Paradoxe sur l'invariance de la vitesse de la lumière

Par Philippe de Bellescize

Ce livre revisite le postulat d’Einstein de l’invariance de la vitesse de la lumière, en se concentrant sur l’expérience de pensée du train correspondante. Il montre comment une analyse approfondie de la relativité de la simultanéité supposée des émissions des rayons lumineux nous amène au principe de la relativité de la simultanéité au niveau physique. Cependant, dans l’objection d’un vaisseau spatial et d’un missile présentée ici, ce principe se révèle contradictoire. Ces implications logiques et mathématiques sont susceptibles de remettre en cause la validité du second postulat de la relativité restreinte. La reconnaissance des résultats de cette analyse pourrait révolutionner notre conception de l’espace-temps.

• Langue: Français
• Éditeur: Les Editions Chapitre.com
• Date de sortie: 15 déc. 2020
• ISBN: 9791029011207

Aperçu du livre

cover.jpg

Paradoxe

sur l’invariance de la vitesse de la lumière

Philippe de Bellescize

Paradoxe sur l’invariance de la vitesse de la lumière

Les Éditions Chapitre.com

31, rue du Val de Marne 75013 Paris

© Les Éditions Chapitre.com, 2020

ISBN : 979-10-290-1120-7

Introduction

Dans ce livre, il va être démontré que l’invariance de la vitesse de la lumière par rapport aux différents référentiels inertiels, si l’on prend en compte deux points distants, implique « la relativité de la simultanéité au niveau physique ». « La relativité de la simultanéité au niveau physique » est un principe métaphysique implicite impliqué par la relativité restreinte, cette théorie ayant abouti à une certaine conception de l’espace-temps{1}. Il sera expliqué plus loin en quoi consiste ce principe, et on comprendra qu’il faut le distinguer de la simple relativité de la simultanéité de perception des événements par deux observateurs différents. Or, nous verrons ci-après que ce principe, en cas d’accélération de l’observateur, peut amener à dire à la fois une chose et son contraire. Le fait est déjà connu, mais la relativité s’est donné un cadre d’interprétation qui gomme cet aspect des choses. Cette constatation est importante, car elle permettra de conclure que la vitesse de la lumière ne peut pas être physiquement invariante{2} dans certains cas de figure, et qu’il faut par la même occasion changer de représentation de l’espace-temps. Il est par ailleurs possible de préciser dans quel cas on devrait pouvoir mesurer une différence de vitesse pour la lumière, mais cela impliquerait d’autres développements.

Un raisonnement en partie inexact à l’origine de la relativité restreinte ?

On pensait autrefois que la vitesse de la lumière était invariante vis-à-vis de l’éther, et que, de ce fait, elle ne pouvait pas l’être vis-à-vis de la Terre. L’expérience de Michelson et Morley était censée confirmer cela. Étonnamment, elle semble, au contraire, indiquer que la vitesse de la lumière est invariante par rapport à la Terre. À partir de là, Albert Einstein est sans doute parvenu à peu près à ce raisonnement : si la vitesse de la lumière est invariante par rapport à la Terre, alors que cette dernière est un corps en mouvement, alors elle l’est par rapport à n’importe quel corps en état d’inertie. Si l’on prend en compte l’expérience de pensée du train, cela revient à dire que, si la vitesse de la lumière est invariante vis-à-vis de la gare, alors elle l’est également par rapport au train en mouvement constant par rapport à la gare. Ce raisonnement, on pourra s’en apercevoir en lisant ce livre, est en partie inexact. Nous verrons qu’il est sans doute plus juste de penser, même si l’on ne découvre pas immédiatement quelle en est l’origine, qu’il y a une adaptation constante de la vitesse de la lumière à la configuration spatiale.

L’invariance de la vitesse de la lumière implique le principe de relativité de la simultanéité au niveau physique

Nous allons commenter l’expérience de pensée du train d’Einstein{3} qui nous amène à la conception de l’espace-temps de la relativité restreinte, l’expérience de pensée de l’ascenseur d’Einstein, avec le principe d’équivalence, nous conduisant plutôt à la relativité générale. L’expérience de pensée du train d’Einstein est une mise en lumière des conséquences de la supposée invariance de la vitesse de la lumière vis-à-vis de tous les observateurs inertiels. Dans cette expérience de pensée, on prend en compte un observateur immobile par rapport à la gare (« le chef de gare »), et un observateur assis au milieu d’un train en mouvement constant par rapport à la gare (« le passager du train »), le train ne s’arrêtant pas lors de son passage à la gare. Sont perçues, à égale distance du chef de gare, une source lumineuse sur les voies à l’avant du train et une source lumineuse sur les voies à