retour plan du cours, accueil, programme TS |
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Et si jamais ce chapeau introductif du programme ("Approche du temps en biologie et géologie") était plus qu'un artifice. Si jamais les membres du GTD (groupe technique disciplinaire chargé d'élaborer les programmes) cherchaient vraiment à unifier une approche discontinue de notre enseignement sur la terre et la vie (ce qui est illusoire car le temps, à mon avis, loin d'unifier, sépare au contraire les systèmes vivants des autres systèmes). Si ce chapitre était le reflet de questions que se posent vraiment nos contemporains. En tout cas,
merci pour cette merveilleuse occasion
de philosopher.
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Plan |
1ère étape: mesurer le temps à l'aide de systèmes matériels non vivants 2ème étape: des sources de temps multiples dans le vivant 3ème étape: vers un temps qui dure... le temps continu |
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1ère
étape:
mesurer
le temps à l'aide de systèmes matériels
non vivants
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Doit-on parler de "mesurer le temps" actuel ou plutôt de générer le temps ? Source de temps, générateur de temps, ou encore garde-temps sont des mots que l'on rencontre de plus en plus souvent... |
La mesure du temps est toujours celle d'un mouvement, d'une oscillation. Donc le temps mesurable est lié à la matière. Aucun générateur de temps n'est donc parfait (sans frottement, totalement uniforme...). Il faudra chercher ailleurs une source de temps. Il n'y a pas quelque part, une horloge unique qui décompte sans erreur, de façon uniforme et éternelle, le temps. Aucun mouvement de la nature n'est totalement uniforme, isolé totalement de tout autre système, insensible à l'observation, transportable... |
Les hommes, en cherchant un temps universel, recherchent donc un système naturel qui leur permette de mesurer, de façon reproductible, le plus précisément possible, le paramètre temps de tout phénomène dynamique. L'homme a donc trouvé plusieurs solutions consensuelles, selon l'usage qu'il fait du temps. |
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Générateurs de temps |
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Le système solaire |
C'est le plus grand
générateur de temps disponible pour l'homme.
Il a longtemps suffit pour la précision des
applications scientifiques (mais ses oscillations (quelques
millisecondes de variation saisonnière par exemple),
pour être modélisables, n'en sont pas moins
gênantes).
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Dans certains pays, on a compliqué
le système par l'utilisation d'heures
d'été et d'hiver, très contestables.
Ainsi, le temps civil ne suit que très
approximativement le système théorique des
fuseaux horaires. La France, par exemple, a pour temps civil
d'hiver le temps du fuseau de l'Europe centrale, dans lequel
aucune partie de son territoire n'est cependant
placée.
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L'année solaire est une division
qui repose sur une rotation complète de la terre
autour du soleil qui dure 365 jours 6 heures
9 minutes et 9 secondes, dans l'échelle
T.A.I.. L'année légale actuelle,
approchée, est de 365 jours avec l'addition d'un jour
tous les 4 ans (année bissextile) et la suppression
d'un jour tous les 400 ans.
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Les chronomètres, pendules, horloges et autres montres... |
...qui comportent toujours un système mécanique ont aussi une précision bien suffisante pour l'usage courant, malgré leur sensibilité à la température et à la pression (selon les modèles, il pouvait y avoir de une à quelques dizaines de secondes d'écart journalier). L'ajout d'une source d'énergie électrique (mécanismes mus par l'électricité) en a même grandement augmenté la précision qui atteint la seconde mensuelle, voire annuelle pour certains modèles. |
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Générateurs de temps électroniques et atomiques |
L'adoption de générateurs de temps électroniques (quartz pulsé par une pile...), puis atomiques (basés sur la fréquence de résonance de certains atomes) a permis d'atteindre des précisions encore meilleures. Les générateurs de temps de laboratoire actuels (dits étalons de fréquence ou horloges atomiques selon leur précision et usage) atteignent couramment des précisions de l'ordre de la seconde pour 1014 à 1012 secondes (soit environ 1 seconde de décalage (en retard ou avance) sur 30.000 à 3.000.000 ans). |
Mais il est difficile de comprendre ce que signifie cette précision qui n'est pas celle d'une mesure d'un objet réel mais bien la stabilité d'un mouvement sur une période d'observation. Ainsi la précision d'un horloge atomique dépend du temps d'observation du système car l'observation perturbe le système. Pour des temps d'observation typiques d'une durée de 1000 s on atteint une précision (c'est-à-dire une variation dans l'uniformité du mouvement) de l'ordre de 10-14. |
Le système solaire est par contre insensible à l'observation que nous en faisons. Il ne faut donc pas penser en terme de précision absolue mais en terme de précision (et d'uniformité du signal), pour un usage donné. |
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Selon l'usage que l'on en fait on peut ainsi se référer à l'une ou l'autre des échelles de temps disponibles: |
* l'échelle Temps universel (T.U.) dont la seconde est définie (et était l'étalon jusqu'en 1956) par la fraction 1/86 400 du jour solaire moyen. Cette échelle est adaptée à des temps de l'ordre de l'année, du jour, de l'heure ou de la minute pour des mécanismes pas trop rapides, mécaniques par exemple. Sans vouloir rejeter le progrès on peut se poser la question du sens de l'unification de l'échelle de temps. Lorsque l'on comptait les heures en quadrants par rapport au soleil, les durées courtes étaient mesurées en référence à des actions courantes («le temps de dire un Ave» dans notre vieille Europe chrétienne). Toutes nos actions n'ont certes pas besoin d'être mesurées en secondes. |
* l'échelle Temps des éphémérides (T.É.) dont la seconde est définie (et était l'étalon de 1956 à 1967) par la fraction 1/31 556 925,974 7 de l'année tropique 1900; cette échelle était (et est) utilisée pour des systèmes de navigation maritimes, aériens et spatiaux. |
* l'échelle Temps atomique international (T.A.I.) dont la seconde est définie (et est l'étalon depuis 1967) par la durée de 9 162 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133. Je renvoie à des articles encyclopédiques spécialisés pour éclairer cette définition, qui demande un bon niveau de physique. Cette échelle s'impose pour tous les mécanismes et déplacements rapides (électronique, vols cosmiques) et pour l'astronomie. |
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Le Temps universel coordonné (T.U.C. ou U.T.C. en anglais) résulte d'un compromis entre le T.A.I. et le T.U. (U.T. en anglais), c'est la base du temps en usage dans tous les pays. La seconde est celle qui est donné par le T.A.I. mais les nombres entiers de secondes et, par suite, de jours, heures et minutes sont les valeurs choisies de telle façon que la différence T.U.-U.T.C. soit toujours, en valeur absolue, inférieure à 0,9 s. La dérive du T.U. par rapport au temps atomique est rattrapée par l'addition éventuelle d'une seconde supplémentaire le 31 décembre à 24 heures ou le 30 juin à 24 heures. Ainsi, pour les êtres non vivants, on se réfère à des échelles de mesure et des échelles d'observation (atomique, moléculaire, microscopique, macroscopique, métrique, kilométrique, astronomique...): la distance terre-soleil (en années-lumières), la période de rotation de la terre (en jours), la vitesse d'écartement de deux plaques (en cm par an), la durée moyenne d'éclairement solaire d'une localité (en jours), la vitesse de renouvellement (turnover) d'une molécule au sein d'une complexe (en heures ou fractions d'heure), la vitesse d'une catalyse (en seconde ou fraction de seconde). |
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On utilise ces mêmes
échelles de mesure d'un temps unique lorsque
l'on étudie le vivant, non pas en tant que vivant
mais en tant que système matériel. Les
échelles d'observation et de mesure nous
permettent de nous affranchir des durées
multiples du vivant: cycle de vie (de quelques centaines
d'années à quelques minutes), cycle de
division (de l'ordre de quelques heures), fréquence
cardiaque (de l'ordre du battement par seconde), mise en
place de nouvelles synthèses cellulaires en
réponse à un signal chimique (quelques minutes
à dizaines de minutes), vitesse de traduction (20 aa
par seconde), vitesse de rotation d'un flagelle
bactérien (40 à 60 tours par seconde). Tous
ces phénomènes sont traités comme si le
temps était unique, avec une seule et même
échelle. Les mécanismes du vivant étant
plus ou moins rapides.
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MAIS |
Tout d'abord cette unité du temps n'est pas pertinente si l'on veut PERCEVOIR LE TEMPS, ce qui est nécessaire si l'on veut étudier le vivant en tant que vivant: voici deux exemples particulièrement frappant : |
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Sur terre, on tourne
autour du soleil à plus de 100.000 km à
l'heure d'homme !!!
Cette vitesse n'est pas concevable ni
sensible à notre échelle humaine. Si l'on
change d'échelle spatiale il faut aussi changer
d'échelle de temps pour se représenter ce que
signifie cette vitesse. Un homme de 1,7 m est 6371.000x2¼
/1,7 fois plus petit que la circonférence de la
terre, soit 3.747.647 fois. Si l'on garde ce même
rapport pour le temps et que l'on multiplie les 8760
heures-homme par 3.747.647 pour avoir des heures-terre on
obtient une vitesse de rotation de 0,27 km/heure-terre.
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Une bactérie "fait du" 36 m à l'heure d'homme
!!!
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Ce que l'on vient de faire avec l'échelle des distances peut aussi être fait avec l'échelle de temps, mais cela devient plus difficile à évaluer. Pour un organisme vivant ce peut être sa durée de vie, qui serve d'étalon, mais que faire pour un corps céleste ? On pourrait dire que l'homme ne peut percevoir des vitesses qu'à SA PROPRE ÉCHELLE DE TEMPS, ce qui nous amène à la question suivante sur le temps du vivant et donc sur des temps multiples. |
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En fait on pourrait dire que dans les
unités de temps utilisées (heure, minute,
seconde) il y a l'HOMME. Ces unités sont
ANTHROPOMORPHIQUES. |
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La vie peut-elle représenter une source de temps ? |
Dans ce cas les phénomènes du vivant ne correspondent pas forcément au même temps. |
Il existerait des temps multiples que l'on ne pourrait pas placer sur une même échelle. |
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De la même façon qu'en science expérimentale chaque modèle travaille avec une échelle de temps qui lui est propre, on pourrait dire qu'au sein de chaque modèle il faut inclure un générateur de temps, un mécanisme qui permettre de suivre la dynamique du système. |
Pour les êtres vivants, les mécanismes écologiques peuvent être appréhendés par exemple à l'échelle de la population, en utilisant les saisons comme générateur de temps; les mécanismes physiologiques peuvent par contre être étudiés plutôt à l'échelle de la durée de la vie de l'organisme (qui n'est pas du tout la même pour une bactérie: quelques dizaines de minutes à quelques mois; et pour un mammifère: quelques années à quelques dizaines d'années); mais aussi à l'échelle métabolique d'une régulation, en prenant par exemple le rythme circadien (jour-nuit) comme générateur de temps. A l'échelle moléculaire, les générateurs peuvent être des phénomènes de décomposition radioactive par exemple. |
A l'échelle de l'ensemble du vivant, donc de la classification, ou encore de l'évolution, il y a l'échelle des temps géologiques ou échelle biostratigraphique. Si certains auteurs affirment que l'échelle stratigraphique est relative (qu'on lui a ajouté un temps absolu, donné par les horloges radioactives), on peut aussi voir l'échelle stratigraphique comme une échelle paléontologique, biostratigraphique. Elle ne serait plus alors relative, même si sa construction a été logique (voir les principes de la paléontologie), mais fondée sur un autre générateur de temps qui est l'évolution du vivant. (Quand à la datation absolue, je persiste à affirmer qu'elle n'est qu'expérimentale, qu'il ne faut présenter une datation qu'avec une incertitude, elle qu'elle ne dépasse donc pas le niveau de l'horloge astronomique à laquelle on fait référence quand on parle de temps physique.) |
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Le temps ne dure pas |
Il y a un temps extérieur à soi (voir extrait 1 ci-dessous) qui se déroule en quelque sorte immuablement, une sorte de film qui englobe l'histoire et notre propre vie, le mouvement des planètes, le battement de l'aile du papillon: un temps dont nous pouvons nous extraire par notre pensée. Si vous fermez vos sens aux sollicitations extérieures, si vous essayez de rentrer en vous-même, en essayant de vous percevoir vous-même, en tant qu'être existant, et si possible à l'écoute de votre conscience, vous pourrez vous extraire de ce temps. Cette expérience intérieure est à la fois celle de la conscience et celle de l'être. Du moins une voie vers l'être qui s'appréhende par la raison et non plus par les sens. L'homme peut s'extraire d'un temps extérieur à lui sans cesser d'être. C'est donc que ce temps n'est pas. Mieux, comme Bergson le dit, c'est un temps qui ne dure pas (voir extraits 2 et 3 ci-dessous) . Un temps qui pourrait s'accélérer ou ralentir (essayez de le faire par l'imagination ! Rien n'est plus facile... de nombreux auteurs de science fiction l'ont fait brillamment), sans changer la nature des choses, sans rien changer au monde (voir extrait 3 ci-dessous). Ce temps des physiciens, ce temps des astronomes, est perçu par tous, collectif, mesurable, inextensible et irrétrécissable: c'est peut-être le temps abstrait des métaphysiciens. |
La mobilité des astres, le dynamisme des systèmes physiques, mécaniques, est en fait une stabilité, une série discontinue d'états voisins. La vie échappe à cette stabilité. Le mouvement prévisible des astres, la propagation modélisable d'une onde sismique ou du rapprochement de deux plaques lithosphériques, les réaction chimiques connues et modifiables du métabolisme au sein d'une cellule musculaire, tous les phénomènes physiques (du grec physis = le corps, science des corps naturels qui englobe aussi la chimie) semblent obéir à des lois dont le temps est un paramètre nécessaire et inextensible, irrétrécissable: un temps dépourvu de toute spontanéité. |
C'est sur ce temps que l'on se base avec justesse pour déclarer le principe de l'actualisme, ou principe des causes actuelles qui nous permet de remonter dans le passé, comme on extrapole pour le futur. Les lois expérimentales, que l'on soumet sans cesse à la censure du présent, sont aussi supposées vraies par le passé. Lorsqu'on utilise par exemple un chronomètre géologique (comme le rapport Rb/Sr) on suppose que la loi de désintégration radioactive de ces éléments était la même par le passé qu'actuellement. Ce principe se différencie de l'uniformitarisme selon lequel les phénomènes ne changent pas en intensité au cours du temps (auquel on peut opposer le catastrophisme): les phénomènes géologiques ou physiques peuvent, tout en obéissant aux mêmes lois par le passé qu'au présent, présenter des accélérations ou des ralentissements. L'évolution, qui est
l'évolution des espèces, n'a pas de temps
adapté à l'individu (et encore moins à
l'homme). Peut-être pourrait-on dire que
l'évolution
c'est le temps continu des
espèces. C'est pour cela
que j'ai présenté une vision continue de
l'espèce
en biologie.
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Voir fiches de seconde-première : |
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La durée est ce qui est changement, vie en perpétuel mouvement |
Il y a un temps intérieur à soi (voir extrait 1 ci-dessous) , lié à la vie, individuel , un temps qui dure, jaillissement ininterrompu de nouveauté (voir extrait 3 ci-dessous), le seul temps réel pour Bergson, la durée, qu'il identifie à la conscience où à l'être. Cet être que je m'efforce de présenter comme une vie au travail (cours de seconde, &1.2), ce qui est une approche similaire. |
Cet être perçu par l'homme pensant est ce qui le fonde. Une porte d'entrée sur son immortalité. Je suis bien conscient que l'on est dans une ontologie et non plus dans une biologie. Mais on ne peut pas faire l'économie d'un humanisme pour comprendre la vie. La référence à une ou à des philosophies est ici aussi nécessaire que les publications en sciences expérimentales. Les philosophies sont en quelque sorte les lieux de communications, d'échanges, de la raison. |
L'évolution du vivant est, à mon sens, ce dynamisme interne qui dépasse toute modélisation mathématique ou physique. Elle est bien plus qu'une fuite en avant sous la force d'un quelconque déterminisme, elle est création continuée, uvre créatrice, travail. L'évolution c'est la vie au travail, dans la durée. |
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Remarque:
une conséquence de la nature continue du temps (du
vivant) |
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Le temps est un continu. |
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Depuis 2005, j'ai trouvé dans l'uvre de René Thom une profonde résonance avec le travail de Bergson. L'unité me semble venir de l'appréhension du temps comme continu. Je me suis donc attelé à la tâche consistant à favoriser les modèles continus dans mon enseignement. |
Pour comprendre cette idée, lisez par exemple l'extrait de Bergson ci-dessous en ayant à l'esprit l'exemple de l'ensemble des entiers N, discret (infini à un bord) et de R+, continu, infini en chaque intervalle de deux éléments...). |
En plus de la page sur les modèles thomiens, voir quelques définitions (continu/discontinu) dans la page complémentaire. |
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Annexe : quelques extraits de textes sur le temps (liste non close): |
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«... On ne connaît vraiment que ce qu'on peut sortir de soi et donc mesurer.» |
«Mesurer, c'est donc transformer la qualité (vague, incertaine) en quantité, ou encore exprimer le réel en un langage universel, bien codifié. C'est d'ailleurs pourquoi la mesure va se situer au cur de la science et revêtir du même coup une dimension politico-sociale; nous irions jusqu'à dire qu'avec la mesure, la physique devient métaphysique.» |
«Une mesure brute n'a pas de
sens... il faut toujours réinsérer le
résultat à l'intérieur de la
méthode qui l'a produit.» |
(Qu'est-ce que mesurer ? Peut-on tout mesurer ? Conférence donnée par François Dagognet au 7ème entretien de La Villette- Cité des Sciences, 30-03-1966, dans Les outils de la réflexion, 1999, Institut Synthélabo, Coll. Les empêcheurs de penser en rond, p42-48). |
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«Je m'aperçu, à mon grand étonnement, que le temps scientifique ne dure pas, qu'il n'y aurait rien à changer dans notre connaissance scientifique des choses, si la totalité du réel était déployée d'un coup dans l'instantané, et que la science positive consiste essentiellement dans l'élimination de la durée» |
(l'Évolution créatrice, in uvres, Bergson, 2ème édition du centenaire, PUF, 1963, p 802) |
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«Nous
savions bien, depuis nos années de collège,
que la durée se mesure par la trajectoire d'un mobile
et que le temps mathématique est une ligne...La ligne
qu'on mesure est immobile, le temps est mobilité.
La ligne est du tout fait, le temps est ce qui se fait,
et même ce qui fait que tout ce fait. Jamais la
mesure du temps ne porte sur la durée en tant que
durée; on compte seulement un certain nombre
d'extrémités d'intervalles ou de moments,
c'est-à-dire, en somme, des arrêts virtuels du
temps.» |
«Nous en dirons autant du
changement. L'entendement le décompose en
états successifs et distincts, censés
invariables.» |
(La Pensée et le Mouvant, in uvres, Bergson, 2ème édition du centenaire, PUF, 1963). |
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« Quand nous disons que l'état d'un système artificiel dépend de ce qu'il était au moment antérieur, qu'entendons-nous par là ? Il n'y a pas, il ne peut pas y avoir d'instant immédiatement antérieur à un instant, pas plus qu'il n'y a de point mathématique contigu à un point mathématique. L'instant "immédiatement antérieur" est, en réalité, celui qui est relié à l'instant présent par l'intervalle dt. Tout ce que nous voulons dire est donc que l'état présent du système est défini par des équations où entrent des coefficients différentiels tels que de/dt, dv/dt, c'est-à-dire au fond, des vitesses présentes et des accélérations présentes. C'est donc enfin du présent seulement qu'il est question, d'un présent qu'on prend, il est vrai, avec sa tendance. Et, de fait, les systèmes sur lesquels la science opère, sont dans un présent instantané qui se renouvelle sans cesse, jamais dans la durée réelle, concrète, où le passé fait corps avec le présente. Quand le mathématicien calcule l'état futur d'un système au bout du temps t, rien ne l'empêche de supposer que, d'ici là, l'univers matériel s'évanouisse pour réapparaître tout à coup. (...) |
Bref, le monde sur lequel le mathématicien opère est un monde qui meurt et qui renaît à chaque instant, celui-là même auquel pensait Descartes quand il parlait de création continuée. Mais dans le temps ainsi conçu comment se représenter une évolution, c'est-à-dire le trait caractéristique de la vie ? L'évolution, elle, implique une continuation réelle du passé par le présent, une durée qui est un trait d'union. En d'autres termes, la connaissance d'un être vivant ou système naturel est une connaissance qui porte sur l'intervalle même de durée, tandis que la connaissance d'un système artificiel ou mathématiques ne porte que sur l'extrémité. » |
(Bergson, L'évolution créatrice, 21-22, uvres complètes, PUF, 1963, p 512-513)
Remarque
personnelle: |
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René Thom |
René Thom a défendu toute sa vie le grand principe du « primat ontologique du continu. » (in Entretien avec Jean Petitot : « Catastrophes, biologie et continu » La Recherche, 360, janvier 2003, 31, entretien complet bientôt (?, annoncé) sur www.larecherche.fr); |
Ce qui est réel, ce qui est,
ontologiquement, est continu ? |
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« au commencement était le rythme » Stravinsky (?) « le temps est ton navire et non
pas ta demeure» Lamartine
(Réflexions)
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Le bonheur, étymologiquement, la «bonne heure» (bona hora en latin): ce qui vient à notre rencontre, à point nommé... Pour savoir quoi faire du temps qui vous est imparti, lisez donc la Petite philosophie du bonheur de Bertrand Vergely (ed. Milan, Col. Les essentiels, 2001), simple, profond. |
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Ce chapitre que j'aurais souhaité intégrateur, comme le programme le demande, ne permet que de poser des questions, ce qui n'est pas peu de choses, certes. |
Les concepteurs du programme parlent de stabilité là où je parle de permanence dans l'être. Cette stabilité ontologique n'est pas du tout opposée au changement qui peut même être une voie d'accès à l'être. L'unité de la discipline et donc du programme vient non pas du temps mais de l'objet (les êtres vivants et non vivants de la nature, donc observables par les sens) et de la méthode (la méthode expérimentale pour la biologie et la géologie et seulement la logique pour la partie paléontologique) (voir par exemple la page sur les sciences expérimentales). |
Pour le reste, les manuels scolaires présentent des listes d'ordre de grandeur de vitesses de phénomènes variés, physiques, chimiques et biologiques... sans en chercher le fil directeur, introuvable. |
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Pour finir sur une ouverture en dehors du champ scientifique, en direction du champ social et politique, et vers une anthropologie plus complète, je veux souligner que c'est à l'homme de choisir ce qu'il fait de son temps, de choisir son rythme (c'est sa liberté). Utopie pour certains, nécessité pour d'autres il est POSSIBLE de ralentir le rythme effréné de notre vie et de se réapproprier son temps: « Un ralentissement du rythme de la vie sociale [...] rendrait caduque la nécessité de se déplacer à grande vitesse et nous épargnerait les gaspillages et les saccages qui vont avec.»(in Éditorial du n°7 de N O T E S & M O R C E A U X C H O I S I S, Bertrand Louart, octobre 2006). Il est significatif que ceux qui attachent tant d'importance à l'autonomie du vivant proposent aussi une vision de l'homme libéré de la société consumériste postindustrielle.. |
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