le temps en physique
en physique le temps est une coordonnée variable au même titre que les variables d'espace x, y, z dans l'espace Euclidien à 3 dimensions
exemple : mouvement d'un point matériel dans un champ de gravitation uniforme
x
= xo + vox t
y
= yo + voy t
z = zo + voz t - 1/2 g t²
autre exemple : équation paramétrique d'une trajectoire circulaire
x =
R cos (wt)
y = R sin (wt)
qui conduisent à x² + y² = R² équation d'un cercle
en mécanique classique, le temps est absolu et ne dépend pas du repère ou de son mouvement :
transformation de Galilée pour un repère en translation à
vitesse v suivant l'axe Ox par rapport à un autre
....... 
mesure au moyen d'horloges plus ou moins élaborées ( sablier, pendules, horloges atomiques)
étalons de temps :
Première définition
de la seconde : La seconde, unité de temps du système international d'unités,
fut définie jusqu'en 1960 comme la fraction
1 / 86400 du jour solaire moyen : 1 s = (1 / 86400) jour solaire moyen
Deuxième définition de la seconde : La seconde de T.E. (Temps des Ephémérides) est définie comme la fraction 1 / 31 556 925,9747 de l’année tropique commençant le 0 janvier 1900 à 12 h de Temps des Ephémérides :
Troisième définition
de la seconde :
1s = 9192631770 périodes de la radiation correspondant
à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l´état fondamental
de l´atome de césium 133, au repos (à 0 K).
Cette définition actuellement utilisée fut adoptée par la 13ème Conférence Générale du Bureau International des Poids et Mesures en 1967. Remarque : En fait, atteindre la température de 0 K est impossible mais dans certaines horloges atomiques modernes, on arrive à faire descendre la température à 2 micro-Kelvin (1 micro-K vaut un millionième de Kelvin), ce qui correspond à une vitesse moyenne d'agitation de 1,5 cm / s. ·Cette horloge atomique fait partie des instruments de physique les plus précis construits par l'homme. La stabilité et l'exactitude de ce type d'horloges permettant de mesurer le TAI (Temps Atomique International) sont estimées à 1 seconde pour 1,5 million d'années.
L'horloge atomique la plus stable et la plus exacte (elle est exacte par définition, puisque la seconde est définie par rapport à son fonctionnement) est actuellement l'horloge atomique à jet de césium. Son fonctionnement, illustré par la figure 2, peut être résumé de la façon suivante :
-un oscillateur à quartz génère un signal électrique de fréquence
10 MHz (10 mégahertz, soit dix millions d'oscillations par seconde) aussi
exactement que possible
-un dispositif électronique multiplie la fréquence de
base du signal issu de l'oscillateur à quartz pour obtenir un signal dont
la fréquence vaut 9.192.631.770 Hz (étage multiplicateur de fréquence) -ce
signal très haute fréquence (on parle de signal hyper-fréquence ou micro-onde)
est injecté dans un guide d'onde dont la géométrie est telle qu'il entretient
une résonance à cette fréquence particulière (cavité de Ramsey) -
- un four envoie un jet d'atomes de césium 133, qui, au départ, se trouvent
dans plusieurs états d'énergie différents (symbolisés par état A et état B
sur la figure 2) ; un système de déflexion magnétique dévie les atomes qui
ne sont pas dans l'état A : seuls les atomes dans l'état d'énergie A pénètrent
dans la cavité de Ramsey (étage de sélection d'entrée)
- si la fréquence injectée dans la cavité a très exactement la valeur 9.192.631.770
Hz, un grand nombre d'atomes passe de l'état A à l'état B (phase d'interrogation)
; un second système de déflexion magnétique sépare la direction des atomes
dans l'état A de celle des atomes dans l'état B (étage de sélection de sortie)
- un détecteur, placé sur le trajet des atomes dans l'état B, compte le nombre
d'atomes reçus (étage de détection) ; en fonction de la réponse du détecteur,
un système modifie la fréquence du quartz de telle sorte que le nombre d'atomes
détectés dans l'état B soit maximal (boucle d'asservissement).
cela permet de définir
le mètre, à partir de la valeur de la vitesse de la lumière, constante fondamentale
: c = 299792458 m/s
le mètre est la
distance parcourue par la lumière en 0,000000003335640952
s
au niveau microscopique le sens d'écoulement du temps est indifférent
mais contrairement aux
variables d'espace qui peuvent croître ou décroître, le temps ne s'écoule
que dans un sens pour les phénomènes macroscopiques :
le sens du temps est celui pour lequel les évènements se succèdent vers un état de plus grand "désordre" (augmentation de l'entropie S = kLn(W) )
exemple : mélange de deux gaz contenus dans deux compartiments communiquants
au cours du temps les deux gaz se mélangent, cela correspond à une évolution vers l'état le plus probable. il est par contre infiniment peu probable que les deux gaz se retrouvent séparés à nouveau comme dans l'état initial ; c'est la flèche thermodynamique du temps ;
(ci-dessous : Maxwell imagine que le retour à l'état initial
peut néanmoins se faire si un petit "démon" laisse
passer sélectivement les molécules . Mais il faudrait alors
qu'il recueille des informations sur les molécules qu'il sélectionne,
ce qui modifierait l'entropie du système qui ne peut donc revenir à
un état ordonné ! )
on peut évoquer aussi :
-la flèche cosmologique (suivant que l'univers est en expansion ou en contraction)
-la flèche psychologique
(nous nous souvenons du passé comme cause du présent et de l'avenir)
un organisme vivant semble
défier le second principe, puisqu'il maintient une structure ordonnée
(au moins dans la première partie de la vie...) mais il contribue à
la dégradation de son environnement, l'entropie du système
"organisme + environnement" augmente
de même lorsque dans le cerveau se construit la connaissance, il y a une plus grande organisation, donc il devrait y avoir diminution d'entropie, mais l'ensemble des processus physico-chimiques nécessaires au fonctionnement du cerveau produit plus d'entropie, donc globalement le second principe est bien respecté
4) caractère non absolu du temps, relativité restreinte et générale d'Einstein :
un intervalle de temps n'est pas absolu mais dépend du référentiel de mesure :
-avec la même horloge
: temps propre
-avec deux horloges différentes "dilatation des temps" du à l'invariance de
la vitesse de la lumière, indépendante du mouvement de la source et du référentiel
-voir la page complète
ici
-il en résulte la
transformation
de Lorentz des coordonnées et des champs
il faut considérer cette fois l'espace-temps, où temps et espace sont indissociables (Minkowski)
la relativité
générale prend en compte la présence des masses :
un champ de gravitation courbe l'espace et modifie le temps (red shift, influence
sur les GPS...)
la présence de la terre
modifie légèrement le temps du satellite,
cet effet est pris en compte dans les systèmes GPS
enfin,
dans la théorie du Big Bang, le temps et l'espace émergent à
partir d'une singularité de l'espace-temps :
la question "qu'y avait-il avant ?" n'a pas de sens,
( de la même façon qu'on ne peut se concevoir avant sa naissance
! )
relativité restreinte et générale (Einstein Gauthier-Villars)
une brève histoire du temps (Stephen Hawking Flammarion)
combien dure une seconde ? (Tony Jones EDP Sciences)
diaporama http://jac_leon.perso.neuf.fr/temps.pdf
http://www.canal-u.tv/video/universite_de_tous_les_savoirs/le_temps_et_sa_fleche.1040
et de très nombreux sites et cours de physique ...
le temps non absolu et les montres molles de Dali...