tpe 1S1 : la perception du temps qui passe

Introduction

      Le temps n’est pas devenu seulement un cadre abstrait et réglementé de nos activités, contrôlé à l’échelle du monde et affiché à des milliards d’exemplaires tout autour de nous. Le concept même de temps a été revu dans ses plus anciens principes, en particulier par le développement de théories formelles où la notion intuitive que nous avons du temps est mise à l’épreuve : la relativité d’Einstein enlève le caractère absolu que lui conféraient ses origines divines et attribue des temps différents à des systèmes en mouvement l’un par rapport à l’autre. On passe d’un état d’esprit axé sur le futur (qui pourrait être prédit), à un état d’esprit beaucoup plus logique où le futur est difficile à prédire, vu qu’on se rend compte à quel point il est lointain. La perception du temps effectue là déjà un changement primordial.

    Ce résultat ne heurte pas vraiment le sens commun mais remet partiellement en cause la construction rassurante d’un futur issu du passé, image de survie à laquelle s’accroche l’Homme depuis longtemps.

     L’histoire du temps se confond avec celle de l’humanité toute entière. Chaque civilisation a inventé une mesure du temps qui répondait à ses besoins, et ce qui vient d’être raconté privilégie l’Occident et l’horloge qu’il a créée.

    L’histoire du temps et de son invention n’est pas terminée, elle est au contraire en plein développement et les temps qu’inventent, définissent et comptabilisent les personnes d’aujourd’hui n’ont pas fini de bouleverser nos modes de vie et de pensée. Sociologues, physiciens, financiers, biologistes, informaticiens et tant d’autres s’emploient à s’imaginer de nouveaux rythmes et des machines pour les engendrer et les mesurer.

   Mais un sujet reste flottant : la perception du temps. En effet, étant différente selon les esprits, il semble intéressant de se questionner sur sa relativité, ou de son absolutisme. Les Hommes ont commencé à étudier la physique du temps, mais également son aspect biologique ainsi que les facteurs affectant la perception du temps sur notre cerveau.                         

6 janvier, 2014 à 15 h 06 min | Commentaires fermés | Permalien


Introduction: Le Temps, un leitmotiv

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   Si nous ne percevons pas un temps absolu,  alors comment interprétons-nous notre propre temps, notre réalité temporelle ? Et inversement, si nous ne créons pas notre temps, comment percevons-nous le temps réel, absolu ?

6 janvier, 2014 à 15 h 06 min | Commentaires (0) | Permalien


D’où viennent les cycles temporels ?

    Le temps physique est la première notion de temps que nous aborderons. Selon une définition classique, le temps dit physique est une période pendant laquelle une action ou un évènement se déroule, ou encore une dimension représentant la succession de ces actions ou évènements. Le temps est, au même titre que la longueur ou la masse, une des quantités fondamentales du monde physique : c’est un temps absolu. Mais celui-ci est celui des montres et des horloges, ce même temps s’écoule pour tout le monde, ici et ailleurs, hier et demain, c’est un devenir.  

 

Mais commençons par le commencement. 

 

La notion de « seconde » que l’on connaît tous n’est pas calculée au hasard :

  • A l’origine, la seconde correspondait au temps de la fraction 1/8600 du jour solaire. Cette définition fut vite remise en question à cause des irrégularités de rotation de la Terre.

  • Puis on la fonda sur l’année tropique 1900 (qui définie les saisons), l’Union Astronomique Internationale donne alors la présente définition (en SI) en 1967 :

    « La seconde est définie comme la durée de 9 192 631 770 fréquences (Hz) de la radiation correspondant à la transition entre 2 niveaux hyper fins de l’Etat fondamental (donc électriquement neutre) de l’atome de césium 133 »

     Le césium est un élément chimique, un métal alcalin extrêmement réactif

L’atome de césium et ses propriétés

D'où viennent les cycles temporels ? fct_horloge_etat_atomes_

 

     Ainsi, en se basant sur ces données, les hommes utilisent des horloges atomiques permettant le calcul du temps.

Une horloge atomique est une horloge qui utilise la longévité et l’immuabilité de la fréquence du rayonnement électromagnétique qu est émis par un électron lors du passage d’un niveau d’énergie à un autre, pour assurer l’exactitude et la stabilité du signal qu’elle produit. Un de leurs principaux usages est le maintien du Temps Atomique International (TAI) et la distribution du Temps Universel Cordonné (UTC) qui sont les échelles de temps de référence.

Plusieurs horloges existent à ce jour, celle du césium 133 étant l’horloge primaire des USA (la France par exemple est réglée sur une vingtaine d’horloges différentes).

Par exemple, ci-dessus l’horloge atomique de Prague :

6 janvier, 2014 à 15 h 06 min | Commentaires (0) | Permalien


La théorie quantique opposée à la relativité restreinte : le choc des titans

     Les physiciens comme les philosophes ont longtemps disserté sur le concept de temps : est-il un absolu ? Le subit-on, y a-t-il une flèche irréfutable du temps ? Qu’y avait-il « avant » le temps ? Voilà des questions quasi métaphysiques et très difficiles à résoudre, utilisant l’échelle de Plank (l’unité physique du temps) pour calculer l’incertain. Certains hommes érudits ont pourtant essayé avec succès l’étude de ces questions, notamment Platon, Boltzmann, Einstein, Prigogine, Newton, et Hawking.

 

Platon

Platon, philosophe de la Grèce Antique

    Pour commencer, le temps objectif est le temps dit absolu. C’est celui réglementant l’univers tout entier au même rythme. Le temps subjectif en revanche, n’est qu’une altération du temps objectif, mais nous l’aborderons plus tard.

C’est un concept qui se trouve difficile à cerner : en effet, bien qu’il soit facile de définir le temps comme une mesure de la distance entre deux événements, que devient-il quand rien ne se passe ? Aristote disait que le temps n’existe pas sans événement, pourtant le temps semble bel et bien s’écouler en l’absence événements rendant sa notion d’autant plus compliquée.

Un paradoxe concernant ce temps objectif est donc vite arrivé, sa notion devenant plus complexe chaque fois qu’un physicien exposait sa théorie, rendant son absolutisme discutable…

En effet le problème du temps s’est posé tout particulièrement en 1905, lorsque Einstein a défini sa théorie de la Relativité restreinte et démoli l’idée que le temps était une constante universelle. Par conséquent, passé, présent et futur ne sont plus absolus. Il démontre que la vitesse de la lumière est constante et identique, quelque soit le référentiel d’inertie duquel on la calcule. 

En opposition avec les dires de Newton, citons-le, « le temps absolu, vrai et mathématique, en lui-même et de sa propre nature, coule uniformément sans relation à rien d’extérieur », la relativité d’Einstein contredit la science de l’époque. Deux écoles de physiciens se créent alors, opposant relativité générale et théorie quantique. La physique quantique prêche quand à elle que la connaissance précise de l’énergie d’une particule la rend difficile à situer dans le temps, et à l’inverse plus on en sait sur sa position temporelle, moins on connaît son énergie.

Certains physiciens tentent cependant de confondre les deux écoles évoquées ci-dessus, comme l’italien Carlo Rovelli. Il a notamment formulé la théorie quantique des champs, basé sur l’hypothèse du « temps thermique ». Selon lui, l’écoulement du temps serait « une illusion due à une connaissance incomplète ».

Albert Einstein

Albert Einstein

Contrairement à ce que Newton pensait, nos horloges ordinaires ne mesurent jamais des phénomènes indépendants de l’univers. En fait, on pourrait dire les horloges ne mesurent pas le temps du tout. Elles mesureraient le temps que l’Homme a inventé selon ses besoins.

La différence est subtile entre les horloges atomiques et le temps, mais c’est la réalité. Les horloges atomiques définissent le temps standard pour le globe : le temps est défini par le nombre de clics de leurs horloges.

6 janvier, 2014 à 15 h 06 min | Commentaires (0) | Permalien


L’expérience des différentes perceptions

      Nous sommes allés faire une expérience normalement représentative d’un sondage apparu dans le magazine Science & Vie. Une partie de cette expérience est visible dans la vidéo ci-dessous.

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En plus de ces résultats, d’autres personnes ont accepté mais sans être filmées :

80 ans : 44 secondes et 1min05

78 ans : 51 sec

16 ans : 2min07

47 ans : 2min18

18 ans : 3min06

78 ans : 2min19

 

      On observe alors qu’en majorité les personnes âgées ont une perception du temps assez courte : leur résultats tournent autour de valeurs inférieures à 2 minutes (temps que nous demandons d’évaluer). Quant aux personnes plutôt jeunes, leurs résultats sont déjà plus proches de 2 minutes, ce qui fait que leur perception du temps serait plus rapide et plus précise.

Ces résultats faussent quelques peu les affirmations du sondage (en raison du peu de gens interrogés), en effet les personnes âgées auraient du arrêter notre chronomètre après avoir dépassé les 2 minutes, ce qui rendraient leur perception du temps plus longue. Le sondage prônait alors l’idée que le temps chez ces personnes là ne faisait que les rapprocher d’une fin certaine, leur donnant envie qu’il s’écoule moins vite. Mais dans l’ensemble, nous avons pu confirmer les théories de perception du temps selon l’âge de l’individu.

6 janvier, 2014 à 15 h 06 min | Commentaires (0) | Permalien


L’horloge biologique à l’intérieur de nous

 

    Saviez-vous que dans notre corps , se trouve une horloge appelée horloge biologique réglée sur 24h ? Elle est précisément située dans notre cerveau, à l’intérieur d’une zone nommée l’hypothalamus. 

Schéma représentant l’hypothalamus

hypothalamus

Les photorécepteurs localisés dans la rétine permettent de détecter l’intensité de la lumière et d’informer notre horloge, afin qu’elle se règle sur la bonne heure, c’est-à-dire le temps subjectif. (cf Temps Physique)

L’œil schématisé 

images

En effet, notre horloge biologique est réglée sur 24h, et elle gouverne notre rythme veille/sommeil, mais aussi d’autres rythmes appelés rythmes circadiens, comme par exemple:

- rythme de la température interne

- rythme cardiaque et respiratoire

- rythmes hormonaux (hormone de croissance, mélatonine, corisol, etc…)

 Mais qu’est-ce qu’un rythme biologique ? C’est une répétition d’un phénomène vital.

6 janvier, 2014 à 15 h 04 min | Commentaires (0) | Permalien


L’experience Siffre

      Il y a 30 ans, le spéléologue Michel Siffre s’est isolé dans uns grotte dans le gouffre du Scarasson du 18 juillet au  14 septembre 1962 à 2000 m d’altitude dans les Alpes italiennes (entre Limone et Tende), sans repère et sans lumière pendant 69 jours.  Il « résidait »  à 130 m de profondeur et était exposé à de continuelles chutes de glaces et de roches. La température était inférieure à 0°C et l’humidité était relative à 100%. Il ne disposait d’aucun médicaments et son matériel de survie était très insuffisant.

 

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 Michel Siffre

Lorsqu’il se retrouve à l’intérieur de la grotte, Michel Siffre est incapable d’évaluer le temps qui s’écoule. Par exemple, il estime à 4h une journée de 14h. A la fin du séjour, il a 25 jours de retard sur 58 journées.

Conséquence : l’existence des rythmes biologiques est portée à la connaissance du grand public et du milieu médical. On a mis en évidence ou confirmé de nombreux aspects des rythmes biologiques :

  • la stabilité du rythme veille-sommeil chez l’homme, avec une période spontanée légèrement supérieure à 24 h
  • l’importance du sommeil paradoxal
  • le rythme spontané de la principale prise alimentaire avant la période de sommeil
  • plusieurs rythmes de 24 h indépendants : température, force musculaire, hormones surrénaliennes, sommeil
  • des désynchronisations dans l’ordre de succession de différents rythmes
  • l’absence de rythme nycthéméral simple
  • les effets du stress et du café sur les rythmes
  • le passage possible à un rythme bicircadien de 48 h
  • les troubles liés au décalage horaire en fin d’expérience

 

     Cette expérience a démontré que deux facteurs contribuaient à synchroniser l’horloge biologique sur le rythme de 24h :

1) La lumière de haute intensité (supérieur à 2 500 lux)

2) Le rythme social, avec les repas, la montre

 Des chercheurs ont imaginés, dès 1963, que le temps perçu par notre cerveau (le temps subjectif) est calé sur le tic-tac d’une pendule intérieure, de la même façon que notre vie, est rythmée par le tic-tac de notre montre (le temps objectif).

 

 

 


6 janvier, 2014 à 15 h 03 min | Commentaires (0) | Permalien


L’horloge interne de l’être humain : protéines, gènes et chromosomes

   L’horloge interne est maintenue par des protéines dont les gènes sont transcrits par phases : la concentration de ces protéines croît jusqu’à un certain temps puis décroît à nouveau. Ainsi elles déterminent le rythme journalier et régulent les fonctions corporelles.
Les gènes de l’horloge commandent par exemple la croissance des cellules dermiques et des cheveux qui poussent notamment la nuit durant le fameux sommeil réparateur. Les gènes de l’horloge commandent également l’appétit. Lorsque l’horloge interne est déréglée, des problèmes de sommeil peuvent apparaître ou encore la digestion peut se mettre en marche en pleine nuit, bien que l’estomac soit vide.

Le gène période, localisé sur le chromosome 17, joue à cet égard un rôle primordial : l’horloge circadienne en a besoin pour s’adapter aux changements des conditions externes.
C’est par exemple le cas lorsqu’une personne rentre d’un long voyage en avion. Le décalage horaire se fait sentir parce qu’il faut quelque temps au corps pour s’adapter au nouveau rythme. C’est le gène période qui nous permet de retrouver le rythme normal.

6 janvier, 2014 à 15 h 03 min | Commentaires (0) | Permalien


La chronobiologie

    La chronobiologie est une discipline scientifique qui permet d’étudier l’organisation temporelle des êtres vivants, des mécanismes qui en assurent la régulation (contrôle, maintien). Cette discipline traite essentiellement de l’étude des rythmes biologiques.

chronobio

 

On a différencié 3 grands domaines de rythmes :

- Les rythmes circadiens d’une période équivalente à 1 jour (24 heures), mais qui varient en réalité entre 20h et 28h,

- Les rythmes ultradiens d’une fréquence plus rapide qu’un rythme circadien, c’est-à-dire d’une période inférieure à 24h,

- Les rythmes infradiens d’une fréquence plus lente qu’un rythme circadien, c’est-à-dire d’une période supérieure à 24h. Dans ce dernier domaine de rythme, on en observe 3 autres : les rythmes septénaires (environ 1 semaine), les rythmes circamensuels (environ 1 mois), et les rythmes circannuels (environ ou saisonniers).

 

Document : photo chronobio (c’est exactement la même image que celle ci-dessus, mais étant donné qu’on ne la voit pas correctement nous vous conseillons d’ouvrir le document ci-contre)

 

 

6 janvier, 2014 à 15 h 02 min | Commentaires (0) | Permalien


Composantes endogènes-exogènes et oscillateurs

Il existe plusieurs types de rythmes :

Les premiers dépendent directement des facteurs environnementaux appelés synchroniseurs : les composantes exogènes ( comme par exemple l’alternance jour/nuit, l’horaire de repas réguliers, l’heure de lever fixe, les rythmes sociaux…).

Les seconds ne dépendent pas des synchroniseurs, ils sont l’expression de gènes spécifiques appelés gènes-horloge : les composantes endogènes (les rythmes biologique sont de nature endogène).

Il existe aussi des oscillateurs : ce sont des structures physiologiques sensibles aux variations des synchroniseurs.

Influence de la lumière sur les sécrétions hormonales

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1 Synchroniseurs Eclairement   2 Yeux   3 Nerf optique   4 Noyaux suprachiasmatiques   5 Hypothalamus antérieur   6 Epiphyse ( = glande pinéale)   7 Sécrétions hormonales

Les synchroniseurs et les oscillateurs agissent comme une horloge interne qui gouverne nos rythmes physiologiques, c’est l’horloge biologique, à ne pas confondre avec les rythmes biologiques. En d’autres termes, l’organisme doit constamment s’adapter aux rythmes de l’environnement, d’où l’utilité de notre horloge biologique.

 

6 janvier, 2014 à 15 h 00 min | Commentaires (0) | Permalien


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