En physique, l'espace-temps est une représentation mathématique de l'espace et du temps comme deux notions inséparables et s'influençant l'une l'autre.
Cette conception de l'espace et du temps est l'un des grands bouleversements survenus au début du XXe siècle dans le domaine de la physique, mais aussi pour la philosophie. Elle est apparue avec la relativité restreinte et sa représentation géométrique qu'est l'espace de Minkowski ; son importance a été renforcée par la relativité générale.
La notion d'espace-temps
Le continuum espace-temps comporte quatre dimensions : trois dimensions pour l'espace, « x », « y », et « z », et une pour le temps, « t ». Afin de pouvoir les manipuler plus aisément, on s'arrange pour que ces quatre grandeurs soient homogènes à une distance en multipliant « t » par la constante « c » (célérité de la lumière dans le vide).Un évènement se positionne dans le temps et l'espace par ses coordonnées « ct », « x », « y », « z », qui dépendent toutes du référentiel. Il est très difficile de s'imaginer que le temps ne soit pas le même suivant le référentiel dans lequel on le mesure, mais c'est bien le cas : il n'est donc pas absolu ; il en va de même pour l'espace : la longueur d'un objet peut être différente selon le référentiel de mesure.
Dans l'état actuel des connaissances, seul l'espace-temps comme concept unifié, qui est mathématiquement un espace de Minkowski en relativité restreinte et un espace courbe quelconque en relativité générale, est invariant quel que soit le référentiel choisi, tandis que ses composantes d'espace et temps en sont des aspects qui dépendent du point de vue (référentiel).
Le rapport entre les mesures d'espace et temps donné par la constante universelle c permet de décrire une distance d en termes de temps : d = ct avec t le temps nécessaire à la lumière pour parcourir d. Le Soleil est à 150 millions de kilomètres c'est-à-dire à 8 minutes-lumière de la Terre. En disant « minutes-lumière », on parle d'une mesure de temps multiplié par c, et on obtient une mesure de distance, dans ce cas-ci, des kilomètres. Autrement dit, le facteur c sert à convertir des unités de temps en unités de distance. Kilomètres et minutes-lumière sont donc deux unités de mesure de distance.
Ce qui unifie espace et temps dans une même équation, c'est que la mesure du temps peut être transformée en mesure de distance (en multipliant t, exprimé en unités de temps, par c), et t peut donc de ce fait, être associé aux trois autres coordonnées de distance dans une équation où toutes les mesures sont en unités de distance. En ce sens on pourrait dire que le temps, c'est de l'espace !
Cependant John Wheeler tient à rappeler que le temps et l'espace ont de grandes différences de nature, ne sont pas complètement identifiables et ne se transforment que partiellement l'un en l'autre dans un changement de repère.
Intrication quantique : une réalité troublante.
L'intrication quantique est un phénomène fondamental de la mécanique quantique mis en évidence par Einstein
et Schrödinger dans les années 30. Deux systèmes physiques, comme deux
particules, se retrouvent alors dans un état quantique dans lequel ils
ne forment plus qu'un seul système dans un certain sens subtil.
Toute mesure sur l'un des systèmes affecte l'autre,
et ce, quelle que soit la distance les séparant. Avant l'intrication,
deux systèmes physiques sans interactions sont dans des états quantiques
indépendants mais après l'intrication ces deux états sont en quelque
sorte « emmêlés » et il n'est plus possible de décrire ces deux systèmes de façon indépendante.
C'est pourquoi, comme indiqué précédemment, des
propriétés de non-localité font leur apparition et la mesure sur l'un
des systèmes influence instantanément l'autre système, même à des
années-lumière. Le phénomène d'intrication est l'un des phénomènes les
plus troublants en mécanique quantique servant de base à l'interprétation de Copenhague de celle-ci.
L'intrication quantique est au cœur des fameuses expériences dites du paradoxe EPR et du chat de Schrödinger,
ou encore de l'ami de Wigner. Le phénomène d'intrication repose sur les
principes mathématiques et physiques de la mécanique quantique.
C'est-à-dire, les notions de vecteurs d'états et de produits tensoriels
de ces vecteurs d'états d'un côté et les principes de superposition des
états et de réduction du vecteur d'état de l'autre.
Rappelons qu'en mécanique quantique, l'extension de la mécanique matricielle de Heisenberg et de la mécanique ondulatoire
de Schrödinger, il y a une refonte complète de la cinématique et de la
dynamique des grandeurs physiques et mathématiques associées aux
phénomènes observables et aux systèmes physiques.
La mécanique
quantique, même si elle traite d'une dualité onde-particule, n'est pas
une théorie se réduisant à la mécanique ondulatoire des particules.
Source : Futura sciences
