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Les scientifiques ont longtemps débattu de la flèche du temps, ce concept selon lequel le temps s'écoule irréversiblement du passé vers le futur. Pourtant, les lois fondamentales de la physique ne favorisent pas intrinsèquement une direction unique. Cette étude, publiée dans Scientific Reports, suggère que dans certains systèmes quantiques, le temps pourrait théoriquement s'écouler dans les deux sens.
L'équipe a examiné comment un système quantique interagit avec son environnement, un 'système quantique ouvert'. Ils ont simplifié le problème en faisant deux hypothèses clés: traiter l'environnement de manière à se concentrer uniquement sur le système quantique, et supposer que l'environnement est si vaste que l'énergie et l'information s'y dissipent sans retour.
Cette approche a permis de comprendre comment le temps émerge comme un phénomène unidirectionnel, bien qu'au niveau microscopique, il pourrait théoriquement se déplacer dans les deux directions. Les équations décrivant ces systèmes se comportent de la même manière, que le temps avance ou recule.
Thomas Guff, chercheur postdoctoral, a souligné l'importance d'un détail mathématique souvent négligé: un facteur discontinu dans le temps qui maintient la symétrie temporelle. Cette découverte offre une nouvelle perspective sur l'un des plus grands mystères de la physique.
Schéma montrant le concept derrière la transformation de l'inversion du temps. Le système et l'environnement se déplacent en arrière dans le temps.
Crédit: Scientific Reports (2025).
Comprendre la véritable nature du temps pourrait avoir des implications profondes pour la mécanique quantique, la cosmologie et au-delà. Cette recherche ouvre des portes vers une compréhension plus profonde de notre Univers et des lois qui le régissent.
Qu'est-ce que la flèche du temps ?
La flèche du temps est un concept qui décrit la direction unique dans laquelle le temps semble s'écouler, du passé vers le futur. Cette perception est ancrée dans notre expérience quotidienne, où les événements semblent se succéder de manière irréversible.
Cependant, les lois fondamentales de la physique, comme celles de la mécanique quantique, ne font pas de distinction entre le passé et le futur. Elles sont symétriques par rapport au temps, ce qui signifie qu'elles fonctionnent de la même manière quelle que soit la direction du temps.
Cette apparente contradiction entre notre expérience et les lois physiques a conduit les scientifiques à explorer des systèmes où le temps pourrait s'écouler dans les deux sens, comme dans certains systèmes quantiques ouverts.
La découverte de la possibilité d'une inversion du temps dans ces systèmes ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre la nature fondamentale du temps et son rôle dans l'Univers.
Comment les systèmes quantiques ouverts influencent-ils notre perception du temps ?
Les systèmes quantiques ouverts sont des systèmes qui interagissent avec leur environnement extérieur. Cette interaction est cruciale pour comprendre comment le temps émerge comme un phénomène unidirectionnel dans notre perception.
Dans ces systèmes, l'énergie et l'information peuvent se dissiper dans l'environnement, ce qui signifie qu'elles ne reviennent pas au système d'origine. Cette dissipation est une clé pour expliquer pourquoi nous percevons le temps comme s'écoulant dans une seule direction.
Ceci suggère que, bien que nous percevions le temps comme unidirectionnel, il pourrait en réalité être bidirectionnel au niveau quantique, remettant en question notre compréhension traditionnelle du temps.