Imprimer l'articleLe principe d’incertitude d’Heisenberg : tu ne sauras jamais tout sur moi !
Les années 1900 virent également naitre la théorie de la relativité restreinte d’Einstein, ensuite généralisée par sa théorie de la relativité générale. Le point fondamental de ses théories est que la vitesse de la lumière est une constante et vaut 299 792 458 m/s dans le vide. Dit comme cela, il est très facile de l’accepter, mais en y réfléchissant de plus près, cette hypothèse est assez audacieuse.
Imaginez trois expériences. Premièrement, vous vous placez face à un mur, lancez une balle contre ce dernier et mesurez la force avec laquelle celle-ci le cogne. Deuxièmement, vous répétez l’expérience, mais cette fois ci, vous vous trouvez sur le toit d’une voiture accélérant en direction du mur. Non seulement votre lancer donnera une accélération à la balle, mais en plus, le mouvement de la voiture en direction du mur fera de même. La force mesurée sera cette fois-ci supérieure à la première expérience. Finalement, imaginez que la voiture aille dans le sens opposé et s’éloigne du mur. Vous aurez dès lors très peu de chance de toucher le mur.
Si nous répétons cette fois l’expérience avec de la lumière, nous constatons que dans tous les cas (à l’arrêt ou en mouvement), la lumière se propage à la même vitesse ! Elle n’est pas influencée par son environnement.
Votre ami verra la balle faire un aller-retour vertical (à gauche), tandis que vous verrez l’objet avancer (à droite) à cause du mouvement du train.
Ayant cela en tête, considérons une autre expérience. Vous vous placez sur le quai d’une gare tandis qu’un ami prend place dans un train. Ce dernier se munit d’une raquette et d’une balle de ping-pong et s’amuse à faire faire des rebonds à la balle. Le train démarre et vous observez tous deux la scène. Du point de vue de votre ami, la balle fait des allers-retours verticaux tandis que du vôtre, la balle effectue une trajectoire oblique à cause du mouvement du train. De votre point de vue, la balle parcourt donc une plus grande distance que du point de vue de votre ami.
Remplaçons maintenant la balle de ping-pong par des particules de lumières. Albert Einstein nous dit que ceux-ci voyagent toujours à la même vitesse. Étant donné que votre ami et vous n’observez pas la même distance, le temps que mettront les photons à se propager ne saura pas égal non plus. La distance vue par votre ami étant plus petite, il dira que les photons ont mis par exemple 2 secondes à faire le voyage. De votre côté, vous aurez plutôt mesuré 4 secondes. Cette différence n’est pas une erreur de mesure, mais est due au fait que le temps est maintenant relatif. A chacun son temps propre qui évolue de manière différente. Votre ami et vous n’évoluez plus de la même manière ! Lorsque votre ami descendra du train, il aura moins vieilli que vous ! C’est la dilatation du temps. De plus, tout objet que vous percevez comme étant en mouvement est plus petit que lorsque vous le regardez au repos à cause de la contraction des distances.
La théorie de la relativité restreinte nous dit que le temps et l’espace sont relatifs ! Nous devons donc avoir une autre vision de ceux-ci et modifier nos théories.
Temps = distance / vitesse
Si vous avez parcouru 100 km et que vous aurez roulé à du 100 km/h, vous aurez roulez 1 h. Dans ce cas si, de votre point de vue la balle a parcouru plus de kilomètres et donc le temps qu’elle a mis est plus long. Pour vous la balle aura par exemple voyagé pendant 4 secondes alors que pour votre ami elle n’en aura mis que 2.
En descendant, votre ami aura donc moins vieilli que vous.
Devons-nous tout jeter ?
Non ! Aux vitesses que nous atteignons quotidiennement, la théorie de la relativité restreinte peut être négligée et nous pouvons utiliser les formules dites classiques. Néanmoins, pour de nombreuses applications les effets se font tout de même ressentir. Ainsi, afin d’avoir un GPS qui indique une position correcte, il faut tenir compte des effets relativistes et utiliser la théorie de la relativité restreinte. De même, dans le monde des particules élémentaires, il est nécessaire de considérer la théorie de la relativité restreinte dans les calculs.
