La vitesse de la lumière

Limitation de vitesse dans l'univers donc à 299 792 Km/seconde (on l'appelle c). On ne pourrait pas dépasser cette vitesse. Même les extra-terrestres ultra avancés, même les vaisseaux de Stars War, ne devraient pas pouvoir aller plus vite que c... A priori on ne voit pas pourquoi, si on accélérait à fond avec un bon petit vaisseau spatial pendant une durée suffisante on devrait finir par atteindre cette vitesse énorme non ?

Remarquez avec l'accélération d'une bonne voiture il faudrait presque un an pour atteindre c donc c'est vrai que ce serait long quand même ;-) Mais non, à l'approche de la vitesse de la lumière, au bout de 11 mois disons, la voiture ne pourrait pratiquement plus accélérer... Même en écrasant le champignon :-) enfin.. on n'a pas pu essayer avec une voiture bien sur, ni un vaisseau... Eh bien alors !? Comment se fait-il qu'on en soit si certain ? Comment on est arrivé à croire une chose pareille ?

C'est à cause de résultats d'expériences  ! C'est comme ça la science, on fait une expérience, on note scrupuleusement les résultats, et on tire des conclusions, voir de jolies formules mathématiques. Par exemple on lâche un objet, une pomme par exemple et on voit qu'elle tombe par terre, donc on en déduit qu'elle est repoussée par le ciel. Et finalement on remarque que TOUT est repoussé par le ciel vers la terre et ce quel que soit son poids, alors on fait une formule mathématique sur le repoussage universel du ciel vers la terre qui entérine bien la découverte... heuu.. quoi ? c'est pas le ciel qui repousse les objets ? Ha.. bon.. ben.. des fois en science on se trompe un peu d'interprétation dans les expériences... Mais.. c'est pas grave, on corrige ! ;-)

Et heureusement, par exemple jusqu'au milieu du 19 eme siècle les médecins à l'hôpital accouchaient des femmes sans se laver les mains après avoir disséqué des morts, tout juste s'ils les essuyaient :-O Du coup la mortalité infantile était énorme, à tel point que les femmes préféraient accoucher dans la rue !! Et puis quelqu'un a conseillé aux médecins de se laver les mains mais les docteurs n'avaient aucune envie d'avouer qu'ils étaient responsables de tant de morts...

Mais revenons à nos expériences décisives sur la constance de la vitesse de la lumière : il y a très longtemps, en 1728 (donc plus d'un siècle avant que les médecins ne commencent à se laver les mains ;-) ) James Bradley fit une expérience avec une lunette d'astronomie. Cette vidéo est assez bien faite, et c'est moins facile à expliquer sur une image "fixe" mais voilà :

Le point important à noter c'est que comme la terre est en mouvement dans le système solaire, à environ 30 km/seconde, on est obligé d'incliner un peu la lunette (0,0055 degré environ) dans un sens pour que la lumière reste au milieu du tube de la lunette et pour que l'image soit bonne. Six mois plus tard, quand on se dirige à 30 km/s dans l'autre sens sur l'orbite solaire, il faut l'incliner du même angle mais opposé. Et ce quelle que soit l'étoile observée !! Et voilà, je n'entre pas trop dans les détails mais il n'en a pas fallu moins pour que les scientifiques de l'époque, très perplexes quand même, en concluent que la lumière arrive toujours à la même vitesse quelle que soit l'étoile visée... Et on les comprend.

Presque.. parce qu'en réalité.. la seule chose dont on est vraiment certain c'est de la vitesse de la lumière dans le tube de la lunette !... Eh oui, parce que même si la lumière arrivait bien plus vite que c, ou plus lentement, et qu'elle soit affectée d'une manière ou d'une autre par l'atmosphère terrestre, ou même pire, par le premier verre de la lunette, si quelle que soit sa vitesse d'arrivée sur la terre elle était "calibrée" à 299 792 Km/s en interagissant avec toute cette "matière terrestre", eh bien on aurait finalement une petite erreur dans l'interprétation de cette expérience fondatrice...

Mais ce n'est pas fini ! Dans les années 1880 Fizeau fit une autre expérience :

La lumière arrive du soleil ou d'une étoile et on la canalise jusqu'a l'appareil avec des lentilles, des miroirs, etc. Et encore une fois on constate qu'elle a toujours la même vitesse, d'où qu'elle vienne ! Mais ce coup là, même vous, vous n'allez pas vous faire avoir comme avec Bradley, vous allez me dire qu'elle a très bien pu être ralentie par l'atmosphère, ou la première lentille de la première lunette qui capture cette lumière.. et vous auriez raison bien sur. Mais c'est encore pire en fait dans cette expérience car en plus la lumière traverse de l'eau aussi et elle est réfléchie sur des miroirs ce qui a une très forte chance de l'affecter également !

Les scientifiques ont postulé (sans le dire explicitement tellement c'était évident, et sans que personne ne proteste ce qui est assez étonnant dans le monde de la physique quand même), que la lumière conserve sa vitesse lors de la réflexion sur les miroirs, comme s'il s'agissait d'une simple "balle qui rebondissait sur un mur" en mécanique classique.

La lumière n'a pourtant rien à voir avec une balle faite de matière, elle n'a pas de masse, elle est seulement énergie, et n'obéit donc à aucun des effets de l'inertie, principale responsable de la conservation des vitesses dans le rebond des objets à notre échelle. Bref la lumière "interfère" avec les atomes de la matière qu'elle rencontre d'une façon infiniment plus complexe qu'une balle sur un mur.

Et dans le cas particulier d'un miroir, la lumière peut bien arriver à n'importe quelle vitesse, elle va toujours interagir avec les atomes de la même façon, pour être ré-émise à une vitesse "relative" au miroir lui même, la vitesse "c".

Voilà. Le problème de nos jours quand on papote vitesse maximum de la lumière avec un scientifique et qu'on lui demande ce qu'il pense du changement de vitesse de la lumière quand elle entre dans l'atmosphère, traverse des lentilles, de l'eau, "rebondit" sur les miroirs c'est qu'il vous répond tout de suite : "- ha.. non non non ! la lumière ne peut pas changer de vitesse dans le vide, elle a toujours la même vitesse, partout, dans tous les sens, toujours ! "... C'est le serpent qui se mord la queue.. depuis deux siècles !

Pour leur défense il y a en effet des "espèces de preuves" de la constance de c, dans des expériences à base de muons, ou de GPS, qui laissent entendre que la théorie est juste... Mais à mon avis c'est probablement à cause d'erreurs d'interprétations des résultats à chaque fois, comme dans le cas de l'expérience où on voit bien que le ciel repousse les objets vers la terre  ;-)

Bref, le mieux c'est de vérifier tout ça ! :-) D'urgence !! ;-)