La relativité restreinte

 

La relativité restreinte

Imaginons un vaisseau ainsi qu’une planète isolé fin fond de l’univers. On

 va supposer que le vaisseau est en mouvement par rapport à la planète

 selon une vitesse constante. Une première propriété fondamentale de

 l’univers, est que dans cette situation, il est strictement impossible de

 déterminer si c’est le vaisseau qui se déplace, et la planète qui reste

 immobile, ou au contraire si le vaisseau est immobile, et que c’est la

 planète qui se déplace dans l’autre sens. C’est ce qu’on appelle le principe

 de la relativité. Quel que soit le point de vue que l’on adopte, du moment

 que le mouvement se fait en ligne droit à vitesse constante, il est tout

 autant valide de considérer que c’est soit le vaisseau, soit la planète qui se

 déplace. Imaginons maintenant un passager du vaisseau, qui va décider

 de lancer une balle vers l’avant. Avec une certaine vitesse cette vitesse

 correspond tout simplement à l’impulsion qui lui a donné. Mais si on

 observe la même situation depuis la planète, la bale semble se déplacer

 plus rapidement, car a sa vitesse d’impulsion s’ajoute également la vitesse

 lui-même. Chose étrange, l’on essaie maintenant la même expérience avec

 de la lumière cette fois-ci, en utilisant par exemple une lampe torche, on

 observe que qu’elle que soit soit le point de vue adopté, la vitesse de la

 lumière est la même. Qu’on le regarde immobile, ou en se déplaçant.

 Qu’on propulse depuis un point fixe, ou un point en mouvement, on verra

 toujours la lumière se déplacer avec exactement la même vitesse. On dit

 que cette vitesse de la lumière est invariante. La vitesse de la lumière est

 une constante universelle, fondamentale, à la base de la structure même

 de l’univers. Dans notre quotidien, la vitesse de la  lumière est trop élevée

 pour qu’on puisse la remarquer un quelconque effet de ce principe. En

 seulement l’espace d’un clignement d’œil. Un rayon lumineux aura parcouru l’équivalent de 3 allers-retours paris-new York. Toutefois cette

 propriété subtile de la lumière va entrainer des changements drastiques

 sur notre façon de voir le monde. En relativité restreinte, une des idées les

 plus fondamentales est que deux évènements peuvent se produire en

 même temps pour une personne, mais a des moments diffèrent pour

 qu’elle qu’un d’autre. Pour comprendre imaginons la situation, suivante.

 Un passager se retrouve au milieu du vaisseau se munit de deux lampes

 torches, une qui va orienter vers l’arrière,  et l’autre vers l’avant. Son rôle va

 être d’allumer les deux lampes torche au même temps. Il va ensuite à quel

 moment arrivent les deux rayons lumineux aux extrémités du vaisseau. Il

 commence par allumer les deux lampes torches au moment. Étant donné

 que selon son point de vue le vaisseau reste immobile, les rayons lumineux

 vont se propager de la même façon des deux côtés. Ils vont ainsi atteindre

 les extrémités du vaisseau au même moment. Pour le passager, les deux

 événements sont donc simultanés, les rayons lumineux ont atteint les

 deux extrémités du vaisseau au même temps. Mais regardons maintenant

 cette même situation, telle qu’elle est perçue par un observateur à la

 surface de la planète. On a vu précédemment que la vitesse de la lumière

 est invariante. Par conséquent, au moment où les deux lampes torchent

 s’allument, leur lumière va se propager à la même vitesse des deux coté.

 Mais pendant ce temps, le vaisseau ce déplace vers l’avant. Ainsi le rayon

 lumineux qui est renvoyé vers la gauche va atteindre l’arrière du vaisseau

 avant que le rayon lumineux de droite n’atteigne l’avant. Selon son point

 de vue, les deux événements ne sont donc plus simultanés, les rayons

 lumineux n’atteigne pas les extrémités du vaisseau au même moment.

 Pour expliquer ce paradoxe, il va nous falloir bouleverser notre

 compréhension intuitive de ce qu’est le temps. Dans la situation d’avant, si

 le rayon lumineux de gauche atteint le bord du vaisseau avant le rayon

 lumineux de droite, c’est en réalité parce que l’arrière du vaisseau est

 légèrement dans le futur et le devant du vaisseau est légèrement au passé

 de 2 heures mais seulement si le vaisseau avance. Si on ramène 2 jumeau

 si lui qui va être à l’arrière va être un peu plus âgé.