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A. L'espace et le temps
B. Le temps et le mouvement.
C. Le temps et sa mesure.
D. La flèche du temps.
E. L'origine du temps et les paradoxes de Zénon.
F. Retour à l'origine du temps.
G. Temps universel et évolution de l'Univers.
H. Mesure pratique du temps.
Tous les phénomènes temporels et réguliers sont pour nous de grande importance parce que c'est principalement par eux que nous prenons conscience du temps. Peut-être ne nous permettent-ils pas d'avoir accès directement à ce qu'est le temps-même, mais ils nous en montrent des effets qui nous permettent de le percevoir et de le mesurer. Pour ce faire, tous les phénomènes réguliers, évolutifs ou cycliques peuvent servir. Les phénomènes évolutifs ont l'avantage de permettre d'accéder directement à une valeur du temps mesuré; c'est le cas pour le temps cosmique dont nous parlions, c'est aussi ce qu'on peut utiliser pour voir l'âge d'un arbre à partir de la grosseur de son tronc (dendrochronologie), l'âge d'un homme par son aspect, ou d'un enfant pas sa taille, ou l'écoulement du sablier, de la clepsydre... Les phénomènes cycliques demandent un comptage du nombre de cycles observés, mais ils ont l'avantage d'être aussi précis que l'on veut grâce à la grande variété de phénomènes cyclique dont nous disposons: depuis la fréquence d'excitation du quartz jusqu'aux passages d'une comète éloignée, il y a les oscillations des pendules, le mouvement de la Terre sur elle-même, sa révolution autour du Soleil etc...
Parmi tous ces phénomènes évolutifs ou cycliques qui sont des effets du temps, il n'y en a pas que l'on puisse prétendre plus proche du temps absolu que d'autres, on peut simplement les distinguer par le fait qu'ils sont plus ou moins utilisables pour l'usage que l'on veut en faire.
Et cela entraîne plusieurs exigences: la régularité pour un phénomène cyclique (ce qui va de pair avec sa prévisibilité), et l'objectivité pour un phénomène évolutif.
Pour ce qui est des phénomènes cycliques, la régularité est ce qui permet la comparaison d'intervalles de temps passés ou envisagés dans l'avenir avec ceux du présent. Si l'on voulait en effet prendre comme référence temporelle les jours où il pleut, leur imprévisibilité fait que se donner rendez-vous le dixième jour où il pleuvra ne voudra rien dire. Ce sera peut-être dans effectivement dix jours en automne, dans trois mois pour un été sec, ou dans plus de dix ans au Sahara!.
Quant à cette régularité, elle ne peut être définie que d'une façon empirique tant que l'on peut trouver un nombre aussi grand que l'on veut de phénomènes cycliques qui concordent d'une manière constante, ce qui serait absurde s'ils étaient aléatoires et indépendants.
Ainsi, le nombre de journées est toujours le même dans l'année (sauf bissextiles!), le nombre de battement de chaque pendule est constant dans chaque journée, et dans leurs rapports entre eux etc...et on pourra ainsi trouver autant de phénomènes que l'on veut qui n'ont pas de rapport direct de cause à effet et qui pourtant restent dans des rapports constants (et donc prévisibles).
Cela semble évident, mais il est important de le préciser parce que, a priori, rien ne permet d'affirmer que c'est tel mouvement qui est régulier et non tel autre, étant donné qu'il n'y a pas de mesure absolue du temps, et que tout est une question de référence, et donc de définition.
Or, parmi ces phénomènes que nous qualifions de "réguliers" parce qu'ils forment un tout cohérent, tous n'auront pas la même utilité quant à l'usage que nous voulons en faire.
Le mouvement apparent du Soleil a bien sûr de nombreux avantages. Premièrement il est visible de tous de la même manière (contrairement au mouvement d'un pendule qui n'est pas observable de loin , qui est répétable, mais qui dépend de la longueur de celui-ci). Ensuite, il a une fréquence qui est bien adaptée à la cadence des événements de notre vie propre, et à la rapidité de notre cerveau. Enfin, il permet d'avoir une double échelle avec les journées qui sont à la mesure de nos activités "quotidiennes", et les années qui le sont à celle de notre vie.
Tous ces avantages sont tels que le Soleil a été utilisé par pratiquement toutes les civilisations (en tout cas pour les jours et les années, la division intermédiaire en mois lunaires posant des problèmes de comptabilité...), qu'il l'est encore aujourd'hui et qu'il le sera sans doute encore pour longtemps.
Cependant, le mouvement de la Terre autour du Soleil accuse quelques faiblesses qui ont fait qu'il ne pouvait suffire pour être la seule norme du temps mesuré.
Tout d'abord: l'absence de repères pour des temps plus courts qu'une journée ou qu'une demi-journée. En l'absence d'un phénomène de fréquence plus élevée observable par tout le monde, il a fallu faire appel à des mouvements réguliers permettant une division conventionnelle du jour solaire. Le plus utilisé a été le mouvement de va et vient d'un pendule (pesant ou à ressort), et il n'était pas besoin de fixer la longueur ou les caractéristiques de celui-ci, la seule exigence étant qu'il permette, par un jeu de démultiplications, d'avoir une division aussi fine que possible du temps mis par le Soleil pour tourner apparemment autour de la Terre.
Pour ce faire, les fréquences les plus rapides et les plus régulières sont évidemment les meilleures, et c'est ainsi que nous en arrivons à celles qui sont les plus utilisées aujourd'hui obtenues grâce au quartz. La fréquence d'excitation du quartz dépend de la taille de la pierre, mais elle reste extrêmement rapide, de l'ordre de 10 000 Hertz (battements par seconde).
Le quartz permet donc d'avoir une pendule stable, mais il ne peut servir de référence. En effet, pour avoir une fréquence de référence, il faut encore qu'elle puisse être observée d'une façon identique par tous et en tout lieu. Le mouvement apparent du Soleil autour de la Terre est visible de tous, mais il a le gros inconvénient de n'être, de loin, pas assez précis. Entre une horloge régulière et un cadran solaire, il peut y avoir jusqu'à 15 minutes de décalage en novembre, du fait que l'orbite terrestre n'est pas circulaire, mais éllipsoïdale. Certes, ce décalage est calculable et prévisible, mais il n'est pas le seul, il y a l'effet Darwin qui est un ralentissement de la Terre dû aux marées (8s 2/3 par siècle), et il reste des fluctuations diverses imprévisibles qui sont de l'ordre du millième de seconde par an, ce qui est loin d'être négligeable pour une mesure du temps que l'on voudrait être de référence.
Il n'est donc plus question de prendre pour définition de la seconde une fraction (1/31 556 925, 974 7) de la durée de l'année tropique comme on le faisait au début du siècle, et le 13 octobre 1967, la seconde a été définie comme étant "la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133". On a ainsi une seconde définie avec une précision de 10-12 ce qui correspond à une imprécision d'une seconde sur 300 000 ans, et il devient possible de définir une mesure du temps indépendamment des irrégularités de la rotation de la Terre.
Pour ce qui est de la durée du jour, étant donné l'irrégularité du mouvement apparent du Soleil, il a fallu définir artificiellement une journée moyenne en faisant comme si le Soleil se déplacait parfaitement régulièrement dans notre ciel tout au long de l'année.
Comme par ailleurs, ce qui intéresse l'astronome est plus la position de la Terre par rapport aux étoiles que par rapport au Soleil, on a défini un temps "sidéral" qui tient compte uniquement de la rotation propre de la Terre, et non pas de son mouvement autour du Soleil. La "journée" sidérale est plus courte de près de 4 minutes que la journée solaire, et si ce temps sidéral ne correspond à rien dans notre vie courante, il offre de nombreux avantages pour les astronomes qui ont à faire des calculs sur la position des astres.
Tout cela fait qu'on en arrive à un temps qui n'a plus de rapport direct et permanent avec la réalité que nous observons dans notre vie de tous les jours. Ce qui est recherché n'est donc pas, une fois de plus, une mesure qui soit en totale adéquation avec la nature, mais une mesure qui, comme toutes les lois physiques, nous permette d'appréhender le plus facilement possible les phénomènes naturels, et de faire des calculs qui permettent d'obtenir des prédictions. Et c'est là la raison profonde de l'existence de cette mesure du temps, puisque toute mesure, comme les lois physiques, n'ont aucun sens ou aucune raison d'exister en elle-même, indépendamment de la fonction qu'elle joue dans notre appréhension de la réalité et dans notre maîtrise des phénomènes qui en découle.
Les phénomènes évolutifs permettent, eux, d'avoir une perception continue du temps et surtout d'avoir des repères sans la nécessité de compter.
Pour des durées assez brèves, c'est le cas du sablier qui s'écoule continûment et régulièrement, mais, dans l'utilisation courante, c'est l'un des seuls exemples où un tel phénomène soit utilisé à des fins chronométriques. Les phénomènes évolutifs dont nous disposons ont le malheur d'être en général fort imprécis et non observables par tout le monde. Les phénomènes qui évoluent à notre échelle sont en effet généralement de l'ordre du vivant, et le vivant est trop complexe pour qu'il puisse avoir des comportements uniformes ou totalement prévisibles. Il n'y a pas deux arbres qui poussent de la même manière, ou à la même vitesse, et même notre propre horloge biologique, que représente le vieillissement, n'est que fort subjective; il est d'ailleurs curieux de voir que cet effet du temps, qui est en général celui qui nous importe le plus, est absolument impropre à toute communication objective et à toute autre utilisation qu'à notre propre lamentation. C'est donc en grande partie par ce vieillissement que nous prenons conscience de l'effet ou de l'efficacité du temps, et quand il s'agit de mesurer ce temps, nous faisons appel à d'autre phénomènes temporels, évolutifs eux aussi, ou cycliques. Cet usage peut conduire à l'idée que le temps serait lui-même cette mesure que nous utilisons pour mesurer cet effet du temps qu'est le vieillissement; cela sans nous rendre compte que ce qui nous sert de mesure n'est en réalité qu'un autre effet d'un temps absolu qu'il faudrait chercher encore plus loin, effet qui possède des particularités différentes de celles du vieillissement par son objectivité ou sa répétabilité, mais qui n'en est pas plus absolu pour autant.
Mais l'histoire est toujours riche en retours inattendus, et alors que ces mouvements évolutifs semblaient devoir être condamnés à rester dans le subjectif, l'un d'eux, celui de l'Univers lui-même est maintenant celui qui nous permet d'avoir enfin une image du temps universel. On a en effet par là un mouvement (au sens aristotélicien du terme, c'est à dire une transformation) continue depuis aussi longtemps qu'on peut le désirer, et qui est perceptible de la même manière par tout le monde sur la Terre, et aussi, pense-t-on, de chaque point de l'Univers (c'est le sens du "principe cosmologique").
Bien sûr, cette évolution est trop lente pour qu'elle puisse permettre de définir très précisément un "temps sidéral" universel (ou plutôt une mesure universelle d'un tel temps). Ce temps cosmique ne disqualifie nullement tous les autres moyens de mesure plus ou moins précis dont nous avons parlé, et qui sont faits à partir de phénomènes périodiques. Il permet de les englober dans un tout qui leur donne une unité et fait apparaître une cohérence possible entre ces différentes mesures du temps, qui semblaient relatives et sans lien entre elles hors de la coïncidence.
Aussi ne peut-on réduire le temps à l'un de ses effets, serait-ce même l'évolution de l'Univers, le temps nous apparaît diversement dans tout ce qui appartient à l'Univers, et c'est le même temps qui nous apparaît dans son évolution globale et dans ses mouvements microscopiques.
Sans doute ne faut-il donc pas privilégier un aspect du temps pour essayer de le comprendre, mais il faut penser le temps comme cette réalité unique et imperceptible directement qui se révèle de toutes les façons différentes que nous connaissons.
Le temps est véritablement une dimension de notre univers, il n'est pas une simple particularité dont on pourrait imaginer que notre univers soit privé. Mais notre univers est de l'espace et il est aussi du temps, dimension fondamentale dans laquelle doit être tout ce qui lui appartient.
