Le temps en sciences physiques dans les TPE et les IDD : des propositions de parcours
Des propositions de parcours pour aborder le thème du temps en sciences physiques dans le cadre des Travaux Personnels Encadrés ou des Itinéraires De Découverte.
I. Introduction
II. Les bases d'une pédagogie active
III. Les IDD et les TPE
IV. Des exemples de thèmes
V Des repères philosophiques
VI. Bibliographie

I. Introduction
Le thème du temps a toujours interpellé l'Homme et contribué à développer ses racines profondes, à  rechercher le sens (au propre et au figuré) de sa vie. Chaque discipline aborde avec son cadre de pensée et avec ses démarches le thème du temps, tant il interroge les hommes, rythme leurs pensées, suscite leurs angoisses, supporte leurs rêves. Ils le mettent en mots et jouent sur ces mots pour exprimer leur sensibilité ; ils le découpent en tranches pour maîtriser les cycles de son déroulement, cherchant ainsi à prédire l'avenir dans ce qu'il a de reproductible (les saisons, les passages des comètes...) ou à rendre possibles des rencontres en les repérant dans le temps à venir (se donner rendez-vous dans 10 minutes ou dans dix ans).

Ce thème permet de remonter aux sources de toutes les cultures et de toutes les religions en ouvrant des perspectives comparatives par rapport à  un point de vue particulier qui nous est familier. Des civilisations différentes se sont posées les mêmes questions et ont proposé des solutions similaires, mais aussi des solutions différentes.
Le temps est un concept en physique, avec ses propriétés, son histoire, ses problèmes spécifiques. C'est pourtant avant tout une idée humaine liée à la naissance et à la mort, liée à l'univers dans lequel l'Homme se situe et donc à ses  angoisses métaphysiques.
Les religions, les cultures ont construit des systèmes explicatifs pour répondre à ces angoisses et élaboré des systèmes fonctionnels pour gérer la vie collective.
" L'esprit religieux s'accompagne souvent d'une eschatologie (doctrine relative à la destinée humaine et à la fin du monde) dans laquelle le temps est rendu à l'Homme pour le Vie éternelle " (B. Jarrosson, Initiation à la philosophie des sciences, 1992).
Les religions ont  leur champ propre sur lequel les sciences n'interviennent pas parce que les questions qui sont posées ne relèvent pas de leur discipline. Cependant sur le thème du temps, Science et Religion se croisent en l'abordant  avec leurs questions propres et en apportant leur réponse dans des registres différents parfois complémentaires, parfois en compétition lorsque la science progresse dans sa démarche d'objectivation, d'argumentation expérimentale, et fait reculer le front de l'incompréhensible.
"La science commence par des problèmes, la croyance en l'existence d'une réalité "en soi" est métaphysique ; la science qui cherche à connaître la réalité puise ses racines dans la métaphysique, ce dont elle voudra souvent se dégager. " (B Jarroson,  Ibidem).
Saint Augustin écrivait dans les Confessions : " Si on ne me le demande pas, je crois savoir ce qu'est le temps, mais si on me le demande, je ne sais plus ". Le temps, tellement présent dans nos vies et dans nos œuvres est en effet difficile à cerner de façon rigoureuse ; de multiples facettes sont présentes à notre esprit.
Les représentations du temps  au cours des âges  ont évolué corrélativement avec  le développement des religions, le développement des arts, le développement des organisations sociales. Elles ont évolué sur certains aspects en fonction des progrès scientifiques (définition d'un étalon de temps, précision de le mesure des durées, par exemple), en fonction des inventions techniques (le balancier des horloges ; régulateur à ancre des chronomètres) et elles deviennent parfois inaccessibles  (le temps de la Relativité Restreinte, l'espace-temps, le temps réversible de la mécanique classique) ; mais sur d'autres aspects, elles sont restées inchangées (rapports psychologique au temps) ou bien encore les dernières propositions théoriques rejoignent les perceptions banales (temps élastique, le temps guimauve).
C'est sur la base du repérage de faits (la répétitivité de l'alternance jour nuit, des saisons, des marées, des crues...) puis en fonction des problèmes qui se présentaient dans les activités qu'il développait (navigation d'un point à l'autre de la planète) que l'Homme a pu apprivoiser le temps, l'objectiver, le mesurer, en faire un outil en relation avec d'autres concepts. Toutefois, ses rapports au temps restent conflictuels et les grandes interrogations persistent.

Les activités pédagogiques envisagées ici proposent de partir à la découverte de ces multiples facettes de la construction du concept de temps et de ses représentations en tentant de décloisonner les disciplines et de cerner des croisements où différents aspects du temps apparaissent travaillés dans des disciplines différentes.
Certaines activités relèvent d'un travail de classe à mener avec une pédagogie active, d'autres sont plutôt à développer dans le cadre des  Travaux personnels encadrés (TPE) ou des Itinéraires de découverte (IDD).

II. Les bases d'une pédagogique active
En sciences, les méthodes d'apprentissage préconisées font  très souvent  appel au " déjà là " ; elles  partent des pré-représentations des élèves. On sait en effet depuis Bachelard qu'un élève n'est pas un vase vide que l'on remplit de savoirs. Les sciences de l'éducation  indiquent qu'à chaque âge l'enfant a une représentation plus ou moins structurée du monde qui l'entoure.
Ces conceptions peuvent être complément erronées, mais une certaine explication de type causal est nécessaire pour que sa personnalité émerge.
Au départ ces représentations sont assez frustes mais petit à petit les choses se construisent en fonction de nouvelles interrogations ;  tous les parents vivent avec leurs enfants la période des " pourquoi ". Un jeune, qui n'arrive pas à structurer sa pensée, est tenté par le suicide.
Même les adultes ont, d'une manière plus ou moins consciente, des représentations (particulièrement en sciences) dont certaines peuvent être complètement irrationnelles, mais qui font partie  de leur vision du monde et cohabitent avec des représentations plus valides.
Dans notre enseignement en sciences nous partons donc, le plus souvent possible, des représentations des élèves. La première étape consiste à faire exprimer ces représentations de façon à pouvoir les tester sur le plan expérimental ou les soumettre à la discussion collective qui confronte des points de vue. Ces représentations peuvent alors changer de statut, devenir des hypothèses et non plus des certitudes non interrogées ; elles peuvent alors évoluer.
En sciences, l'expérience peut infirmer une hypothèse, mais l'enseignement  scientifique présente aussi quelques points communs avec la maïeutique socratique. Avec l'aide du professeur, l'élève construit ses connaissances à partir de ce dont il dispose déjà par un jeu d'appropriation qui remplace progressivement une représentation personnelle élaborée sur un champ d'expérience restreint par une représentation discutée, argumentée, scientifiquement acceptée (ce qui ne veut pas dire vraie, ni définitive mais seulement provisoirement acceptée comme suffisamment valide). L'histoire des sciences montre que la vérité d'hier est souvent considérée comme dépassée. De même pour les élèves, l'apprentissage se fait par essais et erreurs ; l'élève, quand il s'exprime dit " sa vérité " ; il ne s'amuse pas à dire des erreurs.
Le passage par l'erreur est quasiment toujours nécessaire pour arriver à une " vérité " de niveau supérieur (cf. Stella Baruk, J.-P. Astolfi).
L'idée de départ est de proposer aux élèves une situation-problème et de jouer un rôle de médiateur de la réponse collective.  Le problème doit être réel pour l'élève. C'est une question qu'il se pose vraiment. Trop souvent le professeur pose nombre de  questions aux élèves dont il connaît d'avance la réponse, mais, ce faisant, il ne répond pas aux questions que se posent réellement les élèves. Les élèves disent ce qu'ils en pensent, comment ils se représentent les choses, quelle explication ils envisagent ; il s'agit d'une opération du type  brainstorming où chacun apporte un peu de matière pour une réflexion collective.
Le rôle de l'enseignant consiste à reformuler éventuellement et surtout à classer les propositions des élèves en vue d'une confrontation d'arguments. A cette occasion, il peut être utile de faire avec les élèves des " cartes conceptuelles " qui permettent de mettre en évidence les connexions systémiques entre les différents propos énoncés.
Ce type de démarche peut s'articuler avec un travail de groupes. Le professeur peut demander aux élèves  de constituer des groupes de 3 ou 4 et d'opérer des choix parmi des questions à éclaircir ; il donne à chaque groupe une consigne précise qui peut être indiquée sur une fiche avec des indications de fonctionnement, de méthodes de recherche et des conseils pour trouver de l'information. La consigne doit être très précise ce qui n'empêche pas  l'autonomie du groupe. Mais l'autonomie n'est pas innée ; c'est au professeur de faire progresser le élèves dans cette compétence.  Le professeur est là non pas comme distributeur d'information, mais comme personne-ressource discutante, en tant que médiateur, aidant les élèves dans leur projet. Souvent les élèves se font un point d'honneur à tenter de chercher  et trouver par eux- mêmes et l'on est parfois stupéfait par les résultats obtenus lors d'un tel travail dans lequel les élèves ne sont pas des exécutants. Les élèves discutent par groupes de 3 ou 4 ;  ils se répartissent le travail et les rôles. Il peut y avoir un(e) président(e), un(e) secrétaire qui se charge du travail de restitution du groupe, un maître du temps ; les rôles peuvent tourner. Il est cependant nécessaire que le professeur donne son aval sur les projets prévus.

Cette manière de faire n'est évidemment pas exclusive mais elle permet d'éviter le déroulement linéaire classique ; elle tient compte du fait que la logique d'exposition n'est pas, pour la plupart des élèves, leur logique  d'apprentissage.
En fin de parcours il y a une phase de restitution ;  celle ci peut se faire sous des modalités très variées - des plus traditionnelles  à d'autres (sketches, mime, poème, maquette etc.).
L'avantage de cette méthode qui part des idées des élèves et leur propose de les aider à les dépasser est de rendre l'élève acteur. Un autre argument pour ce type de pédagogie est que la plupart des jeunes ne sont plus capables de tirer bénéfice des cours traditionnels, ils butent sur plein d'obstacles à commencer par la signification précise des mots.
Il  n'existe pas réellement en soi des " bonnes " séquences d'enseignement ;  ce qui est bon pour un enseignant peut être mauvais mis en œuvre par un autre. Il est donc utile de proposer des méthodes variées de façon à ce que chacun trouve la bonne adéquation entre sa personnalité, ses connaissances, son aisance relationnelle,  les caractéristiques d'une classe - toujours différentes, en particulier sa composition garçons/filles, le niveau de classe considéré, etc.
Il faut  de toute façon que l'enseignant " construise " ses modalités d'enseignement avec ses convictions, ses connaissances et ses compétences.

III. Les IDD et les TPE
Ces dispositifs d'enseignement donnent aux élèves l'occasion de construire des connaissances en exploitant un thème qui n'est pas défini à partir d'une discipline. Dans les TPE, l'élève, ou plutôt le groupe d'élèves, a en charge le choix d'un thème dans le cadre assez large proposé annuellement,  et de la problématique qu'il va traiter, l'enseignant jouant un rôle d'accompagnateur dans son parcours, de discutant, et de veilleur sur la faisabilité du projet. Dans les IDD, c'est l'enseignant qui propose les tâches qui doivent permettre aux élèves des découvertes  sur le monde, dans un itinéraire qui franchit les barrières habituelles des disciplines. Au cours de ces itinéraires, l'enseignant avec sa classe peut mettre en œuvre une pédagogie active telle que celle décrite ci dessus alors que le travail d'accompagnement avec un petit groupe qui a l'initiative de son travail est d'un ordre un peu différent.

Les thèmes qui sont présentés ci-après peuvent être proposés comme sujet de TPE ou être en arrière-plan pour l'enseignant qui propose aux élèves de travailler sur le temps de façon à alimenter la discussion préalable à leur choix, dans une séance de remue-méninges que certains enseignants mettent en place à cet effet.
Ils peuvent servir de base à la construction d'un IDD qui proposera aux élèves des tâches dont la cohérence sera assurée par ce lien explicite. Les ambitions ne sont bien évidemment pas les mêmes au lycée dans des TPE et au collège dans des IDD, mais les élèves de lycée ne sont pas de fait très habitués à des travaux qui bousculent les frontières disciplinaires.
Plutôt que des modalités d'intervention trop précises ou des tâches trop cadrées ce sont des  éléments qui suscitent la réflexion, des idées de questionnement, des liens entre différents points de vue sur le temps qui sont présentés pour chaque thème, avec des enjeux possibles à repérer pour réguler le travail des élèves.

Quelques rappels concernant le fonctionnement des Travaux personnels encadrés (TPE)
Les TPE permettent de mener un travail largement collectif qui va de la conception à la production achevée. Cette démarche s'inscrit dans la durée (environ 6 mois).
Les TPE doivent croiser  plusieurs disciplines au minimum 2 dont une essentielle dans la série.
Les TPE conduisent à une production qui n'est pas nécessairement un dossier écrit.
Par exemple, on peut réaliser une maquette, des poèmes, des pages Internet, des vidéos…
Pour illustrer le thème de la durée du temps, on peut fabriquer une horloge à eau (clepsydre) ou un sablier.
Les TPE favorisent la recherche et l'exploitation de documents d'où se dégagera une problématique.
Enfin les TPE donnent lieu à une évaluation formative et sommative (coefficient 2 au Bac).

Quelques rappels concernant les Itinéraires de découvertes (IDD)
Les IDD entrent dans les horaires de collège à raison de 2 heures par semaine. Le travail de recherche et de production peut se faire individuellement ou en groupe.  C'est un travail interdisciplinaire qui doit donc au  moins  concerner 2 disciplines. La production est individuelle ou collective. L'objectif déclaré est de permettre aux collégiens d'acquérir plus d'autonomie. Les instructions officielles demande de faire une référence explicite aux programmes.

Quatre thèmes généraux :
- La nature et le corps humain.
- Les arts et les humanités.
- Les langues et les civilisations.
- La création des techniques.
 
Sur le web, on trouve des descriptifs d'IDD pouvant être partiellement exploités :
- des frises chronologiques associant une date, un personnage, une idée ou une découverte,
- un thème intéressant  concernant les cloches, donc le temps : rôle des cloches dans le roman (Notre-Dame de Paris) ; fabrication des cloches (métaux constitutifs du bronze ) ; les croyances populaires (les cloches de Pâques) ; les cloches et la musique (Berlioz, la Symphonie fantastique ; Ravel, la Vallée des cloches ; Lizst, la Canvanella.).

Après échanges et débats entre les élèves en petits groupes, après  un brainstorming, après l'émergence possible et probable de conflits socio-cognitifs, les élèves peuvent constituer des groupes qui élaborent un projet de recherche. Ils se répartissent le travail de recherche documentaire et se mettent d'accord  pour étudier une problématique. Celle-ci doit apparaître sous forme d'une question que se posent réellement les élèves.

IV. Des exemples de thèmes

1 - La perception du temps par les hommes - philosophie, art et religion
En partant des idées personnelles, puis en allant à la rencontre des poèmes, (cf. J. Bernard, 1997) des citations des cadrans solaires (cf. J.-M. Homet et F. Rozet.),  des dictons (cf. J. de Bourgoing, 2000), des calendriers (cf. Parisot et Suaghers), en prenant en compte les évolutions historiques et les différences culturelles.
Activités de classe en groupe avec une pédagogie active pour un premier abord, puis éventuellement des travaux à répartir par groupes d'élèves avec une consigne et une tâche en vue d'un regroupement ultérieur.

1-1 Objectifs possibles
- Faire saisir que notre perception n'est pas celle d'un écoulement du temps immuable, suivant les circonstances de la vie, le temps semble passer plus ou moins vite. Faire repérer les désirs des Hommes pour suspendre l'écoulement du temps.
- Faire découvrir comment l'idée de temps vint aux Hommes.
- Faire découvrir que notre vie est rythmée par des temps répétitifs ; que ces rythmes dépendent de notre univers, mais qu'ils ont une fonction sociale et sont donc maîtrisés par ceux qui ont le pouvoir (cf. J. Attali, 1982).
- Faire discuter les découpages temporels (futur, passé, présent)
- Faire des liens entre les idées de temps et les mots pour le dire dans les langages de communication.
- Faire découvrir le temps dans son aspect d'éternité, l'éternité qui nous dépasse (idée difficile à supporter puisqu'elle implique notre mort), éternité qu'il faut apprivoiser en passant à un dépassement de soi, en se situant dans une humanité, en apprenant à penser notre " au-delà "  (hors du temps). Faire discuter les mythologies qui parlent du refus de ce temps qui ne sera plus le nôtre (cf. J. Attali 1982)
- Faire découvrir les grandes interrogations sur le début des temps (les origines) et la fin des temps et les réponses apportées par différentes religions et cultures.
- Rechercher les points de vue scientifiques actuels sur l'origine et la fin des temps.

1-2 Quelques repères
Le temps de l'ennui, le temps du plaisir, le temps du bonheur, le temps du sommeil
le temps et la beauté, le temps de l'attente, le temps des rêves, le temps et l'éternité (d'après Woody Allen, " c'est long surtout vers la fin ").
Le temps du travail - le temps des loisirs( les effets des 35 heures)
Le temps de la prière (découpage du temps monastique selon St Benoît) qui rythme la journée (Matines, Prime, Tierce, Sexte, None, Vêpres, Complies, Vigiles).
" Le temps de la bible " (P. Bordreuil, F. Briquel-Chatonnet ;  Gallimard, folio histoire, 2003)

1-3 Pistes possibles
- Le temps de l'argent et l'argent du temps
La SNCF rembourse les retards de TGV. En partant de cette anecdote, on peut travailler sur la notion de vitesse et la notion de retard. Donc sur la distinction entre deux concepts différents. Faire découvrir des textes bibliques sur les ouvriers de la dernière heure et réfléchir sur le coût du travail, le mérite, la différenciation, le handicap.

- Les temps du verbe
 " Les compléments du temps ", " l'imparfait ", "  le plus-que-parfait ",  le passé " simple "
Comment les différentes langues marquent-elles ou ne marquent-elles pas les temporalités?
Comment situer des événements les uns par rapport aux autres lorsqu'ils sont de toutes façons passés? Rejoindre l'idée de repère de temps et des façons de dire " du temps de… " " Il était une fois ", mais aussi avant J.-C. ou après J.-C. et les différentes origines dans d'autres religions ou d'autres cultures.

- Les expressions communes
Tuer le temps (Baudelaire), prendre son temps, perdre son temps, gagner du temps, avoir tout son temps…
Ce peut être un bon prétexte  pour explorer des textes  et cela peut rejoindre l'idée de retard, d'avance, de valeur du temps.

- L'art et le temps
Les montres molles de Dali (dilatation du temps).
San Antonio appelle sa montre la dégoulinante.
Le temps des tableaux qui figent dans une époque ou au contraire mêlent des personnages et des décors ou costumes incompatibles. Faire la distinction entre la fiction pure et l'aménagement esthétique ou éducatif (transmission de message).
On peut prendre un ensemble assez hétérogène et les interroger dans cette perspective. Les tableaux religieux sont bien sûr une entrée en matière vers des repères factuels datés.

- La poésie et le temps
Quelques exemples :
Proust
"Une heure n'est pas une heure, c'est un vase empli de parfums, de sons, de projets, de climat"
"L'œuvre d'art était le seul moyen de retrouver le temps"
"Regarde la pendule, les montres, le temps ne fuit pas il est arrêté"
La Bible
"Il y eut un soir il y eut un matin et ce fut le premier jour…"
Baudelaire
"Pour ne pas sentir l'horrible fardeau du Temps qui brise vos épaules, il faut vous enivrer sans cesse. Mais de quoi ? De vin, de poésie, de vertu à votre guise"
"Horloge, Dieu sinistre, effrayant, impassible. Trois mille six cents fois par heure, la Seconde chuchote souviens-toi.
Souviens-toi que le Temps est un joueur avide"
"Comme la voiture traversait le bois, il fit arrêter dans le voisinage d'un tir disant qu'il lui serait agréable de tirer quelques balles pour tuer le temps. Tuer ce monstre-là, n'est-ce pas l'occupation la plus ordinaire et la plus légitime de chacun ? "
Gide
"Nathanaël je te parlerai des instants as tu compris de quelle force est leur  présence ?"
"Nathanaël, ne cherche pas, dans l'avenir, à retrouver jamais le passé. Saisis de chaque instant la nouveauté irremplaçable"
Aragon
"Le temps d'apprendre à vivre, il est déjà trop tard"
Jean Orizet
"Le Temps coule immuable sur un océan d'énergie
L'univers qui est Dieu hésite encore à naître
De l'ancienne harmonie va grandir un chaos
Le monde est ma pensée puis mon rêve "
Apollinaire
"Passons, passons puisque tout passe
Je me retournerai souvent
Les souvenirs sont cors de chasse
Dont meurt le bruit parmi le vent "
Lamartine
"Oh temps suspend ton vol… "
"Ne pourrons nous jamais dans l'océan des âges, jeter l'ancre une seule fois… "

Le rapport des hommes au temps  donne plutôt des poèmes angoissés ou mélancoliques. On peut en chercher de plus tournés vers l'avenir et travailler sur la perception individuelle ou collective des Hommes, de l'Humanité, sur l'éternité, la Résurrection.

Les cadrans solaires et notre rapport au temps
- "Fugit tempus"
- Je passe et je reviens,  tu passes et ne reviens pas.
- Tu es suivi de la mort comme l'heure de l'ombre.
- Mortel, sais-tu à quoi je sers. A marquer les  heures que tu perds.
- Passant, passez, tout fuit et trépasse.
- Sans le soleil je ne suis rien, toi sans Dieu tu n'es rien.
- Éternelle comme le fer, celle-ci fuit comme l'ombre.
- Profite de l'heure présente, mais crains en une.
-  Mortel, je règle ta carrière, cette heure peut-être ta dernière.
- Vienne la nuit sonne l'heure ; les jours s'en vont je demeure (Apollinaire).
-  La dernière nous est cachée.
- L'homme passe comme une ombre.
- Je ne compte que les heures heureuses.
- Je suis à l'heure… et toi ? (à l'entrée d'un collège)
- Mets la joie dans ta vie aime, travaille et prie.
- L'ombre du gnomon donne les heures égales aux riches comme aux pauvres.  

Il s'agit là de quelques phases extraites d'un ouvrage sur les  cadrans solaires des Alpes de Haute Provence. On peut faire de même, soit en allant  voir sur place, ce qui peut aussi orienter vers des questions sur le fonctionnement  ou la fabrication de cadrans solaires, soit en consultant un ouvrage concernant une autre région.

- Les mythologies
Kronos-Saturne, (qui engendre tout et dévore tout ce qu'il procrée et qui pourrait lui succéder)  et d'autres à retrouver : que nous disent ces histoires sur notre rapport au temps ? (Consulter les encyclopédies ou J. Attali, 1982)
Là encore, c'est une piste qu'on peut suivre lors d'un IDD  en faisant travailler des groupes sur ce sujet  et d'autres, sur les cadrans solaires, par exemple.

- Les paradoxes
Est-ce que Achille rejoindra la tortue s'il doit parcourir une infinité de distances de plus en plus petite ? Autrement dit est-ce que une somme infini de termes peut donner une valeur finie ? (Paradoxe de Xenon).
Le paradoxe de jumeaux de Langevin dans le cadre de la Relativité Restreinte (consulter une encyclopédie).
A garder sans doute pour des élèves de lycée.

2 - Les rythmes sociaux, la mesure du temps - sociologie, sciences humaines
2-1 Objectifs possibles
- Repérer des bases de temps différentes suivant les cultures, leur origine, leur fonctionnement.
- Identifier les normes sociales sous jacentes, la liberté donnée par la mesure individuelle du temps.
- Repérer les différents outils de mesure de l'écoulement du temps, comparer leur précision, leur usage, identifier les problèmes qu'ils ont permis de résoudre (cf. J. Attali, 1982).
- Repérer les façons normées actuelles de dater (changement d'heure, méridien de référence, localisation du méridien de changement d'heure, passage de l'heure solaire à l'heure GMT).
- Fabriquer un dispositif de mesure du temps pour apprécier les solutions techniques.
- Rechercher les définitions actuelles normalisées de temps.

2-2 Quelques repères
Les différents calendriers :
égyptien ; aztèque,  maya ; chinois ; hindou ; grec ; julien ; grégorien

Bibliographie :
- Le calendrier. Paul Couderc, Que sais-je ? n°203 (1986).
- Calendrier et chronologie,  J.-P. Parisot/ F. Suagher, Masson (1986).
- Le calendrier maître du temps ?,  Jacqueline de Bourgoing,Gallimard (2000).
- La saga du calendrier maya, Belin (nécessite un bon niveau).
          
Les calendriers  liturgiques  dans les trois principales religions monothéistes.
Pour le calendrier grégorien, La Recherche n° 57, juillet 1982.
Sciences et avenir, numéro spécial 2001.

- Le traité du sablier ", Ernst Jünger, Christian Bourgeois,Paris, 1970. Ce livre est épuisé, mais peut être trouvé dans une bibliothèque ;  il passe en revue les différents instruments de mesure du temps mis au point par l'homme.
- L'invention du temps ", J. Matricon,  J. Roumette,Edition de la Cité des Sciences et de l'Industrie, 1989. Ce livre existe aussi dans la collection  Presse-pocket de la Cité des Sciences de la Villette.  
- L'heure qu'il est-  Les horloges, la mesure du temps et la formation du monde moderne, David S. Landes,Gallimard, 1987 (il s'agit d'un gros livre de 620 pages très complet).
- Le temps. Numéro de la revue la Recherche, hors série n°5 (avril 2001).

Les " ères " (chrétiennes, musulmanes…). Dans la science des calendriers, l'ère est le début d'une chronologie.

Le " style " d'un calendrier est la date correspondant au Nouvel An. Pour le calendrier grégorien (le nôtre), il s'agit du premier janvier. On peut chercher les correspondances entre les différents calendriers. Par exemple en prenant pour référence le 1er janvier.

2000 : on trouve les valeurs suivantes pour les autres calendriers :
19 décembre 1999 (calendrier julien)
22 keihak 1716 (calendrier copte)
24 ramadan 1 420 (calendrier musulman)
23 tébeth 5 760 (calendrier israélite)
11 nivôse 208  (calendrier républicain)
11 pausa 1921 (calendrier indien)
Enfin les Chinois ont fêté leur premier de l'an 2000, le 5 février 2000. Ils sont entrés dans l'année Gengchen.

Le calendrier cosmique (Carl Sagan)
Si toute l'histoire de  l'Univers (soit 15 milliards d'années) était réduite à l'échelle d'une seule année on aurait le calendrier suivant :
-  1er janvier à 0 heure : formation de l'Univers (Big-Bang).
- 31 août : formation du système solaire.
- 10 septembre : formation de la Terre.
- 31 décembre à 23 h 58 min 32 s : l'homme de Cro-Magnon.
- 31 décembre  4 secondes avant minuit : naissance du Christ.
- 31 décembre 1/100ème de seconde avant minuit : Jean-Paul II devient Pape.

Chronobiologie : cycle circadien, horloge à fleurs. Une telle horloge fut fabriquée par Linné en 1745. Chaque heure est marquée par l'ouverture ou la fermeture d'une fleur.

La Grande Année de Platon : la " précession des équinoxes ". A peu près un degré d'angle par génération (72 ans). En astronomie, cela correspond à un mouvement conique très lent  de l'axe de la Terre. Au bout de 26 000 ans, l'axe de la Terre est orienté de la même manière.  A l'heure actuelle, l'axe de la Terre est orienté vers l'étoile polaire ce qui nous permet facilement, dans l'hémisphère nord de la Terre, de connaître la direction du nord.

La relation découverte par Méton (433 avant J.-C.) : entre le cycle solaire et le cycle lunaire : tous les 19 ans le Soleil et la Terre se trouvent dans des positions voisines dans le ciel. Ce qui permet d'ajuster à peu près le calendrier lunaire avec le calendrier solaire. Cette découverte proclamée aux jeux olympiques de 433 avant J.-C. émerveilla tellement les Athéniens qu'ils firent graver ce " cycle de Méton " en lettres d'or sur des tablettes attachées aux monuments publics. C'est pourquoi, par la suite, le rang d'une année dans le cycle de Méton, qui peut aller de 1 à 19 s'appelle le nombre d'or (ce nombre d'or n'a rien à voir avec le nombre d'or qui sert en architecture ou en peinture).
Il est égal à 10 pour l'année 2004.

Cycle de Méton : 19 années solaires = 235 mois lunaires

2-3 Pistes possibles
Bases de temps des calendriers ; le caractère répétitif du temps

Des questions sur les événements répétitifs peuvent initier ce travail au collège :
- la rentrée des classes,
- des vacances,
- des fêtes familiales. Par exemple en France "le repas de famille de Noël ou de nouvel An"
- des élections. Présidentielles, Législatives, Communales etc.,
- des foires. Foire de l'Agriculture, foire de Paris, salon de l'auto, des livres, du vin… braderie de Lille etc.,
- des fêtes religieuses. Comment peut-on à l'avance prévoir la date de Pâques ?,
- le rythme de la prière dans les monastères ;  rechercher les noms des rencontres en déduire leur périodicité.

Différentes tâches peuvent être proposées sur bases de temps des différents calendriers :
- Distinguer les calendriers lunaires, les calendriers solaires, les calendriers luni-solaires,
- Repérer les ères et les styles des calendriers (ère = début d'une chronologie ; style = nouvel an).

Au bout de combien de temps peut-on réutiliser le même calendrier dans notre système actuel,
- en considérant qu'il n'y a pas d'années bissextiles,
- en tenant compte des années bissextiles ?
 (la réponse est 28 ans, c'est-à-dire que le calendrier de l'an 2000 était utilisable en 1972 et le sera en 2028).

Dans le calendrier des Postes, on trouve dans le mois de février la " Lettre dominicale ".  Cette lettre est associée au premier dimanche de janvier.  En 2003 la lettre ominicale est E. Cela permet de se repérer dans le temps sacré, ces sortes de bréviaires ne relèvent pas du domaine de la mesure, mais de celui des valeurs. Les jours sont identifiés par une fête liturgique ou par celle d'un saint. Tous les dimanches de l'année correspondent à la même lettre, ces lettres vont de A à G pour représenter les 7 jours de la semaine.

L'origine des  noms, des mois et des jours dans différentes langues (documentation à chercher).

Les " garde-temps "
- Qu'est-ce qu'un gnomon, un cadran solaire ? Comment les construire et les étalonner ?
- Comment fabriquer une horloge à eau (clepsydre) ou un sablier, comment les étalonner ?
- Comment les Romains lisaient-il l'heure la nuit ? (nocturlabe).
- Comment les Chinois se réveillaient-ils à l'heure ? (réveil Chinois à encens).

Les différents instruments de mesure du temps
- horloges chandelles,
- montres,
- horloge atomique,
- les chronomètres de marine.

Les tâches peuvent renvoyer aux aspects historiques, aux aspects techniques, aux aspects physiques. On peut dans ce dernier cas repérer,  pour les différents outils, la source d'énergie (eau, ressort, poids), d'une part et le dispositif régulateur (foliot, ancre), d'autre part et s'interroger sur l'étalonnage.
Les élèves peuvent construire un sablier (école primaire) ou une clepsydre (classes de seconde).

Les maîtres du temps
Le temps des cloches, (monastères et beffrois),  le temps des horloges, le temps des montres, le temps des ordinateurs : l'arrivée annoncée d'un virus (exemple, en août 2003 le virus BLAST) peut nous conduire à modifier l'heure de l'ordinateur pour nous laisser le temps de mettre en place une parade.  

Détermination de la longitude en mer
Le 22 octobre 1707, quatre navires britanniques qui rentraient  au port s'échouèrent sur les Iles Scilly au sud-ouest de l'Angleterre entraînant la mort de 4000 hommes. A cette époque les navigateurs n'arrivaient pas à déterminer correctement la longitude car ils n'avaient pas de " garde-temps " assez précis. Après ce drame le Parlement anglais promit 20 000 livres à la personne qui résoudrait le problème de la longitude en mer (Longitud Act).  
Cette anecdote peut servir de  point de départ pour un travail sur l'histoire des progrès dans la mesure du temps liée à la maîtrise des techniques.

3 - Les échelles des temps, la mondialisation du temps - mathématiques, sciences physiques, histoire géographie
3-1 Objectifs possibles
- Faire comparer des unités de temps, repérer leur usage.
- Construire des ordres de grandeur.
- Identifier les problèmes de normalisation internationale du temps.
- Identifier les problèmes de repérage de zéro.

3-2 Quelques repères
Les  découpages en heures de travail : les journées sont définies par le lever et le coucher du Soleil et donc des heures de nombre constant sont de durée variable avec la saison, puisque été comme hiver la journée est divisée en 12 parties égales. Il faut attendre le XIIème et XIIIème siècles pour que des horloges mécaniques permettent d'obtenir jour et nuit des heures de durées égales.

Les premières divisions de la journée (dans le peuple) :
Béde le Vénérable cite :
 " le temps se divise en atomes ",
" 564 atomes font un moment ",
" 4 moments font une minute ",
" 10 minutes font un point ",
" 5 points font une heure de Lune ",
" 6 heures font un quadrant ".

Au  IXème siècle, Raban Maur divise l'heure en 40 moments. Chaque momentum est un ostendum. L'ostendum vaut 366 atomi ou ictus oculi. (c'est-à-dire, le temps que l'on met à cligner de la paupière).

Sciences et avenir. Spécial An 2000. Les mythes fondateurs face à la science. L'an 1 des civilisations. C'est arrivé demain. Notre monde en 2100.

- Petite histoire de la définition de la  seconde
La définition de la seconde a subi 3 changements depuis 1960. On peut repérer les différentes définitions et rechercher les raisons des changements et identifier l'apport théorique ou pratique.

- Le temps et les fuseaux horaires
Le tour du monde en 80 jours (Jules Verne) : Phileas Fogg a-t-il gagné son pari ?
La question renvoie à la recherche du méridien de changement d'heure journalier.

- L'an zéro de notre ère
Le changement de millénaire a-t-il eu lieu  l'an 2000 ou 2001?
Que représente l'an zéro ?
La question renvoie à la naissance du Christ ; elle peut conduire aux rois mages, leur origine, les connaissances astronomiques qui permettent de valider ces faits à partir de l'identification possible de l'étoile des rois.

- L'âge de l'univers
Reconstituer le calendrier cosmique de Carl Sagan. Ce calendrier permet de réduire à l'échelle 24 heures la durée écoulée depuis le Big-Bang.

Le temps de l'information " en direct " : Internet, télévision, téléphoneComment fonctionnent (techniquement, mais aussi socialement) ces outils qui mettent en communication en "  temps réel " ?  Comment faisait-on  à d'autres époques pour transmettre l'information ? Comment se " médiatise " un événement ? Comment s'est " médiatisé " la naissance du Christ ou  la vie de Mahomet par exemple ?

Comment fonctionne le " direct " et le " différé " ? Qu'en est-il pour les événements racontés qu'on se transmet par tradition orale ?  Qu'en est il pour les textes écrits qui rapportent ces événements passés ?

Le temps de la Bourse (des échanges économiques). La Bourse est une sorte d'empire où le Soleil ne se couche jamais.

4 - Le temps et la physique actuellement - science  contemporaine
4-1 Objectifs possibles
- Repérer les grandes révolutions actuelles sur l'idée de temps.
- Comparer les interrogations actuelles des physiciens et les idées sur le temps portées par les différentes civilisations.
- Identifier les nouveaux paradoxes.
- Le temps cosmique est-il un repère ?
- La " flèche " du temps ; le temps est-il réversible ? (thermodynamique).

4-2 Quelques repères
Pour lecteurs initiés aux grands concepts de la physique moderne, mais sans mathématiques :
- Commencement du temps et fin de la physique ? Hawing, Flammarion (1992).
-Entre le temps et l'éternité, Prigogine/Stengers, Flammarion (1992).
- Le temps et sa flèche, Klein/Spiro, Flammarion (1996).
- " Einstein, le père du temps moderne ",  n°11, Pour la Science, mai 2002.

4-3 Pistes possibles
Thèmes réservés bien sûr à d'éventuels sujets de TPE. Ces sujets sont difficiles et doivent être encadrés avec soin pour éviter un travail exclusivement documenté.

L'espace-temps
Albert Einstein découvre que l'on ne peut pas définir la simultanéité de deux événements qui sont loin l'un de l'autre et la notion de temps propre.  L'espace-temps fait reconsidérer les propriétés de l'espace et du temps : le temps se dilate (le temps guimauve), les distances se contractent. Des paradoxes apparaissent : le paradoxe des jumeaux de Langevin.
Le temps et l'espace séparés dans nos cultures doivent, dans nos têtes, se recombiner.

La continuité / discontinuité du temps
Le temps Quantique ; le temps est il continu ou discontinu ? Comment gérer le paradoxe de ce qui s'écoule entre deux temps, lorsqu'il n'y a pas de temps… les horloges mesurent aussi par sauts (tic-tac).
Approfondir ce concept, sa définition statistique, son utilisation dans les média ;  Comparer les données internationales.

V. Repères philosophiques
Platon - Aristote - Plotin - St Augustin - St Thomas d'Aquin - Descartes - Laplace - Kant - Bergson -Nietzche - Teilhard de Chardin.

Pour Aristote (384-322 avant J.-C.)
Pour Aristote, le temps est une mesure du mouvement.  Il n'y a pas de temps  là où il n'y a pas de mouvement.
 "  On mesure le temps par le mouvement et le mouvement par le temps ".

Plotin (III° siècle après Jésus Christ)
" Dire du temps qu'il est un nombre, c'est confondre ce qui est nombré et ce qui nombrant, ce qui mesuré avec ce qui mesure ". Plotin, Ennéades, III, 7, § 9.

Saint Augustin (354-430)
Il n'y a pas de temps avant la création de l'Univers, puisque le temps n'est qu'une propriété de l'Univers.
" Qu'est-ce donc que le temps ? Si personne ne me le demande, je le sais ; mais si on me le demande et que je veuille l'expliquer, je ne sais plus. Pourtant, je le déclare hardiment, je sais que si rien ne se passait, il n'y aurait pas de temps passé ; que si rien n'arrivait, il n'y aurait pas de temps à venir ; que si rien n'était, il n'y aurait pas de temps présent. "
 " Comment donc ces deux temps, le passé et l'avenir, sont-ils, puisque le passé n'est plus et que l'avenir n'est pas encore ? Quand au présent s'il était toujours présent,  s'il n'allait pas rejoindre le passé, il ne serait pas du temps, il serait de l'éternité. Donc si le présent pour être du temps, doit rejoindre le passé, comment pouvons déclarer qu'il est aussi, lui qui ne peut être qu'en cessant d'être ? SI bien que ce qui nous autorise à affirmer que le temps est, c'est qu'il tend à n'être plus "
Saint Augustin, Les confessions, livre XI, chap. XIV, Garnier-Flammarion, 1964.

Saint Thomas d'Aquin  (1224-1274)
Dieu, qui est sans commencement ni fin, est dans l'éternité ; les esprits, qui ont un commencement mais pas de fin, sont dans la durée, et les phénomènes physiques, qui ont commencement et fin, sont dans le temps.

Descartes (1596-1650)
Le temps perd sont statut d'entité secondaire et ne dépend plus, pour sa mesure, d'un mouvement déclaré privilégié (le mouvement supposé circulaire et uniforme des planètes).

Pascal (1623-1662)
Pascal dans les Provinciales, tout comme Jésus,  " maudissait les hypocrites dans le même temps qu'il réconfortait les humbles. Il combattit les théologiens laxistes, qui justifiaient de n'importe quelle pseudo-autorité un mode de conduite que la morale naturelle ou professionnelle réprouvait ", (H. Barreau, 1996).

Spinoza (1632-1677)
" Il est de la nature de la raison de percevoir les choses comme possédant un certaine sorte d'éternité ", Spinoza, Ethique, II, prop. LXIV.

Kant (1724-1804)
" La valeur de l'homme n'est pas dans ce qu'il sait, et dont il peut mal user, mais dans ce qu'il fait, par égard pour la loi morale et par respect des autres ", (H. Barreau, 1996).
" L'espace et le temps ne seraient pas, selon Kant, des réalités matérielles, des contenus possibles de nos représentations et de notre expérience ", (B. Piettre, 1994).

Laplace (1749-1829)
Au début du XIXème siècle, Laplace pense pouvoir utiliser les lois de la mécanique de Newton pour  déterminer l'avenir et le passé de tout l'Univers. Rechercher le texte superbe de Laplace : " Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces de la nature dont la nature est animée… " dans les " Essais philosophiques sur les probabilités " (1825).
A la question de Napoléon Bonaparte qui lui demande que devient Dieu dans tout cela, il répond " Sire je n'ai pas eu besoin de cette hypothèse ".

Bergson (1859-1941)
" Le temps est invention, ou il n'est rien du tout " Evolution créatrice (1916), PUF, 1970, p. 341.

VI. Bibliographie sur le temps
Pour les plus jeunes :
- Misto tempo, O. Douzou. Editions du Rouergue, 1995.
- Le temps. Textes de Charline Zeiton. Illustrations de Peter Allen. Mango Jeunesse, février 2003
(Ces deux ouvrages sont destinés aux enfants).
- Le temps existe-t-il ? Etienne Klein. Le Pommier. (Tout petit livre très clair). (E. Klein est physicien au CEA et docteur en philosophie des sciences)
- L'invention du temps. J. Matricon et J. Roumette. Presses Pocket, 1991. (Petit livre grand public, beaucoup d'illustrations).
- L'invention du temps. Mêmes auteurs. Catalogue Cité des Sciences et de l'Industrie. (Quasiment le même livre que précédemment, sous un autre format).
- Le temps. Etienne Klein. Collection Dominos, Flammarion, 1995. (Un exposé pour comprendre la physique et le temps, un essai pour réfléchir.)
- Les tactiques de Chronos. Etienne Klein. Flammarion, 2003. (Un ouvrage récent, clair sur le concept de temps.)
- Le calendrier, maître du temps ? J. de Bourgoing ; Gallimard, 2000. (Ouvrage grand public richement illustré).
-Les découvreurs. I. D. Boorstin, Robert Lafont, 1986. (Un ouvrage passionnant sur l'histoire des grandes découvertes. Il comprend quatre livres dont le premier est consacré à la découverte du temps).
- Le temps. Vite ! Exposition au Centre Pompidou. Catalogue 2000 (aucune illustration, destiné à décrire les objets exposés) .
- Histoire du temps. Jacques Attali. (Un ouvrage incontournable, en particulier, sur le contrôle du temps et pouvoir religieux ou civil et d'une manière générale sur temps et société.  On y trouve aussi des indications étymologiques).
- Traité du Sablier. Junger Ernst. Gallimard, 1979.
- Le mythe de Sisyphe. Albert Camus. Gallimard, 1982. (Un grand classique).    

Mesure du temps :
- Le calendrier. Paul Couderc. Que sais-je ? n° 203, PUF, 1993. (Excellent).
- Calendriers et chronologies. J.-P. Parisot, F. Suagher. Masson, 1996. (L'histoire détaillée des calendriers).
- La saga des calendriers ou le frisson millénaire. J. Le Fort.Belin.
- Midi au Soleil… Comment réaliser un cadran solaire ? J. Fulcrand, Pierre Bourge. Editeur  P. Bourge.
- Cadrans solaires, les comprendre et les construire. J.N. Tardy. Edisud, 1996. Cadrans solaires des Alpes-de-Haute-Provence. J.-M. Homet, F. Rozet. Edisud, 2002. (Belles photos, nombreuses citations).
- L'heure qu'il est. Les horloges, la mesure du temps et la formation du monde moderne. David S. Landes. Gallimard, 1987. (622 pages : un gros " pavé " pour ceux qui s'intéressent à l'histoire des techniques).

Le temps et la philosophie :
- Les Confessions. Saint Augustin. Liv. XI, Garnier Flammarion, 1964.
- Temps et récit. Paul Ricoeur. Seuil, 1985.
- Mythes et représentations du temps. Paul Ricoeur, D. Tiffeneau. Editions du CNRS, 1985.
- Le temps. Temps cosmique. Temps vécu. F. Chenet. A. Colin, 2000. (Un ouvrage de philosophie destiné aux candidats au Capes et à l'agrégation).
- Le temps. H. Barreau. Que sais-je ? n° 3180, PUF, 1996. (Cet ouvrage comprend deux parties : le temps et la vie quotidienne et le temps dans la connaissance scientifique).
- " Temps vécu et pensée éthique ". H. Barrau. In : Ethique la vie en question, n° 15, 1995/1, 23-32.
- Philosophie et science du temps. B. Piettre. Que sais-je ? PUF, 1996. (Un livre qui aborde l'aspect philosophiuqe et scientifique. Vaut le détour).
- Le développement de la notion du temps chez l'enfant. Jean Piaget. PUF, 1946. Réédition 1972. (Approche psychologique génétique).
- Le temps et l'autre. Emmanuel Levinas. Quadrige-PUF, 2001.
- Sur la nature du temps. Alain Adde. PUF, 1998.

Cosmologie :
- Le macroscope. Vers une vision globale. J. de Rosnay. Points Essais, Seuil. (Ce livre bien fait comporte une partie sur " Le temps et l'évolution ").
- La mélodie secrète et l'homme créa l'univers. Trinh Xuan Thuan. Gallimard, 1988. (Intéressant, mais l'essentiel est en rapport avec l'astrophysique).
- Dernières nouvelles du cosmos. Vers la première seconde. Hubert Reeves. Seuil, 1994. (Nécessite de bonnes bases en physique).
- La première seconde. Hubert Reeves. Points Sciences, Seuil. (L'aspect mathématique peut en rebuter certains).

Les livres suivants nécessitent des connaissances en physique :
- Le temps et sa flèche. E. Klein, M. Spiro. Flammarion, 1996.
- Entre le temps et l'éternité. Ilya Prigogine, Stengers. Flammarion, 1992.
- Commencement du temps et fin de la physique ? Hawking, Flammarion, 1992.
- Temps à devenir. A propos de l'histoire du temps. Ilya Prigogine, prix Nobel de Chimie. (Conférence prononcée le 24 septembre 1993). Fides.
- Une brève histoire du temps. Du big bang aux trous noirs. S. Hawking. Flammarion, 1989. (Il existe des rééditions plus récentes).

Littérature :
- Les nourritures terrestres, suivi de Les nouvelles nourritures. André Gide. Gallimard, 2001. (Un grand classique).
- Lamartine…

Religion :
- Le temps de la Bible. P. Bordreuil, F. Briquel-Chatonnet. Gallimard, 2000. (Une relecture de la Bible).

Revues :
- Textes et documents pour la classe (TDC). La mesure du temps, n° 746, déc. 1997 ; CNDP
- Sciences Humaines. Le temps, n° 55, nov. 1995.
- La Recherche. Le temps. Numéro hors série n° 5, avril 2001
- Le Monde. A chacun son temps. Supplément au n°18101 daté du 5 avril 2003.
- Doc. Junior. Le temps du temps.
- Magazine CFDT. 2000 ans l'odyssée du temps.

Film :
- Quels temps font-ils ? Une introduction au temps de physiciens. M. Lachieze-Rey, E. Klein.

Christian Larcher
Professeur agrégé de sciences physiques
Lycée St Michel de Picpus - Paris 12ème
 
Créé le 05/12/2011
Modifié le 05/12/2011