Vitesse limite

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Une vitesse limite, dénotée c (pour célérité), s'applique à tout corps, en tout point de l'univers et quelle que soit la vitesse relative de l'observateur. Cette vitesse ultime, identifiée par la relativité restreinte, est impossibleIl y a néanmoins quelques théories comme celle du tachyon, portant sur des objets qui pourraient se déplacer plus vite que la lumière (c'est d'ailleurs pour ça qu'on doute sérieusement de leur exis
Vitesse limite

Une vitesse limite, dénotée c (pour célérité), s'applique à tout corps, en tout point de l'univers et quelle que soit la vitesse relative de l'observateur. Cette vitesse ultime, identifiée par la relativité restreinte, est impossibleIl y a néanmoins quelques théories comme celle du tachyon, portant sur des objets qui pourraient se déplacer plus vite que la lumière (c'est d'ailleurs pour ça qu'on doute sérieusement de leur existence) à dépasser par tout objet ayant une masse; les particules de masse nulle peuvent seules se déplacer exactement à cette vitesse limite. Ainsi la lumière et les ondes radio, portés par les photons, se déplacent dans le vide précisément à cette limite, soit environ  km/s.

Description

La relativité restreinte a démontré que ni un objet ni une information physique ne peuvent se déplacer à une vitesse supérieure à c. De plus, seules les particules de masse nulle peuvent se déplacer à une vitesse égale à c (c'est le cas du photon par exemple), raison pour laquelle la vitesse limite coïncide avec la vitesse de la lumière (au point de générer parfois des confusions quant à leurs rôles respectifs). Par conséquent, selon la relativité restreinte, l'échange instantané d'information est impossible, toute information voyageant à une vitesse finie. La vitesse limite, qui est celle de la lumière dans le vide, est égale à \scriptstyle c \; = \;299\; 792\; 458 m/s. Pour des raisons de simplicité l'approximation \scriptstyle c \;\approx \;300\; 000 km/s est souvent utilisée. Des objets définis uniquement par la pensée (tels le front d'une onde ou une ombre portée sur un objet distant) peuvent avoir une vitesse supérieure à c, mais cela ne contredit pas la relativité restreinte qui n'interdit les vitesses supraluminiques qu'aux porteurs d'information ou d'énergie.

Paradoxe

Albert Einstein se demandait ce qu'il verrait, s'il rattrapait un rayon de lumière, c'est-à-dire ce qu'il verrait, s'il se déplaçait à 300 000 km/s. Il verrait encore un rayon lumineux se déplacer à la même vitesse par rapport à lui ! Et c'est sa propre théorie, la relativité restreinte, qu'il bâtira quelques années plus tard qui rend l'hypothèse de voir un rayon de lumière au repos impossible. En effet, la vitesse de la lumière est une constante absolue quel que soit le référentiel d'étude. Dans le vide, elle n'est jamais ni plus grande ni plus petite que c. Ainsi un rayon lumineux émis par une lampe à l'intérieur d'une voiture roulant à 90 km/h, se déplace encore à la vitesse c dans cette voiture. Et si Einstein rattrape le rayon lumineux, il le verrait encore se déplacer à la vitesse c. La raison de ce paradoxe est que la loi de composition des vitesses galiléenne n'est plus applicable dès que les vitesses en jeu sont de l'ordre de grandeur de celle de la lumière. Dans le cas relativiste, les vitesses ne s'additionnent plus.

Interprétation vulgarisée

Une façon imagée d'expliquer cette vitesse limite est de revisiter le concept de masse inerte. C'est la masse d'un corps qui s'oppose à sa mise en mouvement, et plus le corps est massif plus sa mise en mouvement et son accélération sont difficiles. En relativité, il est possible d'envisager le fait que cette masse (qui n'a plus alors totalement le même sens qu'en mécanique classique) augmente avec la vitesse du corps. Ainsi, plus le corps va vite, moins il est facile de l'accélérer, jusqu'à ce qu'il atteigne la vitesse limite c et une “masse” infinie.

Cas des tachyons

Bien que l'existence des tachyons, particules qui se déplaceraient à une vitesse supérieure à c, recueille les suffrages de peu de physiciens, il est intéressant de noter qu'ils sont aussi concernés par cette vitesse limite: en effet, à l'inverse des particules classiques, leur vitesse est toujours strictement supérieure à c. Pour la question de la masse, la masse au repos d'un tachyon (même si c'est une vue de l'esprit) est un nombre imaginaire pur, d'où l'énergie finie du tachyon malgré sa vitesse supraluminique.

Notes

Voir aussi

- Relativité restreinte
- Vitesse de la lumière
- Vitesse supraluminique catégorie:relativité
Sujets connexes
Albert Einstein   Front d'onde   Lumière   Masse   Observation   Photon   Relativité restreinte   Tachyon   Univers   Vitesse   Vitesse de la lumière   Vitesse relative   Vitesse supraluminique  
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