Les théories relativistes (2/4)

Le ralentissement du temps

Einstein, lui, proposait une combinaison de l'espace et du temps, se manifestant par l'invariance de la vitesse de la lumière. Notons que non seulement les photons, mais quelques autres particules élémentaires également, se déplacent à la vitesse de 300 000 km/sec. Cette invariance de vitesse n'est donc pas une propriété spécifique de la lumière. A l'époque, Einstein n'avait toutefois pas connaissance de l'existence de ces autres particules. Aussi son postulat concerna-t-il exclusivement les particules de lumière.

Aux dires d'Einstein, tout passager situé à bord d'un vaisseau se déplaçant rapidement devant nous vieillira moins vite que nous. Ce facteur de ralentissement du temps, noté g, est égal à : 1/ (1-(v/c)²), où v est la vitesse de l'objet considéré - ici, le vaisseau ; et c, la vitesse de la lumière (c = 300 000 km/sec). Lorsque cette vitesse est nulle (v = 0), g = 1, et il n'y a pas ralentissement du temps. Pour des vitesses très petites, comparables à celles régissant notre vie quotidienne, l'effet de ralentissement du temps est imperceptible. La physique de Newton décrit donc parfaitement nos faits et gestes quotidiens. Elle devient inapte en revanche à décrire les mouvements de ces corps se déplaçant à une vitesse au moins égale à 0,2 c. A cette vitesse en effet, les effets de ralentissement du temps deviennent perceptibles (g = 1,02) ; ils ne feront que s'amplifier à mesure que l'objet ou la particule considérée sera accélérée. Lorsque sa vitesse avoisinera les 0,99c par exemple, le temps se trouvera ralenti d'un facteur égal à 7. Ainsi a-t-on pu observer, dans nos accélérateurs de particules modernes, que la durée de vie d'une particule radioactive dont la vitesse avoisinait les 0,99c, augmentait précisément d'un facteur 7. L'on peut donc supposer que pour une particule voyageant à la vitesse de la lumière, le temps ne s'écoulerait plus !

S'il nous est possible d'accélérer cette particule - un électron par exemple - jusqu'à 0,99c, 0,999c, il nous est impossible en revanche de lui attribuer une vitesse précisément égale à c. L'écart entre la vitesse de la lumière et celle de l'électron peut donc ètre diminué, avoisiner la valeur nulle mème, mais en aucun cas l'atteindre. La raison en est simple : la théorie d'Einstein prévoit que la masse de cet électron augmentera proportionnellement à sa vitesse, d'un mème facteur g que le temps ; un électron se déplaçant à la vitesse de 0,99c nous apparaîtra donc 7 fois plus lourd qu'un électron au repos. Une énergie toujours plus grande doit donc lui ètre communiquée pour que sa vitesse augmente - une énergie bien supérieure à celle qu'un accélérateur de particules est en mesure de lui fournir pour que sa vitesse soit égale à celle des particules de lumière. En théorie, la masse d'une particule matérielle voyageant à la vitesse de la lumière serait infinie, supérieure à celle de l'Univers tout entier ! Cela est tout à fait inconcevable. La masse au repos des particules se déplaçant à la vitesse c est nulle en réalité ; ce qui n'est pas le cas de particules telles l'électron ou le proton, très justement qualifiées de particules matérielles. Quant à considérer l'existence de particules voyageant à une vitesse supérieure à celle de la lumière, il n'y a qu'un pas que la théorie d'Einstein permet de franchir, mais que les astronomes n'osent imaginer franchir un jour : retourner dans le passé amènerait en effet la possibilité d'agir sur celui-ci, de modifier l'histoire, donc.