Dans la mythologie grecque, Chronos (non celui qui aurait mangé ses enfants), dieu primordial du temps, était représenté comme un gigantesque serpent à trois têtes: un homme, un taureau et un lion. Chronos et sa compagne, la déesse de l’inévitabilité, Ananke, tournent autour du cosmos et entraînent la rotation du ciel ainsi que le passage éternel du temps.
Cette description suggère peut-être comment les sociétés antiques appréhendaient le temps: primordial, immense et inévitable. Cela ne diffère probablement pas énormément de notre conception du temps (du moins sur le plan philosophique), mais aujourd’hui, nous disposons d’un outil d’exception: la science moderne. Elle a conduit non seulement à des repères plus objectifs mais aussi à des découvertes dans des réalités non conventionnelles, à savoir les mondes quantique et cosmique.
Alors, avons-nous vraiment parcouru tout ce chemin loin de Chronos — ou peut-être pas encore ? La science moderne nous a montré que, dans certains domaines, le temps tel que nous le connaissons semble se défaire. Mais qu’est-ce que cela signifie réellement ? Sommes-nous désormais en dehors du temps ? Avons-nous envie d’être hors du temps ? Que signifie notre compréhension évolutive du temps pour notre vision de l’univers — et de nous-mêmes ?
Ce sont les questions que pose Guido Tonelli dans son dernier livre, Temps : Le rêve de tuer Chronos. Tonelli, physicien des particules à l’Université de Pise en Italie, a été l’un des physiciens leaders impliqués dans la découverte monumentale du boson de Higgs en 2012, pour laquelle il a reçu le Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics, parmi de nombreuses autres récompenses. Gizmodo s’est entretenu avec Tonelli sur la relation de l’humanité avec le concept de temps, ainsi que sur son rôle dans les avancées scientifiques. La conversation qui suit a été adaptée pour la grammaire et la clarté.
Gayoung Lee, Gizmodo: Le titre du livre est Temps : Le rêve de tuer Chronos. Donc, nous savons clairement ce que signifie « temps », mais qu’est-ce que le « rêve de tuer Chronos » ?
Guido Tonelli: Le temps n’est pas une question qui intéresse surtout les scientifiques ou les philosophes. C’est une question qui se noue en chacun — chaque être humain, surtout après être devenu plus âgé, nourrit une spéculation intérieure qui s’est répétée au cours des derniers milliers d’années. Pourquoi avons-nous cette activité continue qui dégrade tout ? Il n’existe aucun moyen de renverser la direction du temps ni d’échapper à ce destin qui mène tout à son terme.
Et depuis des millénaires, l’humanité a cherché à échapper à ce destin — à trouver une voie, que j’appelle pour ma part une manière de maîtriser ou de tuer Chronos, le dieu du temps. Le rêve, c’est donc d’arrêter le flot du temps, ou de le renverser, afin de devenir immortel. C’est un rêve qui appartient à la littérature, à la philosophie, à la science, ou à la science-fiction, si vous préférez.
Mais la partie étrange de l’histoire est que, dans la science moderne, il existe des lieux où le temps s’arrête. Prenons le centre des trous noirs. La déformation de l’espace-temps est telle que le temps devient pratiquement incompréhensible. Des scientifiques modernes ont découvert des régions que Chronos ne gouverne pas, mais il vaut mieux rester loin de ces régions car elles présentent des dangers.
Gizmodo: Quand est apparu le concept moderne du temps, et pour quelle raison ? Pourquoi les humains ont-ils choisi cette idée particulière du temps ?
Tonelli: Aujourd’hui, nous avons décidé de faire cette interview en nous basant sur les fuseaux horaires entre les États-Unis et l’Europe. Nous ne remettons pas en question l’existence d’un flux ou d’une sensibilité du temps différente dans les régions d’Europe et d’ailleurs dans le monde, ce qui est en place depuis environ le XIXe siècle. Nous partageons la notion d’espace et de temps absolus, héritée de Isaac Newton et d’Immanuel Kant du XVIIe siècle. Nous utilisons cette horloge universelle pour organiser nos vies, et tout semble alors extrêmement simple.
Puis, au début du XXe siècle, les scientifiques ont commencé à étudier le monde des objets microscopiques, comme les électrons et les atomes — des objets minuscules et souvent chargés. Ils se déplacent facilement à des vitesses proches de celle de la lumière. Ils ont immédiatement découvert que, pour ces particules, le temps est un objet totalement différent. Tout d’abord, on ne peut pas distinguer l’espace et le temps — ils sont interdépendants. Et c’est malléable. Si l’on se déplace à la vitesse de la lumière, on voit l’espace qui se transforme sous nos yeux, et son temps est différent de celui d’un observateur qui ne voyage pas avec nous. Ceci fut la première révolution: la relativité restreinte.
Et la seconde révolution fut encore plus complexe. Une dizaine d’années plus tard, en cherchant à comprendre la gravité, Albert Einstein développa la relativité générale. Il a émis l’hypothèse que la masse-énergie est capable de déformer et de modifier la forme de l’espace-temps. Cette idée a été testée des centaines à des milliers de fois avec une précision incroyable. Mais le problème est que ces phénomènes sont visibles et mesurables dans des mondes éloignés de notre univers ordinaire — le monde des particules microscopiques, ou l’immense cosmos. Et c’est si nouveau que, d’ordinaire, les gens n’en ont pas vraiment pris la pleine beauté — celle qui a complètement changé notre vision du monde.
Gizmodo: Vous soulignez un point fascinant sur la distinction entre notre monde « quotidien » et d’autres mondes avec des particules minuscules ou des systèmes galactiques. Dans l’ancien, il est très clair que le temps favorise une certaine direction. Si je renverse une tasse de café, je ne peux pas remettre le café dans la tasse. Mais dans le monde microscopique, les choses ne sont pas aussi simples.
Tonelli: Absolument. Ce n’est pas du tout évident dans le monde microscopique. Pour les objets macroscopiques — nous, ou les galaxies — il existe une flèche du temps clairement déterminée par la complexité d’un système. Dans le monde des particules élémentaires, nous pouvons, en quelque sorte, modifier le flux du temps.
Gizmodo: Les équations de physique qui décrivent ces systèmes ne distinguent pas, par exemple, t de -t pour calculer le temps comme une variable.
Tonelli: Exactement. Il a été démontré que l’on peut modifier — dans des processus très simples — la perception du temps. La même réaction peut se produire dans l’autre sens. Mais il faut aussi changer, par exemple, à la fois la charge et la parité. Il existe une symétrie totale qui peut être conservée avec les moyens appropriés. Cependant, cela devient de moins en moins vrai dès que l’on accroît la complexité, ce qui est lié à l’entropie. Pour les objets macroscopiques, nous n’avons pas cette liberté. On peut faire frire un œuf, mais on ne peut pas le récupérer à l’état initial.
Gizmodo: Dans le sens commun, la physique paraît quelque chose de fondamental et de clair. Mais en réalité, les physiciens ne peuvent pas dire grand-chose avec une certitude à 100 %. Peut-être le temps tombe-t-il dans cette catégorie. Le temps est-il absolu ou subjectif ?
Tonelli: Les êtres humains ont un sens du temps intégré à leur biologie. Nous ne disposons pas d’un organe spécialisé, mais ce sens du temps est calculé par notre cerveau, en tenant compte de nombreux éléments issus de ce que nous voyons, de la mémoire, et de la comparaison de la durée d’un processus avec celle que nous avons vécue par le passé.
Des médecins ont étudié des individus qui, à la suite d’un accident ou d’une maladie grave, ont perdu ce sens du temps. Ainsi, vous vous réveillez le matin en pyjama, vous vous lavez, prenez le petit déjeuner, et ensuite vous vous débarrassez du pyjama, vous vous habillez et vous sortez. Mais si votre cerveau ne parvient plus à établir une séquence claire, vous pourriez vous réveiller, vous rhabiller, puis retourner vous coucher et sortir nu. C’est ce qui se produit lorsque l’on perd le sens du temps.
La partie du cerveau qui supervise ce sens du temps est physiquement proche de l’amygdale, la région cérébrale qui gouverne nos émotions les plus profondes. Par exemple, il y a eu un séisme de magnitude 7,1 au Japon. Imaginez que vous vous trouviez sur place pendant peut-être 10 ou 20 secondes d’un tremblement terrible. Vous êtes paralysé par la peur, et ces 20 secondes, dans votre mémoire, se transforment en minutes. À la moindre nanoseconde, vous êtes en alerte, craignant de mourir, et vous utilisez les plus petites unités de temps.
Ou bien lorsque vous partagez un dîner entre amis et que vous êtes heureux, vous constatez qu’il est minuit. Vous avez eu quatre heures de discussion, mais cela paraît être venu comme hier. Des tests psychologiques ont aussi évalué le sens du temps dans des situations de stress. Par exemple, lors d’examens importants, vous avez l’impression d’avoir été sous pression pendant une heure lorsqu’en réalité cela n’était qu’un quart d’heure. Tout dépend vraiment de votre état émotionnel. Si l’on passe au niveau des particules élémentaires ou des planètes, le flux temporel est indépendant du comportement des individus.
Gizmodo: Vous êtes physicien des particules. Dans votre domaine, que signifie le temps ? Comment le temps a-t-il été pertinent pour votre travail ?
Tonelli: En mécanique quantique, il existe une loi importante appelée le principe d’Heisenberg. Nous l’avons utilisée comme outil pour mesurer la durée extrêmement courte des vies des particules. Parmi les particules élémentaires, celles qui forment la matière ordinaire sont stables et peuvent durer des milliards d’années. Mais il existe d’autres particules plus lourdes, comme les quarks, qui sont instables. Ces particules existaient dans l’univers primordial lorsque la température ambiante était extrêmement élevée. Aujourd’hui, cette température moyenne est d’environ trois degrés au-dessus du zéro absolu. Cela signifie que la plupart des particules plus énergiques ne survivent pas et se désintègrent essentiellement en d’autres particules.
Si vous accélérez ces particules à la vitesse de la lumière et qu’elles se désintègrent, alors la longueur entre la production et la désintégration peut être mesurée. Et vous pouvez étendre ces longueurs en utilisant les effets relativistes jusqu’à quelques millimètres ou une fraction de centimètre. Cela signifie que vous pouvez, avec des capteurs très sophistiqués, mesurer la durée de vie d’une particule. Cela se situe dans une plage de l’ordre de 10^-12 ou 10^-13 secondes, ce qui est extrêmement petit.
Mais comment mesurer des durées de 10^-23 ou 10^-25 secondes ? Ce serait impossible. C’est pourquoi nous utilisons le principe d’incertitude d’Heisenberg, qui relie énergie et temps. C’est ainsi que nous avons mesuré le boson de Higgs; nous mesurons l’énergie du mieux que nous pouvons, et l’incertitude en énergie est reliée à la durée de vie. Ainsi, nous pouvons employer le principe d’incertitude pour mesurer les plus petites durées possibles. En quelque sorte, nous mesurons en utilisant une limitation pour accroître notre connaissance. Pour moi, cela a été fantastique.
Gizmodo: Parlons de la possibilité d’une science au-delà du temps. Tel que nous le savons, quelle est cette science qui dépasserait le temps ? Pensez-vous que la physique pourrait un jour se libérer du temps ?
Tonelli: Il existe d’autres possibilités. Je suis physicien expérimental, donc j’ai tendance à discuter des théories qui ont été validées par des expériences. Mais je suis fasciné par des théories qui n’ont pas encore été validées. Elles pourraient être de la pure fantaisie; il n’y a aucune preuve que ces théories soient correctement fondées — mais il existe une probabilité. Pour certaines de ces théories, le temps n’est pas un élément fondamental mais quelque chose qui provient d’autres qualités plus fondamentales.
Pour l’instant, le temps demeure un élément important de la physique. On ne peut pas s’en débarrasser. Mais demain, l’avenir reste incertain. Peut-être qu’un jeune scientifique proposera une nouvelle théorie qui nous permettra de bâtir notre monde sans utiliser l’élément clé qu’est le temps. … Ces découvertes additionnelles changeront notre vision du monde.
Temps : Le rêve de tuer Chronos a été publié en anglais le 28 juillet 2026, par Polity, et est désormais disponible en ligne ou en édition reliée.
