Hubert Reeves

Einstein (4)

Émission du 15 octobre 2005

La vitesse de la lumière.

Rien ne peut aller plus vite que la lumière. Voilà un propos souvent répété, et même érigé en principe. Mais il faut être très prudent avec les principes, et ne pas les sortir de leur contexte d'origine.

L'idée de la vitesse de la lumière comme une limite infranchissable est une des conséquences de la théorie de la relativité d'Einstein. Cette théorie montre que, d'une façon générale, mais pas universelle, plus un corps va vite, plus sa masse augmente, et plus il faut d'énergie pour accroître sa vitesse.

Un phénomène semblable s'applique également à la consommation d'essence des voitures : plus on roule vite, plus la consommation augmente. Mais attention : cela n'a rien à voir avec la relativité, mais seulement avec la technologie automobile. On peut imaginer des voitures dont la consommation n'augmenterait pas avec la vitesse. On ne peut pas contrer (jusqu'à nouvel ordre …) l'affirmation de la relativité.

Mais revenons à la théorie d'Einstein. Quand la vitesse d'un corps approche de celle de la lumière, l'énergie requise pour l'accélérer encore devient gigantesque. À la vitesse de la lumière, elle deviendrait infinie. Or, évidemment, aucune source d'énergie ne pourrait suffire … Seule la lumière peut atteindre cette vitesse, tout simplement parce que les particules de la lumière n'ont pas de masse … En fait, la lumière ne peut qu'aller à cette vitesse limite de 300 000 km/seconde.

L'idée de vitesse de la lumière comme vitesse limite n'est pas applicable dans plusieurs contextes. Dans le domaine des vitesses des galaxies, par exemple. Les observations astronomiques montrent que plus les galaxies sont éloignées, plus elles s'éloignent rapidement. Au-delà d'une certaine distance — quelques dizaines de milliards d'années-lumière —, elles atteignent la vitesse de la lumière. Au-delà, elles vont encore plus vite, de sorte qu'elles nous sont invisibles.

La théorie de la relativité serait-elle prise en défaut ? Non. Les mouvements des galaxies ne sont pas des mouvements au sens ordinaire du mot. Elles ne se déplacent pas dans l'espace, comme la Terre autour du Soleil, elles se déplacent avec l'espace. C'est l'espace lui-même qui est en expansion, et les galaxies sont entraînées dans cet espace. Ainsi, les galaxies peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres à des vitesses bien supérieures à celle de la lumière, sans violer la théorie de la relativité.

Plus exotique encore, la théorie de la relativité admet la possibilité d'existence de particules très singulières dont la vitesse de la lumière serait une limite inférieure.

Ces particules, appelées « tachions » (le mot grec pour « vite »), ne pourraient se déplacer qu'à des vitesses plus grandes que celle de la lumière.

On n'en a jamais observé. On ne sait pas si elles existent vraiment. Il n'est pas impossible qu'un jour, elles soient détectées au laboratoire. Pourtant, l'idée même de leur existence pose des problèmes assez troublants. Cela supposerait implicitement qu'on puisse reculer dans le temps, revenir en arrière, remonter dans le passé. Beau sujet de science fiction …

Conclusion : les principes de la physique ne doivent pas être extrapolés d'autorité au-delà de leur domaine d'application. Sinon : gare aux confusions !