Le temps existe-t-il ?

La suppression du temps au profit de l'« espace-temps »

Depuis plus de cent ans, on a vu apparaître, tant en physique qu'en philosophie, des tentatives de caractériser le temps comme irréel, illusoire ou inexistant. Le 21 septembre 1908, lors de la 80^e assemblée des naturalistes à Cologne, lorsque le mathématicien et physicien Hermann Minkowski présenta son idée d'un continuum espace-temps à quatre dimensions, qu'Albert Einstein utilisa peu après pour formuler ses théories de la relativité, il commença par ces mots : « Messieurs ! Les conceptions de l'espace et du temps que je voudrais vous exposer sont issues de la physique expérimentale. C'est là que réside leur force. Elles ont tendance à être radicales. À partir de maintenant, l'espace en soi et le temps en soi doivent, tels des ombres, s'effacer complètement, et seule une sorte d'union des deux doit conserver son statut de réalité établie². » Minkowski présenta ensuite ce qui est depuis lors appelé le « continuum espace-temps » ou l'« espace-temps ». Il s'agit d'un espace mathématique à quatre dimensions pour des événements, qui sont définis par quatre nombres : trois (par exemple x, y et z) pour la position dans l'espace tridimensionnel et un quatrième (ct ou ict) pour l’instant concerné. Ce dernier nombre est d'un type particulier : alors que x, y et z sont des grandeurs spatiales, t représente le temps, ou plus précisément un paramètre t appelé « temps ». Celui-ci devient une grandeur spatiale (ct) lorsqu'il est multiplié par la constante c (vitesse de la lumière dans le vide). Grâce à cette astuce, il devient possible de réunir mathématiquement l'espace et le temps en tant que grandeurs spatiales de manière unifiée, pour former un « espace » à quatre dimensions construit à partir des composantes x, y, z et ct (ou ict). La définition de Minkowski, autrefois couramment utilisée, utilise ict avec l'unité imaginaire i = √-1 ; aujourd'hui, l'espace-temps est généralement défini avec le ct réel au lieu du ict complexe. Dans les deux cas, le rôle particulier de la composante ct ou ict a des conséquences sur la détermination des « distances » entre les événements dans cet espace-temps. En supposant que les effets des événements (considérés comme cause) ne peuvent jamais se propager dans l'espace plus rapidement que la vitesse de la lumière, on distingue différents types de distances entre les événements : « spatiales » lorsqu'aucune relation causale n'est possible entre deux événements, « temporelles » lorsque des relations causales sont possibles entre deux événements et « lumineuses » comme cas limite entre les distances spatiales et temporelles, lorsque les relations causales entre deux événements ne sont possibles qu'à la vitesse de la lumière. On part ici du principe que les relations causales sont des relations temporelles ou qu'elles les provoquent, et que les causes précèdent leurs effets dans le temps ou que les effets doivent suivre leurs causes dans le temps. Kant a eu besoin de la causalité pour expliquer la direction du temps ; dans l'espace-temps, la causalité permet de distinguer les relations spatiales des relations temporelles. Cependant, les quatre dimensions de l'espace-temps ont finalement un caractère spatial, dans la mesure où tous les points situés sur l'un des axes, y compris l'axe ct, sont compatibles entre eux en ce qui concerne leur existence simultanée, c'est-à-dire qu'ils coexistent, ce qui ne peut être affirmé pour les moments réels³.

Peter Christian Aichelburg, professeur émérite de physique théorique à l'université de Vienne, caractérise donc l'espace-temps comme quelque chose de fixe : « L'espace-temps est un peu comme un horaire, tout est prédéfini, immuable. Mais la manière dont on intègre l'aspect temporel dans l'horaire est toutefois arbitraire. Elle dépend de nous. »⁴ Albert Einstein était conscient que sa théorie avait une conséquence selon laquelle le temps devient une illusion. En 1955, un mois avant sa mort, alors que son ami Michele Besso venait de décéder, il écrivait dans une lettre de condoléances adressée à la femme et au fils de celui-ci : « Pour nous, physiciens croyants, la séparation entre le passé, le présent et l'avenir n'a que la signification d'une illusion, même si elle est tenace. »⁵