Le monde devient de plus en plus étrange à mesure que vous vous rapprochez de la vitesse de la lumière. Nikada/Getty Images Quand nous étions enfants, nous avons été étonnés que Superman puisse voyager plus vite qu'une balle à grande vitesse. On pourrait même l'imaginer, chasser un projectile tiré d'une arme, son bras droit tendu, sa cape ondulant derrière lui. S'il voyageait à la moitié de la vitesse de la balle, la vitesse à laquelle la balle s'éloignait de lui serait réduite de moitié. S'il a effectivement voyagé plus vite que la balle, il le dépasserait et ouvrirait la voie. Aller, Superman! En d'autres termes, Les singeries aériennes de Superman obéissaient aux vues de Newton sur l'espace et le temps :que les positions et les mouvements des objets dans l'espace devraient tous être mesurables par rapport à un absolu, référentiel immobile.
Au début des années 1900, les scientifiques ont tenu bon à la vision newtonienne du monde. Puis un mathématicien et physicien d'origine allemande du nom d'Albert Einstein est arrivé et a tout changé. En 1905, Einstein a publié sa théorie de la relativité restreinte, qui a avancé une idée surprenante :il n'y a pas de cadre de référence privilégié. Tout, même temps, est relatif. Deux principes importants sous-tendaient sa théorie. Le premier déclarait que les mêmes lois de la physique s'appliquent également dans tous les cadres de référence en mouvement constant. Le second disait que la vitesse de la lumière -- environ 186, 000 milles par seconde (300, 000 kilomètres par seconde) -- est constant et indépendant du mouvement de l'observateur ou de la source de lumière. Selon Einstein, si Superman chassait un faisceau lumineux à la moitié de la vitesse de la lumière, le faisceau continuerait à s'éloigner de lui exactement à la même vitesse.
Ces concepts semblent trompeusement simples, mais ils ont des implications hallucinantes. L'une des plus grandes est représentée par la célèbre équation d'Einstein, E =mc², où E est l'énergie, m est la masse et c est la vitesse de la lumière. D'après cette équation, la masse et l'énergie sont la même entité physique et peuvent être transformées l'une en l'autre. En raison de cette équivalence, l'énergie qu'un objet a en raison de son mouvement augmentera sa masse. En d'autres termes, plus un objet se déplace vite, plus sa masse est grande. Cela ne devient perceptible que lorsqu'un objet se déplace très rapidement. S'il se déplace à 10 % de la vitesse de la lumière, par exemple, sa masse ne sera que 0,5 pour cent de plus que la normale. Mais s'il se déplace à 90 % de la vitesse de la lumière, sa masse doublera.
Lorsqu'un objet approche de la vitesse de la lumière, sa masse s'élève brusquement. Si un objet essaie de voyager 186, 000 miles par seconde, sa masse devient infinie, de même que l'énergie nécessaire pour le déplacer. Pour cette raison, aucun objet normal ne peut voyager aussi vite ou plus vite que la vitesse de la lumière.
Cela répond à notre question, mais amusons-nous un peu sur la page suivante et modifions légèrement la question.
Nous avons couvert la question initiale, mais si nous le peaufinions pour dire, « Et si vous voyagiez presque aussi vite que la vitesse de la lumière ? » Dans ce cas, vous ressentiriez des effets intéressants. Un résultat célèbre est ce que les physiciens appellent dilatation du temps , qui décrit comment le temps s'écoule plus lentement pour les objets se déplaçant très rapidement. Si vous voliez sur une fusée voyageant à 90 % de la vitesse de la lumière, le passage du temps pour vous serait réduit de moitié. Votre montre n'avancerait que de 10 minutes, tandis que plus de 20 minutes passeraient pour un observateur terrestre.
Vous feriez également l'expérience d'étranges conséquences visuelles. Une telle conséquence est appelée aberration , et cela fait référence à la façon dont tout votre champ de vision se réduirait à un minuscule, "fenêtre" en forme de tunnel devant votre vaisseau spatial. Cela se produit parce que photons (ces paquets de lumière extrêmement minuscules) -- même les photons derrière vous -- semblent venir de la direction avant. En outre, tu remarquerais un extrême effet Doppler , ce qui ferait s'entasser les ondes lumineuses des étoiles devant vous, faire apparaître les objets en bleu. Les ondes lumineuses des étoiles derrière vous se disperseraient et apparaîtraient rouges. Plus tu vas vite, plus ce phénomène devient extrême jusqu'à ce que toute la lumière visible des étoiles devant le vaisseau spatial et des étoiles à l'arrière soit complètement déplacée hors du spectre visible connu (les couleurs que les humains peuvent voir). Lorsque ces étoiles sortent de votre longueur d'onde perceptible, ils semblent simplement s'estomper au noir ou disparaître sur le fond.
Bien sûr, si vous voulez voyager plus vite qu'un photon qui accélère, vous aurez besoin de plus que la même technologie de fusée que nous utilisons depuis des décennies. Peut-être qu'enfiler des collants bleus et une cape rouge n'est pas une idée si farfelue après tout.
Publié à l'origine :21 juil. 2011
