L’élasticité du temps dans notre cerveau et en physique

Pourquoi avoir cette étrange sensation que le temps est élastique : il passe vite lorsqu’on est pressé et lentement lorsqu’on s’ennuie ? Claude Debru et Pierre Buser se sont intéressés aux questions actuelles que se posent les neurosciences sur la construction cérébrale du temps vécu. Car le temps humain n’est pas lisse et ordonné, il est dissymétrique et orienté comprenant à la fois passé, présent et futur. Et il en va de même en physique pour nos horloges et nos sabliers qui se décalent irrémédiablement petit à petit. C’est la démonstration parfaite de la dilatation du temps, une expression de la relativité générale chère à Einstein… ! Explications.

Temps historique, temps cosmique, temps des sociétés humaines… Il existe plusieurs conceptions du temps selon qu’on soit philosophe, neurobiologiste ou physicien. C'est ainsi que commence l'ouvrage de Pierre Buser et Claude Debru, Temps, instant et durée, paru en 2011 aux éditions Odile Jacob.

« En tant que neurocognitiviste, la définition du temps est un problème. Il a plusieurs définitions possibles selon qu’on s’intéresse à l’instant où à la durée. Ce sont deux notions auxquelles Bergson était attaché et qui sont apparues assez vite dans l’histoire.
La différence est devenue plus complexe et radicale lorsque la physique s’est développée au XIX^e-XX^e siècle » explique Pierre Buser.
À cette époque, c’est Einstein, puis Langevin qui révolutionnent la conception du temps avec la mise en avant du phénomène de la dilatation et de la relativité générale.
Avec cette théorie, selon les référentiels, deux points peuvent être simultanés ou l’un avant l’autre ; autrement dit, la simultanéité n’est pas une valeur absolue. Einstein avait prévu que le temps et la durée changeraient avec la vitesse : plus un événement se déplace vite, plus le temps devient court.
Langevin décrivit ce phénomène à travers l’exemple des jumeaux : l’un reste sur Terre, l’autre prend une fusée. Après deux heures passées dans sa fusée, ce dernier revient sur Terre pour trouver son frère. Mais pendant les deux heures passées dans sa fusée, il s’est passé 200 ans sur Terre. Cette théorie a donné lieu à des disputes, notamment avec Bergson qui tenait à la notion de « durée absolue ».
Et c’est pourtant bien Einstein et Langevin qui avaient raison.
La théorie de la relativité a modifié notre conception du temps. L’espace, le mouvement et la gravitation entrent désormais en compte pour définir le temps. Si ces éléments ne sont pas pris en compte, on observe alors un phénomène de dilatation du temps (les horloges retardent).

Puis avec Max Planck et les débuts de la physique quantique apparaît la notion de la réversibilité du temps. Le temps est irréversible en macrophysique mais il est réversible en microphysique. Cela se traduit par l’irréversibilité du temps en biologie : nous naissons, vieillissons et mourons. C’est ce que nous appelons la flèche du temps. Et par une réversibilité du temps au niveau quantique il est donc possible de « revenir en arrière » à l’échelle des quantas. « Tout cela est très contradictoire » reconnaît Pierre Buser, mais aujourd’hui les physiciens sont presque tous d’accord sur ce point.

La perception du temps

Passé cet aparté sur le temps au sens physique, notre philosophe et notre neurobiologiste reviennent plus en détail sur la perception du temps. Ainsi rappellent-ils dans leur ouvrage qu’au XIX^e siècle, psychologues et physiologistes pensaient qu’il existait un 6^e sens : le sens humain du temps.
Car si nous sommes capables d’appréhender et d’enregistrer le temps, nous ne savons pas très bien en revanche comment nous procédons. « Aujourd’hui cette proposition du sens humain du temps est douteuse. Mais le sujet a intéressé les chercheurs. En fait nous ne percevons pas le temps en tant que tel mais les événements qui se sont déroulés au cours d’un temps donné » rappelle Claude Buser. Et de poursuivre : « Tout notre système neurologique est bâti pour former un énorme compteur du temps. Nous disposons de plusieurs horloges pour différents niveaux : l’horloge circadienne pour les jours, l’horloge des intervalles pour compter les minutes et les secondes et un compteur des millisecondes ».
Toutes nous permettent d’apprécier et d’estimer le temps qui passe.

Mais parallèlement à cette appréciation du temps, l’enchevêtrement de la perception du temps passé, présent et à venir semble très complexe sur le plan neurologique.
Deux psychologues se sont penchés sur la question et ont apporté chacun des réponses différentes :
- Pour William James, une de ses idées principales a été la continuité de la conscience à travers le temps. James voyait la conscience comme en perpétuel changement et ne reconnaissait la fixité des états mentaux que dans le sommeil.
- En revanche Whilhem Wundt développa une théorie statique de la conscience, illustrant la pensée comme une succession d’images discrètes et non point comme un continuum.

Si ce débat s’est déroulé au début du XX^e siècle, il reste toujours d’actualité aujourd’hui. Explications de Claude Debru : « James est le célèbre théoricien du courant de conscience. Pour lui il était impensable que la conscience soit quelque chose de morcelé. Conséquence : il a cherché à donner raison à la continuité de la conscience en s’intéressant à la mécanique cérébrale. Cela pose encore des questions mal résolues
Quant à Wundt, il était dans une autre perspective : celle d’une psychologie fondée sur les sensations. Il se demandait si plusieurs représentations pouvaient coexister dans la conscience. Ceci a amené à des développements introduisant l’idée d’une sorte de rythmicité dans le contenu de conscience, idée reprise plus récemment par le physiologiste Hans Puppel ».
Au final Wundt et James avaient donc tous les deux raison en partie.

Convenons donc que le présent est toujours accompagné par des traces du passé plus ou moins proche. « Mais quelle est l’épaisseur du présent ? Est-il un instant qui passe immédiatement ou le présent psychologique n’est-il pas plutôt un présent avec une certaine épaisseur ? » questionne Pierre Buser.
Si la question posée par Pierre Buser n’est à ce jour pas résolue, un axe voisin de recherche pourrait prochainement donner lieu à des résultats intéressants : la perception du futur par notre cerveau, autrement dit, la mémoire prospective.

La perception du futur par le cerveau : un axe de recherche important

« Le philosophe Edmund Husserl a introduit l’idée que la conscience avait une dimension essentielle qu’il a baptisé “protension”, c'est-à-dire une tension vers le futur qu’il a défini comme latente. Ceci pose beaucoup de questions sur le plan psychologique comme celui de l’anticipation. Comment la mécanique cérébrale réalise-t-elle cette intrication entre le passé immédiat et ce qui est en train de se produire ? » Par exemple comment expliquer le phénomène d’anticipation d’un joueur de basket prêt à recevoir la balle avant même qu’il ne la reçoive ? À chaque fois, il s’agit bien d’anticipation et non pas de réflexe. « Le réflexe est un terme que l’on observe pour des mouvements très élémentaires » corrige Pierre Buser, alors que dans l’anticipation poursuit-il « il s’agit de mouvements organisés, prévus par une incitation visuelle ».

Plus compliqué qu’il n’y paraît, la mémoire prospective est aujourd’hui un programme de neurosciences à part entière.
Une grande partie du livre de Pierre Buser et Claude Debru y est consacrée.

- Claude Debru est professeur de philosophie à l’Ecole normale supérieure, membre du Département de philosophie et responsable du collectif « Histoire, philosophie, sciences » à l’ENS, membre de l’Académie des sciences et membre de la Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina.

- Pierre Buser est neurobiologiste, neuropsychologue, professeur émérite à l'Université Pierre et Marie Curie. Agrégé de sciences naturelles il s'est tourné progressivement vers la neurobiologie intégrative. Il est membre de l’Académie des sciences.

En savoir plus :

- Claude Debru membre de l'Académie des sciences
- Claude Debru sur Canal Académie

- Pierre Buser membre de l'Académie des sciences
- Pierre Buser sur Canal Académie

- Ecoutez également notre émission Comment notre cerveau perçoit-il le temps ? avec Jean Cambier, membre de l'Académie nationale de médecine.


Pierre Buser, Claude Debru, Le temps, instant et durée, de la philosophie aux neurosciences, éditions Odile Jacob, 2011