La vraie raison pour laquelle vous ne pouvez pas aller plus vite que la vitesse de la lumière

Souvent considéré comme l’un des scientifiques les plus influents de tous les temps, Albert Einstein avait des connaissances extraordinaires sur les lois de la nature. Cependant, ses travaux ont eu des résultats très décevants, en particulier pour les passionnés de science espérant un jour voyager vers des étoiles lointaines. Sa théorie suggère qu’il existe la vitesse la plus rapide de l’univers : la vitesse de la lumière. Cela signifie que l’aller-retour le plus court vers l’étoile la plus proche prendra près d’une décennie.

Mais comment ça fonctionne? Même les passionnés de science les plus éclairés ont souvent une compréhension erronée, ou du moins incomplète, de la raison pour laquelle vous ne pouvez pas vous déplacer plus vite que la lumière.

Réponse écrite

Cette limite de vitesse est un fait étrange et va totalement à l’encontre de notre intuition commune. Après tout, si vous zoomez sur votre voiture et appuyez sur l’accélérateur, cela ira encore plus vite. Et même si votre voiture a une vitesse maximale, nous connaissons des choses plus rapides comme les avions de chasse et les balles.

Cependant, l’accélération a finalement cessé de fonctionner. Peu importe vos efforts, vous ne pouvez pas aller plus vite qu’environ 186 000 miles par seconde (environ 300 000 km/h).

L’explication la plus courante de la vitesse cosmique est que lorsqu’un objet se déplace plus vite, sa masse augmente. Cette explication est logique. Après tout, pousser une montagne était plus difficile que pousser un caillou. Si la masse d’un objet devient infinie à mesure qu’il s’approche de la vitesse de la lumière, il est logique que vous ne puissiez pas franchir la barrière de vitesse – il faudrait une quantité infinie d’énergie pour le compléter.

Il existe de nombreuses utilisations de cette explication, et elle est souvent expliquée de cette façon même dans les cours de physique de premier cycle. (Heck, même on m’a appris ça de temps en temps.) Mais ce n’était pas Meilleur Répondre.

Tout bouge à la vitesse de la lumière

Pour vraiment comprendre pourquoi vous ne pouvez pas aller plus vite que la lumière, nous devons étudier les idées de base de la théorie d’Einstein. Alors que nos expériences ensemble nous disent que l’espace et le temps sont deux choses différentes, il reconnaît qu’ils sont plus similaires que différents. Au lieu de l’espace et du temps, il y a une chose appelée espace-temps.

Cette idée est peut-être plus intuitive par analogie. Jetez un oeil à n’importe quelle carte du monde. Nous pouvons définir un emplacement sur une carte comme deux nombres : la latitude (nombres nord/sud) et la longitude (nombres est/ouest). Bien qu’il y ait quelques légères différences (par exemple, il fait plus chaud ou plus froid lorsque vous vous déplacez vers le nord/sud), il n’y a pas de différences entre les deux directions.

Dans l’espace-temps, c’est à peu près la même chose. Les individus peuvent se déplacer dans l’espace ou dans le temps, tout comme les voyageurs peuvent décider de se déplacer vers l’est/ouest plutôt que vers le nord/sud.

Maintenant, pour l’idée principale. L’un des professeurs d’Einstein, un mathématicien nommé Hermann Minkowski, a étudié la théorie de la relativité d’Einstein et s’est rendu compte qu’à son niveau le plus profond et le plus fondamental, la théorie dit que tout objet ne se déplace que dans l’espace-temps – certains dans l’espace et d’autres dans le temps. . Lorsque la théorie d’Einstein a été poussée plus loin, elle a été révélée Tout Cible Il se déplace dans l’espace-temps à la même vitesse – vitesse de la lumière.

Pour comprendre cela plus facilement, supposons que vous vous trouviez dans un endroit grand et plat, comme les Salt Flats de Bonneville dans l’Utah. Disons que vous êtes dans une voiture avec l’accélérateur verrouillé pour qu’elle ne puisse rouler qu’à une seule vitesse, 60 mph (100 km/h).

Maintenant, prenons le volant et conduisons. Si vous allez vers l’est à 60 mph, vous n’allez pas du tout vers le nord/sud. De même, vous pouvez conduire vers le nord à une vitesse constante, mais vous ne pouvez jamais voyager d’est en ouest. Ou vous pouvez choisir de conduire vers le nord-est à 60 mph, vous déplaçant ainsi vers l’est-nord à environ 42 mph (69 km/h).

Si vous vous déplacez à une vitesse constante, le fait est que vous pouvez vous déplacer dans n’importe quelle direction, mais vous ne pouvez pas vous déplacer dans n’importe quelle direction plus rapidement que cette vitesse constante.

Ils sont identiques dans l’espace-temps. Les objets se déplacent dans l’espace-temps à la vitesse de la lumière. Les objets au repos ne se déplacent pas du tout dans l’espace, ils se déplacent donc dans le temps à la vitesse de la lumière. De plus, tout objet se déplaçant dans l’espace à la vitesse de la lumière n’a plus de vitesse pour se déplacer dans le temps.

Ainsi, la vitesse maximale absolue qu’un objet peut atteindre individuellement dans l’espace ou dans le temps est également la vitesse de la lumière. Notez que cette idée explique également des caractéristiques étranges de la relativité, telles que le ralentissement du temps pour un objet à mesure que sa vitesse s’accélère. Un objet qui se déplace le plus dans l’espace se déplace le moins dans le temps.

Les limites de vitesse sont une dure réalité

La raison pour laquelle il est si difficile de voyager dans l’espace à la vitesse de la lumière est que vous devez éloigner un objet de son déplacement dans la direction du temps pour aller plus loin dans la direction de l’espace. Et c’est dur. Cependant, même si vous le faites, vous ne pouvez pas battre cette vitesse unique.

Le voilà. La vraie raison pour laquelle vous ne pouvez pas voyager dans l’espace plus vite que la lumière est que vous voyagez toujours dans l’espace-temps à la vitesse de la lumière. La meilleure chose que vous puissiez faire est de transférer tous vos efforts pour vous déplacer dans l’espace ; Mais une fois que vous avez poussé tous vos mouvements dans l’espace, il n’y a plus de vitesse. Tout comme une voiture ne peut pas aller plus vite que 60 mph, vous l’avez surmonté.

Cela signifie que le jour où nous sortirons enfin dans l’espace interstellaire, nous sommes destinés à voyager Pas plus rapide que la lumière? L’aller-retour au centre de la galaxie et retour prend 50 000 ans pour voyager à la vitesse de la lumière. Peut-on faire mieux ?

Malheureusement, la réponse est non, du moins sans nouvelles découvertes scientifiques. Les moteurs de distorsion, l’hyperespace et toutes les options plus rapides que la lumière de la science-fiction familière n’existent pas – ou du moins sont inconnus de notre meilleure compréhension des lois naturelles. Gardez à l’esprit que les scientifiques ont découvert des choses jusque-là inconnues, telles que les ondes radio et la radioactivité, il est donc concevable que ces découvertes changent tout. Donc je pense qu’il y a encore de l’espoir.

Du bon côté, maintenant que vous connaissez l’espace-temps, la prochaine fois que votre patron prendra votre cas juste pour rester assis là, vous pourrez lui dire que c’est un non-sens. Vous vous déplacez aussi vite que vous le pouvez.