Le temps existe-t-il ? Et si oui, combien ?

Ces deux scientifiques ont participé à l’une des aventures intellectuelles les plus passionnantes de la physique actuelle. Certes, ils travaillent dans un domaine où les équations sont d’une complexité redoutable : la « gravitation quantique à boucles » (lire l’encadré, p. 36). Cependant, leurs recherches ont un enjeu philosophique et métaphysique presque immédiat, puisqu’elles portent sur la nature du temps. Dans la mesure où nous vieillissons, où nous mourrons, le temps n’est-il pas l’une de nos principales sources de préoccupation ? 

L’Américain Smolin et l’Italien Rovelli se sont rencontrés au milieu des années 1980 et ont publié plusieurs articles de recherche qui ont marqué la science et la pensée contemporaines. Ils sont partis d’un problème bien connu des physiciens : au niveau fondamental, c’est-à-dire des particules élémentaires – photons ou neutrons, par exemple –, il semble que le temps n’existe pas. Et pourtant, à une autre échelle, plus grande, le temps semble exister : si vous faites fondre un sucre dans un verre d’eau, ce processus est irréversible. Comment réconcilier ces deux observations ? Smolin et Rovelli ont considéré la thèse très novatrice de l’« émergence du temps ». Nous savons ce qu’est l’émergence au niveau de la conscience : un neurone tout seul ne pense pas. Il faut une organisation neuronale complexe – le cerveau – pour que la conscience apparaisse. De même, les particules élémentaires ignoreraient le temps. Le temps, comme la couleur ou la chaleur, serait une propriété émergente des agencements complexes de particules. Cette thèse de l’émergence du temps est très élégante et apporte des réponses à l’un des casse-tête les plus épineux de la physique !

Sauf qu’en 2013, Lee Smolin a publié un ouvrage ambitieux, La Renaissance du temps. Pour en finir avec la crise de la physique, rejetant cette hypothèse de l’émergence du temps et revenant à l’idée plus classique que le temps existe, même au niveau fondamental. Carlo Rovelli, lui, a continué à développer ses convictions initiales : il n’y a pas une, mais des temporalités, formant plusieurs couches, thèse qu’il défend dans un ouvrage aussi abordable que brillant paru récemment chez Flammarion, L’Ordre du temps.

Lee Smolin : Nous nous sommes rencontrés en 1986, à Santa Barbara en Californie, lors d’un séminaire portant sur la gravitation quantique. Un séminaire fructueux, mais j’étais en piètre état parce que ma petite amie venait de me quitter… 

Carlo Rovelli : Je suis rentré en Italie après le séminaire, nous avons continué à correspondre. Lee m’a envoyé une longue lettre, passionnante, où il exposait toutes les difficultés et les écueils qu’il rencontrait. Il m’a proposé de venir à Yale pour approfondir certains points. Juste avant que je ne monte dans l’avion, ma petite amie a aussi décidé de rompre. Je suis arrivé en larmes. Lee, voyant mon état, m’a proposé d’aller faire du voilier.

L. S. : Oui, la fille qui m’avait largué était partie avec un marin ! Le dépit m’a motivé pour apprendre à barrer, et comme l’université de Yale disposait de bateaux de course utilisables en dehors des périodes de compétition, je m’étais mis à la navigation.

C. R. : En ce qui me concerne, j’ai toujours adoré la voile.

L. S. : Une fois en mer, nous avons parlé de nos vies et de nos rêves. Puis Carlo a disparu quelques jours avant de surgir dans mon bureau. Je le vois encore, il a ôté son manteau d’hiver en s’écriant : « J’ai résolu tous les problèmes. » Nous avons tout de même encore travaillé quelques mois et nous sommes parvenus à une formulation explicite des équations de notre modèle. C’est là que la gravitation quantique à boucles est née. Nous étions arrivés à une formulation de ce qu’on pourrait appeler l’approche canonique de la gravité quantique. Selon cette approche, le temps n’existe pas, du moins pas au niveau fondamental.