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L'irréversibilité

L'irréversibilité du temps ?

Une illusion - ou croyance caduque - qui provient de l'idée que le passé et le futur seraient uniques !

L'un des plus grands mystères de la physique moderne repose sur le fait que ses équations fondamentales sont réversibles par rapport au temps, ce qui impliquerait à priori que tout ce qu'on observe dans la nature devrait pouvoir se produire à l'envers. Or on observe jamais un bol de café au lait se "démélanger" pour séparer le lait du café, ni les gaz émis par une voiture surgir de l'environnement pour pénétrer à l'intérieur d'un tuyau d'échappement, ni les mille morceaux éparpillés d'un verre cassé se rejoindre pour reformer le verre intact, etc.

L'explication majoritairement donnée par les physiciens pour expliquer pourquoi nous n'observons jamais ce type de phénomènes, qui ressort de la magie des vidéos que l'on projette à l'envers, est purement emprique: l'entropie d'un système isolé ne peut qu'augmenter mais jamais diminuer. L'entropie est la mesure du désordre d'un système. Plus ce système est ordonné, plus son entropie est faible. Un verre intact est ainsi beaucoup plus ordonné que l'ensemble de tous ses morceaux éparpillés, et un bol de café au lait est infiniment plus désordonné que lorsque le café n'est pas encore mélangé au lait...

Le problème de cette loi d'entropie croissante est qu'il ne s'agit pas d'une loi fondamentale mais d'une loi dérivée, issue de calculs statistiques respectant les équations de la physique pour démontrer que l'entropie devrait toujours augmenter dans l'univers global. Si donc elle diminue localement, c'est parce qu'elle augmente ailleurs dans une plus grande proportion. Mais avec des équations réversibles, ce constat est valable dans les deux sens du temps. L'entropie devrait donc aussi augmenter globalement dans le sens inverse du temps, or ce n'est pas du tout ce qu'on observe, car lorsqu'on remonte très loin dans le passé jusqu'au big-bang (c'est à dire jusqu'au moment où l'univers est tellement rapetissé qu'on peut l'englober - le modéliser - dans sa totalité), on observe un univers beaucoup plus ordonné que prévu par les calculs.

Face à cette mystérieuse contradiction qui gène beaucoup les physiciens, lorsqu'on renverse le temps pour prévoir le passé d'un système à partir de la connaissance de son présent, on est obligé de tenir compte de conditions "initiales" très ordonnées qu'il serait normalement extrèmement improbables d'atteindre naturellement (statistiquement). On est donc obligé de forcer un système à évoluer à l'envers vers un état extrèmement improbable en imposant purement et simplement de telles conditions. C'est cette obligation de prise en compte de conditions initiales très improbables qui dérange. En effet, on a pas du tout l'habitude de prendre en compte des conditions finales, à fortiori encore moins improbables, lorsqu'on cherche à prévoir l'avenir d'un système dans le sens normal du temps.

On s'aperçoit ainsi que le seul argument valable avancé par la physique pour expliquer la Flèche du Temps (ou l'irréversibilité apparente) ne réside pas dans les équations mais dans l'imposition de conditions initiales exceptionnellement ordonnées de l'univers. Il n'en a pas fallu plus à certains physiciens pour envisager, toujours en vertu de la réversibilité des équations de la physique, la possibilité d'imposer à l'univers certaines conditions finales ! On ne voit pas en effet pourquoi l'on aurait le droit de défier la statistique dans le sens inverse du temps et continuer de s'interdire de le faire dans le sens normal. Encore faut-il tout d'abord combattre le dogme de l'irréversibilité interdisant de faire la même chose dans les deux sens du temps.

En 2006, les physiciens Nielsen et Ninomiya publient ainsi un article très intéressant, qui démontre l'impossibilité de l'existence des processus irréversibles dans un certain type d'espace, ce qui leur ouvrira plus tard la voie pour invoquer la possibilité d'une rétrocausalité macroscopique, c'est à dire d'une influence du futur sur le présent.

Cet article est téléchargeable ici.

Peut-on cependant se satisfaire d'une explication qui consiste à dire que parmi tous les univers possibles, c'est à dire tous ceux qui peuvent être décrits par la physique, celui dans lequel nous vivons possède des conditions initiales excessivement improbables, voire les plus improbables possibles ? N'y a t-il pas une meilleure explication ?

Voici une meilleure explication: nous ne vivons pas dans un univers qui possède un seul passé et un seul futur. Nous vivons dans un univers qui possède des passés et des futurs multiples. La mécanique est insuffisante pour déterminer de quel passé nous provenons, tout autant que pour déterminer vers quel futur nous allons, car l'évolution des systèmes est indéterministe dans les deux sens du temps. Face à cet indéterminisme, il est nécessaire de rajouter aux lois de la mécanique des conditions initiales ET des conditions finales qui lui sont compatibles. Ce processus de sélection de l'un des passés ou de l'un des futurs probables parmi tous les possibles n'est en effet pas décrit par la mécanique actuelle.

Cette explication peut se traduire par la figure ci-dessus où les flèches orientées dans le sens du temps illustrent la multiplicité des passés (en bas) et des futurs (en haut), le présent correspondant à l'endroit de la figure où toutes les possibilités se rassemblent, donnant l'impression qu'une seule évolution déterministe semble être à l'oeuvre.

En conclusion, on peut dire que pour la théorie de la double causalité, fondée sur le concept d'un indéterminisme à l'oeuvre dans les deux sens du temps, la question de l'irréversibilité du temps est une question caduque. Il ne sert à rien de revenir en arrière par le calcul pour chercher à retrouver les conditions initiales d'un système, puisque ce calcul est impossible étant donné que ces conditions initiales sont par essence multiples. Il faut donc les imposer, purement et simplement, parmi toutes celles qui sont possibles.