c’est quand même moi qui ai trouvé en réfléchissant pas en faisant des math... Je me méfie, avec eux, dans 10 ans, je ne comprendrais plus ce que j’ai fait... ne vous en faites pas, je ferais des livres pour que tout le monde comprennent ce que les majors de Normale Sup auront rendus incompréhensibles... parfois par eux mêmes.

             

            Il m’a quand même fallu 20 ans pour tout remettre dans l’ordre, ils avaient mis la poussière sous le tapis.... Je rigole. Le truc c’est qu’on croit que les découvreurs font comme dans les livres. Pas du tout, ils ont tous fait comme moi, ça s’appelle de l’anti sélection naturelle, c’était tous des loosers de l’esprit de compétition car si j’ai bien compris, le dossier qu’on m’a fait m’enterrait grave. Normal, il a été fait par les « winners » qui dirigent la société depuis 30 ans et ont ruiné la France parce qu’ils tuent l’esprit de vérité qui fait gagner matériellement avec un temps de retard.

            Voici l’équation pour noter les élèves [Racine géométrique cubique de (A.I.T)] où A est amour dans le sens bienveillance (ne jamais confondre avec la sensualité), I est Intelligence, T est travail. Que de réformes à faire....

             

            Comme dit Edgard Morin, « il faut être gentil pour ne pas être perdu au lieu d’être sauvé...  » Mon vieux Edgard, il faut être vrai pour le salut, ce qui ne veut pas forcément dire être gentil, surtout par les temps qui courent, car l’amour prend une forme de reproche avec l’erreur et une forme d’avertissement avec ceux qui mentent, trichent ou manipulent, puis de châtiment à la fin. Evidemment le mensonge intentionnel est difficilement décelable.

            Il faut être bon avec les gens bons pour éviter l’enfer.


            • vesjem vesjem 16 novembre 2013 13:31

              @ l’auteur
              einstein cité 5 fois ; pour un faussaire , çà fait beaucoup

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