Faites un voyage léger à travers le système solaire en commençant par le soleil
Nous l'avons entendu maintes et maintes fois. Aucun objet matériel ne peut théoriquement se déplacer plus rapidement. À toutes fins pratiques, seule la lumière est suffisamment souple pour se déplacer à la vitesse de la lumière.
Se déplaçant dans une telle hâte, un faisceau de lumière peut parcourir la Terre 8 fois en une seconde. Un voyage sur la lune ne prend que 1,3 seconde. Rapide à coup sûr mais malheureusement pas assez rapide. Appuyez sur lecture sur la vidéo et vous saurez bientôt ce que je veux dire. La vue commence au Soleil et se déplace vers l'extérieur dans le système solaire à la vitesse de la lumière.
Distance de la planète en AU Temps de trajet ............................................ ........................ Mercure 0,387 193,0 secondes ou 3,2 minutes Vénus 0,723 360,0 secondes ou 6,0 minutes Terre 1.000 499,0 secondes ou 8,3 minutes Mars 1,523 759,9 secondes ou 12,6 minutes Jupiter 5.203 2595,0 secondes ou 43,2 minutes Saturne 9,538 4759,0 secondes ou 79,3 minutesUranus 19,819 9575,0 secondes ou 159,6 minutesNeptune 30,058 14998,0 secondes ou 4,1 heures Pluton 39,44 19680,0 secondes ou 5,5 heures ..................... ..............................................
Distances et temps lumineux par rapport aux planètes et à Pluton (d'après Alphonse Swinehart)
Vous pourriez d'abord penser que se déplacer aussi vite nous fera presser les orbites des huit planètes. Je n'aurais pas dû être surpris, mais je me suis déjà retrouvé impatient au moment où Mercury est passé ... après 3,2 minutes. La Terre était encore à 5 minutes et Jupiter 40 autres! C'est pourquoi la vidéo s'arrête à Jupiter - personne ne resterait pour l'apparence de Pluton 5 1/2 heures plus tard.
Comme la vidéo le démontre fastidieusement mais efficacement, nous vivons dans un système solaire où quelques planètes sont séparées par de vastes espaces. Même la lumière n'est pas assez rapide pour satisfaire le besoin humain de vitesse. Mais pour mettre les choses en perspective, les objets artificiels actuels les plus rapides sont ceux de la NASA. Vaisseau spatial Voyager I, qui a récemment atteint l'espace interstellaire en voyageant à 38 000 mph (17 km / sec), soit près de 18 000 fois plus lentement que la vitesse de la lumière.
Voyons plus loin. Tout objet matériel, une quille par exemple, se déplaçant aussi rapidement deviendrait infiniment massif. Pourquoi? Vous auriez besoin d'une quantité infinie d'énergie pour accélérer la quille à la vitesse exacte de la lumière. Puisque la matière et l'énergie sont les deux faces d'une même pièce, toute cette énergie crée une quille infiniment massive. Douce vengeance s'il y en a jamais eu.
Vous pouvez cependant accélérer le bonbon semblable à une pilule à une vitesse de lumière de 99,9999% avec une quantité d'énergie finie mais incroyablement grande. Einstein est cool avec ça. Voici la chose étrange. Si vous voyagiez à la vitesse de la lumière, cela ressemblerait à un bonbon tout à fait normal, mais si vous le regardiez du monde extérieur, le régal sucré serait l'univers entier. Les deux points de vue sont également valables, et c'est l'essence même de relativement.
Dualité onde-particule de lumière
Pour mieux imaginer une journée dans la vie d'un photon, allons-y pour la balade. Les photons sont la forme de particules de lumière qui, pendant longtemps, n'a été comprise vagues d'énergie électromagnétique. Dans l'étrangeté du monde quantique, la lumière est à la fois une particule et une onde. De notre point de vue, un photon se déchire à 186 000 miles par seconde, mais pour le photon lui-même, le monde reste immobile et le temps s'arrête. Les photons sont partout à la fois. Omniprésent. Aucun temps ne passe pour eux.
Dans la théorie de la relativité, le mouvement de n'importe quoi est entièrement défini du point de vue d'un observateur. Du point de vue du photon, il est au repos. Du nôtre, il se déplace à travers le temps et l'espace. Nous avons tous notre propre «cadre de coordonnées», de sorte que où que nous soyons, nous sommes au repos. C'est la relativité pour vous - toutes les images sont également valables.
Disons que vous êtes dans un avion. Ce triste sac de bretzels que vous venez de remettre est au repos car il est dans votre cadre de coordonnées. La personne à côté de vous est également au repos (et, espérons-le, ne ronfle pas). Même l'avion est au repos. Selon Einstein, il est tout aussi valable d'imaginer le monde à l'extérieur de la fenêtre de l'avion en mouvement tandis que l'avion lui-même reste au repos. La prochaine fois que vous volerez, fermez les yeux une fois que l'avion atteint l'altitude et une vitesse constante. Vous entendrez le bruit des moteurs, mais il n'y a aucun moyen de savoir que vous bougez réellement.
La relativité prédit également que contrat d'objets dans le sens de leur mouvement. Aussi étrange que cela puisse paraître, cela a été vérifié par de nombreuses expériences. Plus les choses voyagent vite, plus elles se contractent.
L'effet ne devient perceptible que lorsqu'un objet approche de la vitesse de la lumière, mais les modules de service et d'équipage d'Apollo 10 ont atteint une vitesse de 0,0037% la vitesse de la lumière. Du point de vue de quelqu'un au sol, le module de 11,03 mètres de long a rétréci d'environ 7,5 nanomètres, une quantité extrêmement petite mais mesurable. (Une feuille de papier a une épaisseur de 100 000 nanomètres). De même, les distances se contractent, atteignant leur point zéro à la vitesse de la lumière.
La contraction de la longueur se produit parce qu'un observateur stationnaire voit le temps d'un voyageur de vaisseau spatial rapide passer plus lentement. Puisque la lumière est mesurée en unités de temps - secondes-lumière, années-lumière - pour que les deux se mettent d'accord sur la vitesse de la lumière (une constante à travers l'univers), la "règle" du voyageur doit être plus courte. Et c'est vraiment de votre point de vue stationnaire si vous pouviez en quelque sorte regarder à l'intérieur du navire. Voyageant à une vitesse de 10%, un vaisseau spatial de 200 pieds se réduit à 199 pieds. À 86,5%, c'est 100 pieds ou la moitié de la taille et à 99,99% seulement 3 pieds!
Nous avons voyagé loin aujourd'hui - assis tranquillement dans nos cadres de référence.
