Qu’est-ce que le continuum espace-temps ?

Toute notre vie est définie par l’espace dans lequel nous vivons et par le temps auquel notre vie s’écoule. On aura souvent tendance à dissocier l’espace et le temps, pourtant ce sont des notions intrinsèquement liées, et ce lien – mais bien plus encore – est ce qu’on appelle le continuum espace-temps.

Comment l’espace et le temps forment un continuum

Les amateurs de science-fiction en ont sans doute déjà parlé. Il y a dans le domaine de la physique un concept que l’on désigne sous le nom de « continuum espace-temps ». Dans des termes simples, il s’agit d’un concept selon lequel la dimension spatiale et la dimension temporelle sont deux entités indissociables, formant ensemble un continuum. Ce concept dit également que le temps et l’espace ne sont pas simplement liés, mais sont en fait deux versions de la même entité.

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Dans ce continuum, la fusion du temps et de l’espace est composée de quatre dimensions : trois dimensions spatiales (la longueur, la largeur et la hauteur) et une quatrième dimension temporelle. En mathématiques, ce continuum à quatre dimensions est connu sous le nom d’espace de Minkowski. On pense que ces dimensions constituent un continuum dans la mesure où il n’y a aucune lacune dans l’espace et dans le temps, et les deux peuvent ainsi être subdivisés sans aucune limite apparente de taille ou de durée. Cela signifie que l’espace-temps n’évolue pas, il existe tout simplement.

L’espace-temps selon Albert Einstein

Cette vision en quatre dimensions de notre réalité constitue la base de la compréhension de notre Univers et de notre existence même. Dans une compréhension plus cadrée et théorisée du concept, le continuum espace-temps est – dans le domaine de la science physique – à la base des théories de la relativité générale et de la relativité restreinte, toutes deux formulées par Albert Einstein. D’ailleurs, en formulant ces théories, il est largement considéré qu’Einstein a fondé la notion d’espace-temps.  

Il faut savoir qu’avant qu’Einstein ait formulé ces théories, on pensait généralement que le temps et l’espace étaient deux entités distinctes. On pensait également que le temps s’écoulait au même rythme pour tous les observateurs et que les mesures de distance étaient considérées comme les mêmes pour tout le monde. En prouvant la pertinence de la théorie de la relativité, Einstein a cependant démontré qu’en réalité, le temps et l’espace sont non seulement liés, mais ils sont également relatifs. Cela signifie que la vitesse à laquelle le temps s’écoule dépend de la vitesse d’un objet par rapport à l’observateur.

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La théorie de la relativité implique également que le temps et l’espace ne sont pas absolus et qu’ils peuvent donc être déformés. Ainsi, partout où la matière existe, elle déforme la géométrie de l’espace-temps. Il en résulte une forme incurvée de l’espace-temps qui peut être comprise comme étant la gravité ; et c’est en fait la gravité qui est à l’origine de la représentation du continuum espace-temps en quatre dimensions. Notons que si le concept de continuum espace-temps est un concept universellement accepté, il persiste de nombreux mystères à son sujet, notamment lorsqu’on introduit les théories de la mécanique quantique. Par ailleurs, voici 10 citations d’Albert Einstein qui montrent qu’il était un génie.