UNIVERSITE d`ORLEANS Licence HISTOIRE DU TEMPS

Histoire des Sciences (extraits) – Le temps
Licence 2007-2008
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UNIVERSITE d’ORLEANS
Licence
HISTOIRE DU TEMPS EN PHYSIQUE
Yann VAILLS
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Histoire des Sciences (extraits) – Le temps
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HISTOIRE DU TEMPS EN PHYSIQUE
Le temps est un concept que ne se laisse approcher que très difficilement et
toujours de façon indirecte. Aucune étude connue ne porte à proprement parler
directement sur le temps. Les différentes théories physiques qui se sont développées
au cours de l’histoire des sciences, contiennent chacune une vision du temps. Ces
visions du temps, qui ne sont pas toutes compatibles entre elles, mettent en évidence
les différences d’approche du monde que recèlent ces grandes théories.
D’une façon générale, le temps apparaît dans ces théories dans la description
des évolutions des systèmes étudiés. C’est la nature des états dits « attracteurs »,
vers lesquels évoluent les systèmes, qui traduit une certaine conception du temps,
notamment dans une relation entre cause et effet, et le définie analytiquement.
Ainsi :
En mécanique classique les états attracteurs sont les trajectoires ; celles-ci
définissent un temps qui s’écoule continûment et réversiblement.
En thermodynamique de l’équilibre les états attracteurs sont les états d’entropie
maximum et les évolutions se font par dégradation irréversible de l’énergie.
En thermodynamique du non équilibre , ou thermodynamique des processus
irréversibles, le temps est non seulement irréversible, mais aussi bifurquant et
multiple.
La physique statistique définie les états attracteurs des systèmes constitués de
nombreuses particules, comme ceux pour lesquels le désordre est maximum. Le
désordre est associé à l’entropie et le temps associé aux particules est celui de la

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mécanique classique (réversible), alors qu’au niveau des systèmes, constitués d’un
grand nombre de particules, il est bien sûr irréversible.
En relativité le temps est réversible et continu mais multiple car, relatif il ne s’écoule
pas de la même façon dans deux repères en mouvement relatif l’un par rapport à
l’autre.
En mécanique quantique le temps a les mêmes caractéristiques qu’en mécanique
classique , à ceci près qu’il est touché par le principe de « limitation des concepts ».

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I. La mécanique
Galilée (Pise 1564-Arcetri 1642) découvre qu'il ne faut pas demander à la
nature la cause de son état de mouvement si celui-ci est uniforme, pas plus qu'il ne
faut lui demander la cause de son état de repos : le mouvement uniforme et le repos
se maintiennent d'eux mêmes, éternellement, si rien ne vient les perturber.
Ces travaux amènent Galilée notamment :
• à établir la loi de la chute des corps dans le vide,
• à donner la première formulation du principe d’inertie,
• à pressentir la loi de composition des vitesses
• à établir l’isochronie des oscillations du pendule.
Newton (Londres 1642-1727) est le "Nouveau Moïse" à qui furent montrées les
tables de la loi.
"Nature and Nature's laws lay hid in night :
God said, let Newton be! And all was light"
(projet d'épitaphe du à A. Pope - 1728)
("La Nature et ses lois gisaient, cachées dans la nuit :
Dieu dit : Que Newton soit ! Et tout fut lumière")
Newton fait la synthèse de deux développements convergents :
a) les lois de Kepler (Weil, Wurtemberg 1571- Ratisbonne 1630) et la
chute des corps de Galilée (description du mouvement)
b) le calcul infinitésimal : dt
dx
v=

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Le problème sur lequel se concentre la physique newtonienne est le calcul de la
dérivée seconde : l'accélération subie à chaque instant par chaque point du système :
intégration intégration
a(t) = x ’’(t) ⇒ v(t) = x’(t) ⇒ x(t)
accélération vitesse trajectoire
Dans le langage newtonien « accélération » est équivalent à « force ». Pour toute
description dynamique d'un système il suffit de connaître position et vitesse de
chacun des points à un instant donné. La nature des forces dynamiques peut être
déduite d'un état instantané du système (
epotentiell
E)M(F ∇−=
r
r
). L'intégration des
équations dynamiques déploiera les trajectoires.
La science newtonienne triomphe par la découverte qu'une seule force (la force
gravitationnelle) détermine le mouvement des planètes, des comètes et des corps qui
tombent sur la terre.
Le changement et la description du monde se réduisent à un ensemble de
trajectoires. Ces dernières ont trois attributs :
- la légalité
- le déterminisme
- la réversibilité
Lorsque les trajectoires sont données "tout est donné" selon le mot de Bergson
(Paris, 1859-1941). A la généralité des lois de la dynamique répond l'arbitraire des
conditions initiales et donc l'arbitraire des évolutions particulières (explication
complète du monde et de sa diversité).
La réversibilité est implicitement affirmée par tous les fondateurs de la
dynamique (entre autres Galilée et Huyghens [La Haye 1629-1695] ), chaque fois
qu'ils voulaient mettre en lumière l'équivalence entre cause et effet , sur laquelle ils