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Albert Einstein

     
   

Vitesse de la lumière : incompréhension

    Bonjour Albert!

J'espère que tu vas bien!

Je me posais une question. Prenons deux rayons lumineux qui foncent l'un sur l'autre, asseyons-nous sur un des deux rayons: à quelle vitesse voyons-nous parvenir les photons de l'autre rayon?

Puis-je avoir une réponse chiffrée approximative en supposant que nous soyons sur Terre, sans obstacle, etc., s'il te plaît?

Merci,

Ludovic



Bonjour Ludovic,

La réponse à ta question est très simple: les deux rayons foncent l'un vers l'autre à la vitesse de la lumière. Le «passager» d'un des rayons verra donc les deux rayons se rapprocher à la vitesse de la lumière, et non à deux fois la vitesse de la lumière.

Albert Einstein
 

Merci d'avoir répondu si vite!

Mais pourquoi pas deux fois la vitesse de la lumière?


Parce que la vitesse de la lumière est une limite, on ne peut pas la dépasser. Aux grandes vitesses, la règle d'addition des vitesses ne tient plus, c'est un des effets de la relativité. J'en parle abondamment dans d'autres lettres.

Albert Einstein
 


Bonjour Albert!

J'espère que tu vas bien!

J'ai suivi tes conseils et j'ai essayé de lire le maximum de lettres auxquelles tu as déjà répondu, afin de ne pas reposer les mêmes questions.

Toutefois, dans ta réponse à la lettre «Arrêter le temps» (lettres reçues et traitées à l'été 1944), tu dis:

«Prenons un exemple; la galaxie la plus proche de la nôtre, Andromède, se situe à environ 2,3 millions d'années-lumière de nous. Dans votre fusée, vous y seriez instantanément, mais les observateurs restés sur Terre, eux, ne constateront votre arrivée que dans 2,3 millions d'années».

Et là je me dis: ok 2,3 millions d'années (terriennes) pour se rendre à la galaxie (qu'on suppose pour simplifier toujours au même endroit), grâce à la super fusée qui avance à c.
Mais, une fois rendu sur place, il faut de nouveau attendre 2,3 millions d'années pour que l'observateur terrien reçoive l'information lumineuse attestant de notre arrivée à Andromède (et on suppose aussi que la Terre n'a pas trop bougé, ce qui est faux, je sais).

Bon au total je trouve donc le double de durée soit 4,6 millions d'années afin que les «observateurs restés sur Terre» puissent constater [notre] arrivée. J'ai beau tourner ça dans tous les sens, j'espère ne pas avoir fait de faute de raisonnement, ou d'erreur d'addition des vitesses.

Amicalement, à+

Ludovic
 


Bonjour Ludovic,

Votre observation est juste et démontre votre compréhension de la théorie.

Il est vrai que la lumière que nous recevons aujourd'hui d'Andromède est celle qui a quitté cette galaxie il y a 2,3 millions d'années.

Elle a voyagé à la vitesse de la lumière pendant cette période et c'est maintenant que nous la recevons. Nous voyons donc cette galaxie telle qu'elle était à ce moment là. Si ça se trouve, Andromède peut même avoir été victime d'un cataclysme et avoir complètement disparu que nous ne le saurions que dans 2,3 millions d'années. Le même phénomène se produit quand nous observons le Soleil. Sa lumière prend huit minutes en moyenne pour nous parvenir. Si jamais le Soleil explose, nous ne le saurons que huit minutes plus tard.

Mais pour en revenir avec votre durée, que vous estimez au double, soit à 4,6 millions d'années, vous considérez le point de vue de l'observateur qui suit le voyage. Reprenons l'exemple du Soleil, qui se trouve à huit minutes-lumière. Supposons que la fusée qui s'y dirige émette un bip à chaque minute, bip que nous recevons avec un récepteur basé à Terre. Plus la fusée sera éloignée, plus les bips nous apparaîtront espacés, et pourtant ils sont émis à une minute d'intervalle précisément. Le huitième bip que la fusée émettra, signalant ainsi son arrivée au Soleil, nous parviendra effectivement seize minutes après le décollage, parce que la fusée a pris huit minutes pour se rendre au Soleil à la vitesse de la lumière, et, rendue à cet endroit, son bip final prendra lui aussi huit minutes pour nous revenir.

Dans le message que vous citez, j'ai voulu impérativement démontrer la différence d'écoulement du temps entre un observateur resté à Terre et le voyageur intergalactique, pour décrire un des effets de la relativité. Je voulais surtout faire ressortir le fait essentiel que pendant que lui n'aura pratiquement pas vieilli, tous les autres terriens auront vieilli de 2,3 millions d'années, ce qui est exact.

Avoir introduit le chiffre de 4,6 dans ce message aurait pu induire certains lecteurs en erreur par rapport au vieillissement réel de la population terrestre. Je suis bien conscient que j'en induis d'autres en erreur, dont vous, en parlant des «observateurs» du voyage. Il est tout à fait exact que les observateurs terrestres ne recevront la confirmation de l'arrivée de la fusée sur Andromède que 4,6 millions d'années après le départ, mais cela n'a plus rien à voir avec la relativité. Je n'aurais sans doute pas du utiliser le terme «constateront votre arrivée». Il est par contre amusant de savoir que si la fusée ne fait qu'un aller-retour à Andromède à la vitesse de la lumière, elle revient donc sur Terre 4,6 millions d'années après son départ, nous la verrons atterrir en même temps que nous recevons son bip confirmant son arrivée sur Andromède, et c'est normal. Puisqu'une fois arrivée sur Andromède, la fusée émet un signal et qu'elle revient, elle et le signal reviendront à la même vitesse, soit celle de la lumière. Ah la relativité !

Albert Einstein


Bonjour Albert,

J'espère que tu vas bien !

Je te remercie de m'avoir répondu aussi vite, en tout cas à mon époque.

Alors que je commence peut-être à comprendre les bases de la relativité (ici d'un point de vue temporel), un nouveau problème me dérange dans l'explication que tu me renvoies à propos de la fusée qui voyage à la vitesse de la lumière vers le soleil: puisqu'elle voyage à la vitesse de la lumière, elle ne peut émettre aucun bip puisque le temps ne s'écoule plus à l'intérieur de la fusée...

Donc, pour qu'elle puisse émettre un bip toutes les minutes terriennes, forcément elle ne voyage pas tout à fait à la vitesse de la lumière permettant au temps de s'écouler à l'intérieur de la fusée. Il faudrait cependant que la fusée émette 8 bips à une fréquence (relative) très élevée durant son chemin. L'électronique de notre époque ne permet pas de dépasser quelques dizaines de GHz, il faudrait donc un oscillateur optique qui émette des bips lumineux par exemple, car le train d'impulsions est très court.

Peut-être n'est-ce pas encore la bonne solution, mais en tout cas merci de m'avoir fait réfléchir ! C'est le but après tout...

Ludovic, 104
 


Ludovic,

Tu as une fois de plus entièrement raison sur le principe que comme la fusée voyage à c, le temps à son bord est arrêté, et donc elle NE PEUT pas émettre des bips, sauf le huitième qui signalera son arrivée au Soleil. Oui, tout cela est juste et bon, et tu n'es pas dans l'erreur en émettant ce principe. Mais bon voilà, nous nous retrouvons dans le même cas de figure que dans l'exemple où tu as mentionné mon message pour Andromède. Je fais de la vulgarisation, et dans ce sens je dois escamoter des principes afin d'aller à l'essentiel et rendre les explications compréhensibles. Je suis par contre bien obligé de constater que lorsque des lecteurs comme toi comprennent la théorie, certaines anomalies seront constatées. Je m'en excuse. Il est extrêmement difficile d'être précis scientifiquement et en même temps d'émettre des explications que tout le monde comprendra. Malgré tout, je te remercie de ta vigilance et de tes messages.


Albert Einstein