Il faut d'abord savoir que la théorie de la relativité restreinte est supposée exacte. Ainsi la contraction des distances et la dilatation du temps sont des phénomènes considérés comme réels. Il existe deux notions importantes à connaître, la masse inerte et la masse pesante. La deuxième est celle par laquelle un objet est attiré par la terre et la terre attirée par l'objet. Nous mesurons usuellement une masse grâce à ce phénomène. La masse inerte est celle par laquelle un objet résiste à son accélération. Ces deux mesures sont par contre égales, si deux objets de masses différentes tombent à une même vitesse dans des conditions similaire, c'est parce que la plus grande masse offre une plus grande résistance à son accélération. D'où naît le principe d'équivalence. Un système Galiléen est un système qui est assez éloigné de tous les autres corps pour ne pas subir leur attraction. Einstein affirme que si un référentiel est uniformément accéléré par rapport à un autre galiléen, alors, on peut le considérer au repos en supposant la présence d'un champs de gravitation RELATIVEMENT À LUI. Ce qui nous pousse à dire que l'utilisation d'un système galiléen n'est pas nécessaire, donc : << Les lois de la nature sont les mêmes par relativement à tous les référentiels>>, et par conséquent, un référentiel galiléen est un objet qui est au repos ou se déplace en ligne droite à une vitesse constante. Il faut aussi savoir que l'univers est composé de quatres dimensions, trois dimensions d'espace et une dernière qui constitue le temps.
Ensuite, la vitesse de la lumière est la même relativement à tous les référentiels galiléens. Cette affirmation pose un paradoxe, puisque normalement, sa vitesse serait modifiée par le système dans lequel elle évolue, ce qui n'est pas le cas. En effet, si il existe une situation telle qu'il y a deux observateurs un à l'intérieur d'un train filant à 100 000 000m/s, et un autre à l'extérieur, un rayon lumineux projeté dans le train devrait posséder deux vitesses relativent à l'observateur. Une de 300 000 000m/s pour l'observateur en mouvement et 400 000 000m/s pour l'autre. Mais ce n'est pas le cas, car la lumière ne possède qu'une seule vitesse.
Ce dernier évanement nous oblige à retenir deux hypothèses véridiques expliquant le phénomène, soit le temps est relatif, la dilatation du temps, ou soit la distance est relative, la contraction des distances. Supposons une règle au repos, elle possédera une longueur qui lui est propre mais si elle bouge très rapidement cette dernière diminuera ce qui se traduit par la contraction des distances. Pour la dilatation du temps, on peut voir la situation ainsi : Une horloge qui fonctionne grâce à des rayons de lumière est placée sur le sol d'un train filant à grande vitesse, celle-ci envoie un rayon lumineux sur un miroir situé au plafond, après une seconde, le rayon revient et un autre est émis. De l'intérieur du train, la lumière effectue un certain trajet, qui est plus grand, vu de l'extérieur. La vitesse de la lumière étant la même dans les deux cas, le temps à l'intérieur du train s'écoule plus lentement relativement à l'extérieur et est par conséquent, plus court.
On peut maintenant discuter d'énergie. On sait que l'énergie possède plusieurs formes, l'énergie cinétique dépend de la vitesse et de la masse de l'élément car cette dernière peut être transformée en énergie potentielle de pesanteur, puisque qu'elle représente l'énergie cinétique d'un objet en chute libre. La chaleur peut aussi être représentée en tant qu'énergie. Il existe beaucoup d'autres formes d'énergie. C'est ainsi qu'Einstein à découvert l'énergie de masse relative à un objet en mouvement. Pour un objet au repos l'énergie correspond à E= mc². Mais pour un objet en mouvement, il faut tenir compte de la variable de relativité g . Celle- ci dépend de la vitesse de l'objet en question :
Cette variable nous donne un facteur de comparaison des facteurs correspondants des aspects relatifs du temps et des distances. L'équation de l'énergie pour un élément en mouvement devient donc E = mc²g. Nous savons aussi que l'énergie contenue dans l'univers est finie et qu'aucune énergie ne se crée ou disparaît mais elle se transforme. Sachant cela nous pouvons dire, que nous ne pouvons pratiquement pas atteindre une vitesse proche de celle de la lumière, puisque selon la formule, il faudrait fournir une énergie infinie, ce qui est impossible. De cette façon, aucun objet ayant une masse ne peut atteindre cette vitesse critique. D'une autre façon, la vitesse de la lumière causerait des phénomènes contradictoires à la logique même. Supposons que je lance une balle de baseball et qu’elle casse la fenêtre. Le fait que j’ai lancé la balle est la cause de sa destruction. Si des vitesses supérieures à celle de la lumière étaient possibles, il y aurait toujours un référentiel où la fenêtre se casserait avant que la balle soit lancée. Ceci nous mènerait donc à toutes sortes de contradictions logiques (surtout si quelqu’un arrête la balle, l’empêchant de casser la fenêtre après que celle-ci ait été cassée !).
Avec
les informations précédentes, on peut constater que les voyages
interplanétaires sont presque impossibles. Le système planètaire
le plus proche est située à 4 années lumières
d'ici, sachant que l'on ne peut pas atteindre cette vitesse, on peut conclure
qu'il est impossible de voyager dans l'univers. Par contre, si l'on atteins
des vitesses très élevées, on peut tenir compte de
la dilatation du temps et de la contraction des distances, ce qui rend
le voyage plus accessible. Peut être un jour réussirons nous
à atteindre des vitesses proches à la vitesse de la lumière.
Destination | Accélération | Distance
(années Lumières) |
Vitesse max | Temps terrestre
(années) |
Temps du vaisseau
(années) |
Alpha Centauri | 0.1 | 4.3 | 0.57c | 13.6 | 12.6 |
1 | 4.3 | 0.95c | 5.9 | 3.6 | |
2 | 4.3 | 0.98c | 5.2 | 2.3 |
Finalement, la découverte de la théorie de la relativité restreinte a marqué une fracture dans notre façon de voir le monde. Non seulement Albert Einstein était un des plus brillants scientifiques de l’histoire de l’humanité (vous avez pu remarqué avec quelle logique la théorie de la relativité a été découverte, et par là apprécier la solidité de ses bases), mais c’était aussi quelqu’un de conviction. Il a en effet lutté toute sa vie contre l’utilisation militaire du nucléaire, plaidant pour la mise en place d’un comité de contrôle international. Son pacifisme, son génie, son amour de la vie lui confère, selon moi, les qualités des plus grands humanistes.
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