Ilya Prigogine : Temps, durée, devenir : La réconciliation d’Einstein et de Bergson


20 Nov 2010

(Revue CoEvolution. No 7. Hiver 1982)

En octobre 1980, le professeur Ilya Prigogine (1917-2003), prix Nobel de chimie en 1977 pour ses contributions à la thermodynamique du non-équilibre, en particulier la théorie des structures dissipatives, est venu parler du temps à quelques amis et membres de GESYS (Groupes d’Etudes des Systèmes). Nous avons choisi quelques extraits particulièrement décisifs de sa conférence intitulée « temps, durée, devenir ».

— G.B. —

Le problème du temps, dans sa relation avec la complexité de la nature a occupé une grande partie de ma carrière scientifique. C’est une exigence culturelle qui suscita mon intérêt, celle qu’exprimait Bergson lorsqu’il écrivait : « Le temps est invention, ou il n’est rien du tout ». Mais en fait, cette question dépasse le problème scientifique proprement dit [1] ; elle engage aussi la création artistique ou littéraire et rejoint la création philosophique.

Le temps suscite un certain nombre d’interrogations fondamentales. La différence entre présent, avenir, passé, vient tout de suite à l’esprit, mais en fait elle est très difficile à définir. Faut-il vraiment détacher le passé et l’avenir du présent ? Le présent détermine-t-il par sa structure ce qui va arriver ? Le problème du hasard et de la nécessité entre également dans la problématique du temps. Peut-on dire que le hasard, c’est l’opacité, la résistance à la prédiction, ce qui nous manque ?

Aujourd’hui où nous sentons bien que les relations entre les hommes et les relations entre l’homme et la nature doivent changer, notre modèle du temps doit aussi changer. Effectivement, nous assistons aujourd’hui à une redécouverte du temps physique, non par la simple logique interne des théories scientifiques, mais par le rappel de questions qu’une physique qui vise à comprendre la nature ne peut pas oublier.

Deux positions opposées

Dans la physique de Newton le présent est artificiellement détaché ; il fournit les conditions initiales, mais il est arbitraire. Le continuum passé-présent-avenir n’a pas de structure, c’est nous qui l’introduisons. Ainsi, est-il dit dans les Principes de Newton : « le temps absolu, vrai et mathématique, en lui-même et de par sa propre nature, coule uniformément sans relation à rien d’extérieur, et d’un autre nom est appelé Durée ».

Bergson avait souligné que, depuis les premières théories mécaniques jusqu’à la relativité d’Einstein (et nous pouvons ajouter jusqu’à la mécanique quantique), temps et espace, temps et mouvement se trouvaient si étroitement liés qu’ils en étaient presque confondus. Dans l’Évolution créatrice Bergson prenait en quelque sorte le contrepied de cette position : « L’Univers dure. Plus nous approfondissons la nature du temps, plus nous comprendrons que durée signifie invention, création de formes, élaboration continue de l’absolument nouveau. » Il avait très bien compris que dans la science classique tout est donné et que c’est là que réside l’origine du fossé entre le temps tel que nous le percevons et sa conception « intemporelle » dans la physique classique.

Le temps retrouvé

Le problème du temps est en train d’être entièrement revu à l’heure actuelle, et c’est pour cette raison que nous pouvons parler d’un temps retrouvé, renouvelé.

La notion de temps repénètre dans la physique, depuis les particules élémentaires jusqu’à la cosmologie. Prenons l’exemple de l’étude des structures cristallines. La plupart des cristaux n’ont pas une structure déterminée par l’état d’énergie minimum, mais par les conditions initiales de leur formation. La rupture de symétrie qui l’emporte n’est pas la plus stable, mais la plus rapide sur le plan cinétique. Si les cristaux emprisonnent leur passé, où allons-nous ? peut-on alors se demander. Qu’est-ce qui est vraiment déterminé à l’instant même ? Même dans un cristal le passé intervient.

Quand la dimension, ou le nombre d’individus, augmente, des branchements imprévisibles se produisent dans l’évolution d’un système. Un exemple célèbre est celui de la fourmilière : placez un nid de fourmis dans une grande boîte, puis coupez la boîte en deux et mettez une source de nourriture d’un côté. On mesure alors le nombre de fourmis qui choisissent l’un ou l’autre des chemins identiques. Quand on augmente la population, un des chemins est sélectionné aux dépends de l’autre, et pratiquement toutes les fourmis passent pas le même chemin. On connaît l’explication : les fourmis laissent une sécrétion chimique qui indique aux autres que ce chemin mène à une source de nourriture. Quand le nombre de fourmis est très grand, cette odeur subsiste sur un chemin plutôt que sur un autre à un certain moment, et l’évolution du système atteint une bifurcation ; chacun des deux chemins peut être choisi mais une fois ce choix effectué, il est irrémédiable.

Bergson contre Einstein

La notion de temps fait irruption de tous côtés. J’ai été frappé de voir comment elle a émergé au début du siècle. C’est un problème clé pour Einstein, et aussi pour Bergson. Comment leurs pensées se sont-elles développées ? Cette méditation sur le temps qui s’élabore au début du siècle prend deux formes tout à fait différentes. Le temps d’Einstein est le temps-communication. Celui de Bergson, c’est la durée, le temps intérieur. Aujourd’hui nous arrivons à une synthèse des deux, avec la notion de devenir, qui comprend à la fois temps et durée. L’insistance de Bergson sur la nouveauté, la création, a quelque chose de très moderne. Avec la notion de devenir nous englobons la nécessité et le hasard, la transparence et l’opacité. L’essentiel pour un homme de science est d’être ouvert à ce qu’il apprend. Je sais que mon opinion ne fait pas l’unanimité, mais je ne suis un zélateur ni du hasard, ni du déterminisme. A mon avis, dans l’état actuel de nos connaissances, nous avons besoin des deux.

Comparons ces deux grandes œuvres, qui ont le point commun remarquable, d’être basées sur une intuition d’adolescent, creusée jusqu’à être devenue un édifice considérable. Une lettre d’Einstein à un de ses oncles à Anvers, nous montre qu’à seize ans il se préoccupait déjà de la vitesse de la lumière et du champ électromagnétique. Quel était le problème ? La comparaison des horloges. On avait découvert l’invariance de la vitesse de la lumière. Mais cette notion de constante universelle, fondamentale et très profonde, n’est pas aisée à expliquer. Nous en sommes toujours à la préhistoire de la physique, même aujourd’hui, car nous n’avons aucune idée de la raison d’être, du pourquoi des constantes universelles.

Ainsi le point de départ des travaux d’Einstein était une méditation sur la communication du temps. C’est plus une idée de philosophe, de réfléchir sur le fait que des physiciens doivent pouvoir communiquer. Pour moi, c’est une source d’étonnement, comme cet univers en expansion, évolutif, auquel Einstein aboutit. Mais il était lui-même très prudent à ce sujet. L’idée de faire un univers géométrique, atemporel, le conduisait à celle d’un univers évolutif. Il dût ainsi laisser coexister en lui les sentiments de triomphe et de conflit, car les conséquences de son œuvre étaient inacceptables pour lui. Remarquons au passage que Poincaré, sans doute plus intelligent qu’Einstein, avait eu en mains tous ces éléments ; mais il était moins créateur, et voyait dans la constance de la vitesse de la lumière une simple convention.

Après plus de trois siècles, la physique a retrouvé le thème de la multiplicité des temps.On attribue souvent à Einstein l’audace d’avoir ramené le temps à une quatrième dimension. Mais Lagrange, et aussi d’Alembert dans l’Encyclopédie, avaient déjà avancé que la durée et les trois dimensions spatiales forment un ensemble de quatre dimensions. En fait, affirmer que le temps n’est rien d’autre que le paramètre géométrique qui permet de compter, de l’extérieur, et qu’en tant que tel, il épuise la vérité du devenir de tout être naturel, c’est presque là une constante de la tradition physique depuis trois siècles. Ainsi Émile Meyerson a pu décrire l’histoire des sciences modernes comme la réalisation progressive de ce qu’il regardait comme un préjugé constitutif de la raison humaine : le besoin d’une explication qui ramène le divers et le changeant à l’identique et au permanent, et qui dès lors élimine le temps.

L’évolution de Bergson fut remarquablement similaire et partit aussi d’une idée très simple. Alors qu’il était encore au collège, Bergson avait vu que le temps devenait objectif lorsqu’on l’incorporait à la physique, mais contrairement à Einstein, il voyait dans ce passage une diminution, un appauvrissement de la notion. C’est cette idée qu’il va développer, travailler dans toute son œuvre. Bergson, comme Einstein, était un homme réservé, n’aimant pas beaucoup le contact étroit avec les autres. Il pensa que cette durée devait être à la base de la vie psychique, puis il la transposa dans le domaine de l’évolution, envisageant l’univers entier comme une création. Mais il croyait qu’il fallait diviser notre savoir en physique qui s’occupe du temps et en métaphysique qui s’occupe de la durée. Il renvoyait dos à dos mécanisme et finalisme. Pour lui, comme pour Einstein, le temps intérieur, subjectif, n’est pas objet de science. Leurs deux réflexions conduisent à des univers fragmentés, comme l’opposition entre intelligence et intuition chez Bergson. (…)

Comment parler de lois immuables dans un univers qui évolue, qui possède une histoire ? Une discussion entre Einstein et un de ses amis [2] sur ce sujet a occupé leur correspondance pendant un moment. Einstein n’aimait guère parler de questions personnelles dans ses lettres, mais il répondait longuement aux questions scientifiques qu’on lui posait : « Il ne faut pas attacher d’importance à la direction du temps, à l’irréversibilité » écrivait-il. « Nous savons que la différence entre passé, présent et futur est, pour nous physiciens, une illusion. » Même pour une question qui lui tenait à cœur personnellement, elle restait une illusion, parce que les équations fondamentales de la physique sont intemporelles.

En 1922, quand Einstein vint à Paris, il entra en conflit avec Bergson, qui n’avait pas compris la relativité. Mais Einstein, de son côté, n’avait pas compris Bergson. Je crois que ce conflit est maintenant dépassé. Il est possible d’introduire en physique un temps interne qui, au fond, correspond assez bien à ce que Bergson avait vu.

La physique, aujourd’hui, ne nie plus le temps. Elle reconnaît le temps irréversible des évolutions vers l’équilibre, le temps rythmé des structures dont la pulsion se nourrit du monde qui les traverse, le temps bifurquant des évolutions par instabilité et amplification de fluctuations, et même ce temps microscopique que nous avons introduit au dernier chapitre et qui manifeste l’indétermination des évolutions physiques microscopiques. Chaque être complexe est constitué par une pluralité de temps, branchés les uns sur les autres selon des articulations subtiles et multiples. L’histoire, que ce soit celle d’un être vivant ou d’une société, ne pourra plus jamais être réduite à la simplicité monotone d’un temps unique, que ce temps monnaie une invariance, ou qu’il trace les chemins d’un progrès ou d’une dégradation. L’opposition entre Carnot et Darwin a fait place à une complémentarité qu’il nous reste à comprendre dans chacune de ses productions singulières.

L’irréversibilité aujourd’hui

Dans l’application d’une loi physique telle que Newton l’a conçue, nous avons d’une part des conditions initiales, d’autre part une loi et nous pouvons établir une correspondance entre les conditions initiales et les conditions finales. C’est une question de manipulation. L’univers classique est un univers manipulable. En principe, la relation entre état initial et état final n’est soumise à aucune limite. Mais la nature est-elle vraiment manipulable comme nous le voulons ? Les constantes universelles sont le premier indice suggérant qu’il n’en est pas ainsi : la vitesse de la lumière est une limite, la constante de Planck h [3] a un rôle semblable, en mécanique quantique. Cette dernière nous indique qu’il nous faut repenser la notion de position, de localisation. Mais le fait demeure d’une limitation de notre action sur le monde. Une des premières leçons que le développement de la physique nous ait données est la prise de conscience de nos limitations. L’irréversibilité est la reconnaissance d’une activité spontanée de la nature, sur laquelle nous ne pouvons pas influer. Par exemple, une barre de fer chauffée prendra une température uniforme quand on l’abandonnera ; nous ne pouvons pas empêcher ce phénomène de se produire.

C’est cette spontanéité de la nature que beaucoup d’auteurs ont perçu comme la raison de l’irréversibilité. Boltzmann en donnait des exemples. Une fois que cette spontanéité a été comprise, cette activité peut s’intégrer à un flux d’énergie et de matière qui peut donner des structures nouvelles, qui seront sensibles au monde extérieur, comme une ville ou une société. Cette redécouverte de la spontanéité est très importante, même pour des domaines comme l’étude des particules élémentaires. (…)

La nature à laquelle notre science s’adresse aujourd’hui n’est plus celle qu’un temps invariant et répétitif, extérieur à notre organisme et à toute chose naturelle, suffisait à décrire, ni non plus celle dont une fonction monotone résumait l’évolution. Newton et Bergson avaient tous deux raisons. Il existe bien d’autres temps que celui de la montre, mais ils coulent « ensemble » pour définir un devenir universel.

Nous explorons désormais une nature aux évolutions multiples et divergentes, qui nous donne à penser non pas un temps aux dépends des autres, mais la coexistence de temps irréductiblement différents et articulés.

Le débat est relancé dans le domaine macroscopique : temps, hasard, nécessité, sont sans doute les thèmes désormais dominants. Je ne peux pas m’empêcher de penser à une autre analogie qui va peut-être plus loin. Chacun de nous a une vie complexe et sa propre notion du destin. Chacun s’accorde à dire que certains événements sont prévisibles et que d’autres ne le sont pas. Le destin serait ce mélange de clairvoyance et d’opacité que chacun de nous vit, c’est Œdipe clairvoyant devant le Sphinx et aveugle sur lui-même.

Le redécouverte au cœur de la science d’un thème moteur de l’art et de la littérature est peut-être l’indication d’une redécouverte de l’unité du savoir et de la culture.


[1] Cf. Georges Poulet, Études sur le temps, 10/18 et les métamorphoses du cercle.

[2] Correspondance Albert Einstein – Michele Besso, 1903-1955, Paris, Hermann, 1972.

[3] liant l’énergie et la fréquence d’une onde (E = hv).