Comment le jeune et ambitieux Einstein s'est approprié la Relativité restreinte de Poincaré

plus exactement d’une
durée, en un point donné et dans un référentiel donné, reste une notion
immédiate tant pour le physicien que pour chacun. Cette mesure définit la durée
propre ; c’est la durée que mesure notre montre accrochée à notre
poignet. La durée propre d’un phénomène particulier, par exemple la durée de
vie d’une particule capable de se désintégrer, se conserve lorsqu’on passe d’un
référentiel dans un autre en mouvement par rapport au premier.
    La durée propre est un invariant dans une transformation de
Lorentz. L’invariance de cette durée est une autre manière de montrer que la
marche de deux horloges identiques, placées respectivement dans deux
référentiels en translation uniforme, reste toujours physiquement la même
conformément au principe de relativité.
    Mais le temps possède d’autres caractéristiques qui ne sont
pas prises en compte dans sa description relativiste. Nous allons voir que les
réflexions sur le temps ont encore un bel avenir.
     
    La quantification du temps ?
    Bien que le temps ne suspende pas son vol, selon le cher
désir de Lamartine, il ne peut être mesuré que par très petits intervalles
devenant, avec les progrès technologiques, de plus en plus étroits. Ainsi, lors
de la mesure du temps avec une horloge dont la plus petite unité serait le
milliardième de seconde, tous les phénomènes d’une durée inférieure à cette
unité seront considérés comme de même durée de sorte que le temps semble
discontinu.
    On peut donc se demander s’il existe une limite à ce qu’on
pourrait considérer comme l’intervalle minimum de temps, et imaginer « l’atome »
de temps, c’est-à-dire la quantité insécable de temps. Pour justifier une telle
hypothèse, il faudrait, par exemple, démontrer l’existence d’une fréquence
limite qu’aucun objet matériel ne puisse dépasser. Cette idée d’atomicité du
temps a déjà été évoquée mais aucune théorie n’est jamais venue l’étayer.
     
    Le temps est-il purement linéaire ?
    De son côté, la théorie des cordes, portant sur des
structures ultramicroscopiques, pourrait peut-être renouveler la réflexion sur
le temps bien au-delà de ce que fit la Relativité, en introduisant dans le
domaine de la physique un nombre de dimensions supérieur aux quatre
traditionnelles, trois d’espace et une de temps. Le fait que le temps, par
exemple, soit classiquement considéré comme linéaire serait une illusion, de
même qu’un fil très fin peut être considéré comme n’ayant qu’une dimension linéaire
alors que c’est en réalité un objet à trois dimensions, quelle que soit sa
finesse. Le temps pourrait alors posséder des dimensions supplémentaires à une
échelle ultramicroscopique.
    Mais l’une des faiblesses de la théorie des cordes est
cependant qu’elle présuppose un certain concept d’espace et de temps, fût-il à
plus de quatre dimensions. Or les notions d’espace et de temps ne sont que des
approximations, valables seulement aux grandes échelles, de concepts
organisateurs plus profonds, à l’œuvre dans le monde ultramicroscopique, et
dont la nature nous échappe encore. Dans une version améliorée les notions
familières de temps et d’espace deviendraient alors un produit, et non une
présupposition de la théorie des cordes.
     
    La flèche du temps
    Le temps possède une caractéristique bien particulière par
rapport aux variables d’espace. Comme certaines rues, le temps a un sens unique.
Le déroulement du temps n’est pas indifférent à une orientation privilégiée ;
il coule du passé vers le futur, et jamais l’inverse. On dit que la flèche
du temps marque cette distinction par rapport aux dimensions spatiales qui
n’ont pas de flèche. On peut parler d’une flèche psychologique du temps, selon
laquelle on a la notion du temps qui passe.
    Un autre aspect du temps est lié aux phénomènes
irréversibles. Par exemple, lorsqu’un morceau de sucre se dissout dans notre
tasse à thé, les molécules de sucre s’éparpillent dans le liquide. Il en résulte
un certain désordre qui va en augmentant au cours de sa dissolution. Cet
accroissement du désordre, baptisé entropie en thermodynamique, est lié
à la flèche du temps, indiquant une direction déterminée. La flèche
thermodynamique du temps est celle liée à l’accroissement d’entropie.
    Une réflexion à propos de la notion de température peut nous
permettre