Refondation de la physique. Les trois flèches du Temps

Notre époque arrive vers une fin. La science peut poursuivre ses développements techniques sans fin ou alors envisager, ce qui est complémentaire, de comprendre au plus près des choses ce qu’est la Nature, la matière, le cosmos, la vie, la conscience. En ce cas, il faut étudier l’option radicale visant à refonder toute la science en commençant par la physique puisque c’est cette discipline qui permet d’accéder aux réalités et principes universels. Toutes les sciences sont destinées à être refondées. C’est l’enjeu du 21ème siècle !

L’Etre et le Temps en question

Heidegger pensait que l’histoire de la philosophie occidentale s’expliquait par l’oubli de l’Etre. Et si l’histoire de la science occidentale reposait sur l’oubli du Temps ? En vérité, dans l’esprit de Heidegger, la philosophie n’a pas oublié l’Etre, mais s’est contentée d’une esquisse (celle de Parménide) pour ensuite l’abandonner. Il est intéressant, du point de vue heuristique, d’appliquer ce schéma à la science, avec un temps mal esquissé puis largement dessiné et incompris, plutôt qu’oublié. Les anciens se sont interrogés sur l’Etre, ou bien le Temps, mais ils ont laissé des traces approximatives et imprécises sur ce que sont le Temps et l’Etre. L’imprécision ne doit pas laisser penser que les anciens étaient imprécis. Ce n’est qu’une appréciation relative venant de notre époque où la précision et les détails foisonnent. Ce qui devrait nous permettre d’accéder à ces questions fondamentales sur l’Etre, ou du moins, sur le Temps qui est à la fois une notion et un paramètre déterminant dans les théories physiques et biologiques.

Le Temps figure dans la science comme une notion centrale comparable à l’Etre dans la philosophie mais la situation est très différente. L’Etre a été oublié parce qu’il ne se livre pas facilement et se trouve en quelque sorte hors de portée de la pensée alors que le Temps est une notion dont on fait l’expérience subjective, que l’on appréhende et que l’on mesure en science, pour ensuite le formaliser sous forme d’un paramètre essentiel dans toute formulation d’une dynamique ou une mécanique. On ne parlera pas d’un oubli du temps mais d’une incompréhension du Temps ou des Temps par la science moderne. Ou mieux encore, de la proximité intellectuelle d’une catégorie de temps qui a fait oublier une autre catégorie de temps et de ce fait, a engendré une méprise sur ce qu’est le Temps universel dans la Nature.

Ce malentendu avec le temps est daté. Il remontre à Galilée et Newton, puis s’accentue en prenant un tournant inédit avec l’énigme de l’entropie à la fin du 19ème siècle. Pour le dire en une formule, la science moderne a privilégié ce qui arrive dans le temps en négligeant ce qui advient avec le Temps. Notamment ce qui se produit par un effet de mémoire et d’accumulation.

La science moderne s’est placée sous l’égide de l’alliance rompue entre une Nature observée, mesurée, manipulée, décrite par ses phénoménalités matérielles et temporelles, interprétée mécaniquement, et une Nature intégrale, douée d’une intériorité, d’une mémoire et peut-être d’un principe téléologique qui permet à l’univers d’aller vers un ordre complexe. Cette alliance rompue se dessine sous un angle double, ontologique et téléologique. La nature physique est aveugle et ne sait pas où elle va si ce n’est vers un désordre déductible d’une certaine interprétation de l’entropie. Le monde vivant se complexifie mais est lui aussi aveugle d’après les conceptions darwinistes et l. Il n’y a que l’homme qui est doté d’une conscience et peut se savoir où il veut aller, alors qu’il œuvre sur la planète en allant vers des sociétés de plus en plus complexes, que ce soit dans les techniques, les cultures ou l’organisation sociale.

Aristote et Nicolas de Cues

Le temps est le nombre du mouvement pensait Aristote. Mais qu’est-ce le mouvement ? « Ainsi l’altération est le mouvement de l’être altéré en tant qu’altéré; le développement et la réduction sont le mouvement de l’être qui se développe, et de l’opposé, à savoir l’être qui se réduit; car il n’y a pas ici d’expression commune pour ces deux idées ; la génération et la destruction sont le mouvement de l’être qui est engendré et qui se détruit; de même que la translation est le mouvement de l’être transféré » (Physique, III, 1, § 8)

Si l’on interprète correctement Aristote en prenant note que le temps est le nombre du mouvement, il existe trois flèches du temps. Celle qui est responsable de l’altération et la corruption, celle qui produit la croissance et la génération et enfin celle qui est associée à la translation. Si l’on resitue ce triplet dans un contexte scientifique moderne, alors on peut aisément faire un parallèle entre la corruption des choses et la tendance au désordre telle qu’elle se déduit du second principe de la thermodynamique, alors que la translation renvoie à une physique du point matériel telle qu’elle est développée dans la mécanique rationnelle (Newton, Lagrange), le temps étant alors un paramètre et les théories symétriques par rapport à ce temps. La physique contemporaine fonctionne avec ces deux catégories de temps, le premier étant irréversible et conçu comme une flèche, l’autre étant réversible et interprétation comme une flèche qui peut inverser sa direction à l’image d’un film que l’on passe à l’envers. Mais avez-vous remarqué que la troisième catégorie de temps n’apparaît pas dans la physique contemporaine. C’est la flèche de la complexité, de l’ordre, de l’organisation, qui est opposée mais pas de manière symétrique à la « flèche de l’entropie ».

En fait, cette flèche de la complexité transparaît chez certains auteurs, souvent philosophes, parfois physiciens. Prigogine est l’un de ceux qui s’est approché le plus près de la complexité et sa flèche du temps. On s’approche mais peut-on comprendre cette flèche de la complexité si mystérieuse ? Alors que la flèche du désordre est si évidente. Un vase se brise et tout est clair. L’inverse non. La complexité prend des millions d’années pour se constituer alors qu’en quelques secondes on peut tout détruire en usant des outils adéquats.

L’autre accès permettant de rouvrir cette enquête sur la complexité nous est offert par Nicolas de Cues, prêtre et savant du 15ème siècle. Sa conception des choses naturelles comprend deux pôles, l’explicatio et la complicatio, que l’on peut traduire par développement et enveloppement. Cette conception n’est pas étrangère à celle de son héritier en métaphysique qui deux siècles et demi plus tard, proposera la conception des monades. D’après Deleuze, Leibniz est un philosophe baroque et les monades sont faites de plis, de replis et de déplis. Ordre déplié, ordre implié suggèrera trois siècles plus tard le physicien quantique Bohm. Cet ordre interne et monadologique est consistant avec la possibilité d’une complexité émergente qui repose sur la mémoire de la monade qui en fait, décrit la matière mais dans une option différente de l’atomisme. La matière n’est pas seulement un ensemble d’objets dotés de propriétés externes. Elle est aussi une substance douée d’intériorité, de mémoire, d’informations reçue et le cas échéant ordonnées.

La conclusion de cette étude sommaire est qu’il faut prendre en compte trois flèches du temps pour décrire complètement le devenir et l’ordre des choses dans la Nature. Ces trois flèches ne sont pas correctement comprises par les anciens ni la science moderne d’ailleurs. Ce qui amène à confirmer la nécessité d’une refondation de la connaissance scientifique de la Nature. Nous disposons de données précieuses. Les deux premières flèches sont très présentes dans la physique moderne mais la troisième flèche se dessine actuellement et c’est cela qui devient passionnant.

Les flèches du temps dans la science moderne

Qu’est-ce que le temps ? Il se peut bien que le temps soit identique à l’énergie et que l’énergie soit l’autre aspect de l’information. La science du temps se conçoit alors comme une science de l’information. Les trois flèches du temps sont alors associées à des dispositions de l’information. Ce constat est assez trivial sauf pour la troisième flèche du temps, celle de la complexité, qui commence à se dessiner dans les avancées de la physique des années 2010. Et ce dans les trois champs principaux que sont la physique quantique, la dynamique statistique et la cosmologie. Trois flèches, trois physiques, neuf conjectures pour bien comprendre le temps et surtout élucider la troisième flèche, celle de la complexité. La nouvelle science du temps sera aussi une science de l’information.

Je me dois d’apporter une précision sur ces flèches du temps. Bien évidemment qu’il n’y a qu’un seul temps qui s’écoule dans le cosmos mais si l’on prend en considération les transformations de la matière, alors on peut définir un autre aspect du temps, et plus précisément, deux aspects, tous deux liés au devenir et à l’irréversibilité, avec deux directions, vers l’altération et le désordre, vers la complexité et l’ordre. Ou plutôt association des « particules physiques » homogène ou bien hétérogène.

Comme l’a noté Tonnelat dans son analyse critique de la thermodynamique, un système, même fermé, n’évolue pas vers le désordre mais vers l’équilibre et de plus, un état d’équilibre présente nécessairement un certain ordre. Juste une expérience de pensée pour expliquer ce point. On mélange une goutte d’encre dans un récipient d’eau et l’encre se dilue. De notre point de vue anthropologique et subjectif, nous interprétons cette évolution comme une tendance vers le désordre mais si l’on se place du point de vue des molécules, peut-être que pour celles-ci, l’ordre réside dans la dilution et l’homogène. Si l’encre se dilue, c’est que ses composants sont hydrophiles et qui dit « philie » dit affinité, ce qui pousse les molécules d’eau à accueillir les molécules d’encre en se rapprochant le plus près ce qui engendre la dilution. C’est un état d’équilibre comme il en existe un autre si l’on utilise de l’huile qui elle, ne sera pas miscible et conduira vers un ordre différent, moins homogène de notre point de vue mais équilibré, c’est certain.