page postée le 23 novembre 2014 et modifiée le 19 février 2016
"Plus nous allons vite, plus le temps est ralenti." (Albert Einstein)
Pour bien comprendre les propos d'Einstein (ci-dessus), je vous propose une explication concise en deux parties.
<<>><<>><<>> PREMIÈRE PARTIE <<>><<>><<>>
Un train passe devant un témoin sur un quai (témoin que nous appellerons Monsieur Q, "Q" comme Quai) à la vitesse de 80 km/h.
Dans ce train, un voyageur (voyageur que nous appellerons Monsieur V, "V" comme Voyageur) prêt à lancer une balle devant lui dans le sens de la marche depuis le fond d'un wagon.
Monsieur V lance la balle qui prend une vitesse de 30 km/h.
Pour Monsieur V, la balle aura comme vitesse 30 km/h (vitesse de la balle). C'est normal sachant que son référentiel est le train qui roule et dans lequel il se trouve.
Pour Monsieur Q, la balle aura comme vitesse 80 km/h (vitesse du train) + 30 km/h (vitesse de la balle) = 110 km/h. C'est normal sachant que son référentiel est le quai où il se trouve.
Poursuivons ...
Imaginons maintenant que Monsieur V, équipé d'une torche électrique, éclaire devant lui (rayon horizontal) dans le sens de la marche depuis le fond d'un wagon.
Imaginons également qu'il y a le vide dans le wagon (dans notre exemple on se fiche de savoir comment Monsieur V respire ... peut-être avec une bouteille de plongée).
Pour Monsieur V, le rayon de lumière de la torche aura comme vitesse la vitesse de la lumière.
Pour Monsieur Q, le rayon de lumière de la torche aura comme vitesse 80 km/h (la vitesse du train) + la vitesse de la lumière du rayon de la torche = une vitesse supérieure à la vitesse
de la lumière, en conséquence.
Mais là ... il y a quelque chose qui cloche car << une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière >>, CE N'EST PAS POSSIBLE !
Ce n'est pas possible car rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière, pas même la lumière elle-même (c'est scientifiquement prouvé).
Donc ... (attention ! il faut bien comprendre la phrase en jaune qui suit car c'est fondamental pour comprendre ce qu'on appelle la "dilatation du temps") :
la vitesse de la lumière étant une frontière infranchissable, c’est l’écoulement du temps dans les différents référentiels qui varie.
Cette phrase est fondamentale : "c’est l’écoulement du temps dans les différents référentiels qui varie."
Albert Einstein poursuit (car c'est de lui la phrase ci-dessus en jaune) : le temps s’écoule plus lentement dans le référentiel de Monsieur V que dans le référentiel de Monsieur Q puisque
Monsieur V est en mouvement. C'est donc relativement (RELATIVITÉ) l'un par rapport à l'autre.
Si Monsieur V voyage dans un véhicule qui se déplace à 0,5 fois la vitesse de la lumière (la vitesse de la lumière divisée par 2) le temps s'écoulera deux fois moins
vite que le temps de Monsieur Q. On peut même dire que si Monsieur V, à la fin de son voyage, retrouve Monsieur Q sur le quai, Monsieur V aura vieilli deux fois moins vite que Monsieur Q.
Si Monsieur Q avait, par exemple, attendu 3 jours pour retrouver Monsieur V à ses côtés sur le quai, ce dernier n'aurait alors vieilli que d'un jour et demi.
Et Einstein ajoute ...
- plus nous allons vite, plus le temps est ralenti,
- si nous pouvions atteindre la vitesse de la lumière, le temps s’arrêterait complètement pour nous,
... avec l'exemple suivant : un photon (particule dont est composée la lumière) voyage à la vitesse de la lumière, il prendra donc un an à parcourir une année-lumière (distance que parcours
la lumière en un an). Mais pour lui, ce voyage sera instantané puisqu’il n’a aucune perception du temps.
Note : "plus nous allons vite, plus le temps est ralenti" est vrai à l'échelle humaine mais les variations des vitesses de déplacements des humains sont si petites que ces variations sont
considérées comme insignifiantes. Je crois que les fusées qui transportent des astronautes ou des cosmonautes ont eu comme record de vitesse quelque chose comme 40 000 km/h.
En même temps, 10% de la vitesse de la lumière c'est déjà 107 925 284,88 km/h (ou en arrondissant : 108 millions km/h) soit 2 700 fois plus rapide que les 40 000 km/h de nos fusées.
Et maintenant il est temps de faire le parallèle entre la dilatation du temps des objets en mouvement (mes explications ci-dessus) d'une part, et celle justifiée
par la courbure de l'espace-temps (dont je parle dans ma page sur les ondes gravitationnelles, boutons 7 et e) d'autre part.
<<>><<>><<>> DEUXIÈME PARTIE <<>><<>><<>>
Ma page sur les ondes gravitationnelles (boutons 7 et e) parle de la dilatation de l'espace et du temps (*) par la courbure plus ou moins prononcée que fait
un objet céleste en fonction de sa masse plus ou moins importante.
(*) rappel : l'espace et le temps sont à considérer comme un ensemble tétra-dimensionnel (tétra = 4, en grec) avec deux notions inséparables : les 3 dimensions
de l'espace + la dimension du temps.
Cet effet de courbure de l'espace-temps porte un nom : la gravitation.
Et la gravitation c'est même de l'accélération, donc de la vitesse (Einstein a prouvé que la gravitation est l’équivalent de l’accélération).
Pour preuve cette petite expérience concrète que tout un chacun peut faire : il suffit de s'allonger sur le dos (dans l'herbe ou sur son lit), de fermer les yeux et de s'imaginer debout dans
un véhicule qui accélère. Le sol est donc remplacé par un mur contre lequel nous sommes adossés dans le véhicule, l’accélération nous plaque contre ce
mur comme la gravitation nous plaque contre le sol, la sensation est la même.
Et donc il est facile de faire le même raisonnement entre un Monsieur PP (Petite Planète) et un Monsieur GP (Grosse Planète) sachant que Monsieur PP est sur une planète de masse moyenne et
que Monsieur GP est sur une planète de masse importante. Ils marchent tous les deux à pied. Comme la courbure de l'espace-temps est différente sur les deux planètes à cause des masses
différentes, les gravitations (donc les accélérations et donc les vitesses) seront différentes et le temps de Monsieur GP s'écoulera plus lentement que le temps de Monsieur PP comme dans
l'exemple de la première partie : le temps s’écoule plus lentement dans le référentiel de Monsieur V que dans le référentiel de Monsieur Q puisque Monsieur GP est dans un
mouvement plus important (la gravitation de la planète de Monsieur GP étant plus importante que celle de Monsieur PP car gravitation =
accélération).
Exemple d'une expérience qui met en évidence l'incidence de la vitesse sur l'écoulement du temps : à Genève, dans l'accélérateur de particules du CERN (Conseil Européen pour la Recherche
Nucléaire), des particules élémentaires appelées muons - dont la vie au repos (vitesse = 0) ne dure qu'une fraction de seconde - ont été propulsés à un peu plus de 99% de la vitesse
de la lumière. Ce qui a eu pour conséquence de multiplier par 30 leur durée de vie.
<<>><<>><<>> FIN <<>><<>><<>>