Le temps ne passe pas plus lentement parce que l'on se trouve dans l'espace. Il ralentit parce que l'on s'y déplace vite. Rien de mieux que l'espace pour voyager à de très grandes vitesses !
Vieillissement : l'impact de l'espace sur le corps
Dans l'espace, le corps vieillit beaucoup plus vite que sur Terre. En six mois, les astronautes subissent un vieillissement équivalent à 10 ans ! Les os, les muscles, la vision sont directement impactés par les effets de l'impesanteur sur le corps.
Selon sa théorie de la relativité restreinte, la lumière dans un espace vide se déplace toujours à la même vitesse, soit à 299 792 458 mètres par seconde. Le temps en revanche, ne s'écoule pas de la même manière. Il diffère en effet selon la vitesse à laquelle on se déplace.
Mais la vérité est que le temps s'écoule différemment dans différentes régions de l'univers, car cela dépend de l'emplacement, en particulier de la quantité de masse autour...."
Il y a une distinction entre l'espace et le temps : deux événements qui ne sont séparés que par de l'espace sont dépourvus d'interaction causale, alors que deux événements qui ne sont séparés que par du temps ou qui sont séparés par de l'espace et suffisamment de temps peuvent avoir une relation causale.
Les particules de lumière (photons) se déplacent à la vitesse maximale possible c et représentent donc le cas limite: pour elles, le temps ne s'écoule pas du tout. Mais elles peuvent se déplacer aussi vite uniquement parce qu'elles n'ont pas de masse.
Tout ce que l'on peut retenir c'est que le temps est déterminé par la vitesse ainsi que par la gravité. La théorie de la relativité, le déplacement des objets massifs ainsi que la propriété de la lumière avaient alors un lien qui permettait de comprendre l'origine de l'espace-temps.
Les propriétés les plus étonnantes sont celles qui concernent la distorsion du temps autour d'un trou noir. Comme nous l'avons vu, le temps s'écoule plus lentement dans un champ gravitationnel fort. C'est dans le cas extrême d'un trou noir que ce genre d'effet est particulièrement spectaculaire.
Le ralentissement du temps au voisinage d'un corps massif est une conséquence de la relativité générale qui découle directement du principe d'équivalence. Contrairement à la dilatation du temps en relativité restreinte, le ralentissement du temps par la gravité n'est pas réciproque.
Le cosmonaute Oleg Kononenko détient depuis très récemment le record du monde du temps cumulé le plus long passé dans l'espace, mais c'est un autre Russe, Valeri Poliakov, qui a séjourné le plus longtemps en orbite lors d'une seule mission.
Une infinité d'événements composent l'univers
Au niveau quantique pourtant, les durées sont trop courtes pour être fragmentées, et le temps n'existe pas. En fait, poursuit Rovelli, il n'existe rien du tout. L'Univers entier se compose d'une infinité d'événements.
Selon Albert Einstein, temps, espace et matière sont intimement liés. Plus encore, elle inverse le point de vue habituel : ce ne sont plus le temps et l'espace qui sont le cadre des phénomènes mettant en jeu la matière, mais les corps qui influent principalement sur le temps et l'espace.
C'est un temps qui s'écoule bien sagement de la même manière partout, c'est une horloge universelle, extérieure au cadre qu'est l'espace qui lui aussi, d'ailleurs, est fixe.
Changements physiques. En vieillissant, notre corps connaît aussi des changements physiques. Plus précisément, nos réseaux de nerfs et de neurones se complexifient. Résultat: l'information circule moins vite et le cerveau enregistre moins d'images mentales.
A titre d'information, la partie du corps qui vieillit le moins rapidement, voire pas du tout puisqu'elle reste toujours à l'âge de moins de 3 ans, est le foie. Le foie humain est à proprement parler éternellement jeune.
Jusqu'à présent, ce que nous pouvons affirmer avec certitude, c'est que voyager dans le futur est réalisable, mais voyager dans le passé est soit extrêmement difficile, soit absolument impossible.
Par rapport à un observateur situé loin du trou noir, tous les phénomènes se passant à proximité du trou noir semblent se dérouler plus lentement. Une horloge avancerait à un rythme plus lent. En quelque sorte, donc, les trous noirs ralentissent le temps.
En résumé, selon la théorie d'Einstein, la gravitation agissant sur un corps n'est qu'un effet de la déformation de la géométrie de l'espace-temps à l'endroit où se trouve ce corps : la courbure de l'espace-temps met en mouvement ce corps, qui, lui, en retour, déforme la géométrie de l'espace-temps.
Le temps que met un trou noir à s'évaporer est proportionnel au cube de sa masse initiale. Pour un trou noir d'une masse solaire, c'est une durée inobservable, 1064 ans. Un trou noir de 1012 kilogrammes s'évaporerait en quelque 1010 années, soit à peu près l'âge de l'Univers.
Les trous noirs jouent aujourd'hui un rôle crucial non seulement en astrophysique mais aussi en physique des particules, et en particulier dans les théories essayant d'unifier la relativité générale et la physique quantique.
Infiniment dense, certainement pas. En un certain sens un trou noir est très dense parce que toute sa masse est comprise dans une sphère de quelques dizaines de kilomètres de circonférence (20 km fois sa masse comptée en masse solaire), c'est la sphère de l'horizon des évènements.
La Terre aussi déforme l'espace-temps (vous aussi d'ailleurs, mais d'une manière infinitésimale), mais les trous noirs le déforment au point que rien ne peut s'en échapper après y être entré — pas même la lumière, la chose la plus rapide et la plus « légère » qui existe dans l'univers.
Dans l'espace, la face d'un satellite sur orbite terrestre exposée au Soleil (ou celle du scaphandre d'un astronaute) peut potentiellement monter à + 150 °C, tandis que celle à l'ombre descendra à – 120 °C puisque, contrairement à la plage sur Terre, il n'y a pas d'air ambiant.
La théorie de la relativité dit que plus la vitesse est élevée, plus le temps passe lentement. Et que plus la gravité est grande, plus le temps est lent.
Le continuum espace-temps comporte quatre dimensions : trois dimensions pour l'espace, « x », « y », et « z », et une pour le temps, « t ».