Pourquoi ne peut-on pas inverser le cours du temps ?

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Plusieurs expériences de pensée prouvent que l'inversion du temps conduirait à une impossibilité physique. Au cœur de cette démonstration, la notion fondamentale d'entropie…

Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir - La Recherche n°905-906, daté juillet-août 2022.

"Ô temps, suspends ton vol ! et vous, heures propices, suspendez votre cours ! Laissez-nous savourer les rapides délices des plus beaux de nos jours !" suppliait Alphonse de Lamartine dans le poème "Le Lac". Hélas, nous savons que le temps n'interrompt jamais sa course. Pas plus qu'il ne fait machine arrière, malgré les efforts d'imagination de bien des auteurs de science-fiction, à commencer par Herbert George Wells (1866-1946) et son roman "La Machine à explorer le temps" (1895).

Pourtant, en y regardant de plus près, certaines lois de la physique ne se montrent pas si intransigeantes avec la flèche du temps… Prenons deux boules de billard lancées l'une contre l'autre. Elles se heurtent, puis repartent chacune de leur côté. Passons le film à l'envers, comme si justement le cours du temps s'inversait. Les deux boules avancent l'une vers l'autre, se percutent, repartent en arrière. Un observateur visionnant les deux films serait incapable de dire lequel se déroule dans le "bon sens" du temps… Car aucune loi physique n'est violée, rien d'étrange n'apparaît.

"Cela s'explique par le fait que les lois de la mécanique newtonienne, qui régissent le mouvement des deux boules, sont réversibles, note Édouard Kierlik, directeur de l'UFR de physique de Sorbonne Université. Dans les équations, vous pouvez changer 't' en '-t' sans problème. Cela se complique rapidement si l'on multiplie le nombre de boules. Imaginons un billard à 1023 boules : c'est le nombre d'atomes présents dans un litre d'air. Vous les observez se heurter les unes aux autres, puis vous inversez le sens d'écoulement du temps. Cette fois, vous ne retrouverez jamais l'état initial. Pourquoi ? Parce que le nombre de collisions est trop grand, les configurations trop nombreuses. Une infime différence de vitesse entre deux boules provoquera des trajectoires différentes. Et de fil en aiguille, les boules rebrouss[...]

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