Qu'est-ce que le temps ?

Qu'est-ce que le temps ? Si on ne le demande pas, je le sais. Si on me demande de l'expliquer, je ne le sais plus. Saint Augustin.

Le temps recouvre plusieurs notions distinctes : la durée d'un événement, la chronologie des événements, la date d'un événement.

L'image du temps qui s'écoule tel un fleuve est trompeuse. Un fleuve s'écoule entre deux berges, quelles sont alors les berges entre lesquelles le temps s'écoule ? [1]

On dit souvent que le temps passe. Le temps ne passe pas, il fait passer la réalité, il la renouvelle en permanence (le chemin ne chemine pas). Le temps n'a pas de vitesse : la vitesse est elle même une dérivée du temps (v = d/t) ! Le temps ne peut pas être cyclique (principe de causalité), mais les phénomènes peuvent être cycliques (une même cause produira le même effet).

Contrairement à l'espace, on ne peut rester immobile par rapport au temps. On ne peut pas non plus remonter le temps cela serait en contradiction du principe de causalité (tout effet a une cause, quand un événement a eu lieu c'est définitif, on ne peut plus le modifier). Qu'est-ce qui fait donc que le temps passe, quel est le moteur du temps ? [1]

Le temps dans la physique classique

Dans la physique classique, celle de Newton, le temps est représenté par un axe orienté. Il est absolu, il est le même partout.

Le temps dans la relativité

Dans la relativité dite restreinte le temps est relatif, c'est à dire qu'il est propre à chaque observateur. Supposons que l'on dispose de deux horloges parfaitement synchronisées. Si l'une d'elle se déplace par rapport à l'autre et revient ensuite à son point de départ, les deux horloges ne sont plus synchrones. Cela a été vérifié expérimentalement. Plus la vitesse est élevée, plus l'écart entre les deux horloges est grand. Le paradoxe de Langevin illustre ce phénomène.
Dans la relativité générale, le temps est également affecté par la gravité.

Dans les conditions ordinaires, les différences sont insignifiantes et le "temps de Newton" est suffisant. L'utilisation des GPS nécessite des corrections relativistes sous peine d'avoir une précision insuffisante.

Certains relativistes considèrent l'espace-temps comme un "bloc" dans lequel le passé, le présent et le futur coexistent. Chaque observateur y parcourt une ligne de l'espace-temps avec sa propre horloge. Dès lors, il serait possible de voir le passé ou le futur d'un autre observateur !

En mécanique quantique
Les équations de Schrödinger utilisent le temps de Newton.

Peut-on voyager dans le temps ?
Le voyage dans le passé n'est pas possible car cela reviendra à violer le principe de causalité (on pourrait empêcher nos parents de se rencontrer). Le voyage dans le futur est également problématique, car si le futur n'existe pas encore mais est en construction permanente alors on serait projeté dans le néant ! Dans l'espace-temps relativiste, cela est possible dans une certaine mesure comme l'illustre le paradoxe de Langevin.