En préparant l’écriture de ces articles, je me suis demandé ce qu’il y avait de croustillant à piocher dans la théorie de la relativité générale. Il y a pas mal de trucs frappadingues. Par exemple, c’est cette théorie qui explique que l’univers est en expansion. Elle dit aussi que l’univers est un espace-temps. On a également le fait que les distances se contractent quand on va vite, la déformation de l’espace par les objets pesants ou encore les mirages gravitationnels.

Mais tout ça, c’est bof. Pas de quoi désarçonner notre vision du quotidien. Non il y a plus fort. Cette théorie, une vision du réel des plus exactes, affirme qu’il est impossible de dire que deux évènements sont synchrones. C’est la non-simultanéité des évènements.

C’est incroyable. Il faut que je vous trouve un bon exemple. Prenons celui qu’avait imaginé Einstein au début du siècle dernier. Soit un train ultra-rapide. Il y a un voyageur dans un wagon. Pour lui, le train est immobile, c’est le paysage qui défile ultra-rapidement.
Au milieu de ce train, on place une ampoule qui déclenchera un flash lumineux quand notre voyageur appuiera sur le bouton. Un monsieur blond en chemise se place à la tête du train pendant qu’un monsieur brun en veste se place, lui, à la queue du train. Tous deux disposent d’un chronomètre qu’ils stopperont lorsqu’ils verront le flash, c’est à dire lorsque la lumière partie de l’ampoule les atteindra. Comme cette ampoule est placée exactement au milieu du train, la lumière parcourra la même distance d’un côté comme de l’autre.

Faisons l’expérience (schéma ci-dessous)… Sans surprise, les deux obtiennent le même résultat sur leur chronomètre. On va dire que l’aiguille se situe sur « 9 ». Vous êtes donc d’accord pour dire que les deux évènements (« la lumière arrive en queue de train » et « la lumière arrive en tête de train ») sont simultanés. Jusque là, rien de plus normal

Observons maintenant cela depuis le quai.

Si le voyageur avait shooté dans un ballon, nous n’aurions pas mesuré une même vitesse selon que ce ballon ait été envoyé vers l’avant ou vers l’arrière du train. Mais là, il s’agit de lumière. Et la relativité a pour principe que la vitesse de la lumière que nous mesurons depuis le quai sera identique, qu’elle parte vers l’avant ou vers l’arrière. Et donc, voilà ce qui se passe, de notre point de vue :

 

Lorsque le flash est émis, messieurs Blond et Brun se situent à égale distance de l’ampoule. Mais, pendant que la lumière avance vers eux, le train se déplace vers la droite. De ce fait – et de notre point de vue – la lumière va atteindre M. Brun, situé à l’arrière, bien avant qu’elle n’atteigne M. Blond(schéma ci-dessus).
On sait que le chronomètre de M. Brun affiche « 9 » lorsqu’il reçoit la lumière. Ce sera la même chose pour M. Blond lorsqu’il aura reçu le flash. Mais là, c’est loin d’être le cas. Le chronomètre de M. Blond doit afficher quelque chose comme « 3 » (vous l’avez compris, ce nombre dépend de la vitesse du train par rapport à nous). Lorsque M. Blond recevra enfin la lumière, M. Brun sera peut-être déjà parti boire un café.

Il s’agit de la même scène. Et pourtant, ici, les deux événements dont nous parlions ne sont plus du tout simultanés. Et bien sûr si deux autres événements nous paraissaient simultanés depuis notre quai, ils ne le seraient pas pour le voyageur du train. Dire que deux événements sont simultanés n’a donc pas vraiment de sens. Sauf si l’on précise dans quel référentiel on se situe. La simultanéité est donc… relative.

C’est quelque chose qu’on n’observe pas habituellement car il faut des vitesses approchant la vitesse de la lumière. Mais il n’empêche qu’on ne peut plus parler de synchronicité dans l’absolu. Tout est relatif !


  • SERGE dit :
    2/1/2017

    ça me fait penser à l'expression : " ça dépend "

  • Catherine dit :
    2/1/2017

    J'espère que Serge passera par ici, la synchronicité, ça le connaît! ;-)... Toujours passionnant tes articles Henri