Vitesse limite
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La relativité restreinte impose une limitation de vitesse, dénotée c (pour célérité).
Cette limitation induit qu'il est impossible[1] à un objet ou une information physique de se déplacer à une vitesse supérieure. 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). C'est pour cela que la vitesse limite coïncide avec la vitesse de la lumière (au point de génèrer 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.
Cette vitesse limite, qui est celle de la lumière dans le vide est égale à 
. Pour des raisons de simplicité l'approximation 
est souvent utilisée.
Des objets définis uniquement par la pensée (front d'une onde, ombre portée) 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.
Sommaire |
[modifier] 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.
[modifier] 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.
[modifier] 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 interessant 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.
[modifier] Notes
[modifier] Voir aussi
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