Une nouvelle perspective sur l’espace-temps : l’objection de la navette et du missile
Mon approche n'a pas vraiment besoin de la validation de la science actuelle, car elle ne fait que reprendre des diagrammes d'espace-temps déjà reconnus par elle. Elle montre seulement, de manière imparable, que la science, depuis la naissance de la relativité restreinte, n'a pas été jusqu'au bout de son interprétation des choses. En effet la prise en compte de l'existence des corps, dans certains de ces diagrammes, aboutit à des contradictions. Ce qui nous conduit, de manière incontournable, à la remise en cause du postulat de l'invariance de la vitesse de la lumière (voir ci-dessous). La nécessité d'un nouveau cadre conceptuel pour la physique se trouve alors en perspective.
Diagramme d'espace-temps de l'objection de la navette et du missile :
Les images du missile et de la navette proviennent de la banque d'images Shutterstock.
La trajectoire de la navette est représentée ici en bleu, la ligne de simultanéité de la navette juste avant son accélération est la marron, et la ligne de simultanéité de la navette juste après son accélération est représentée en vert. On constate que, pendant l'accélération, la ligne de simultanéité de la navette spatiale a effectué une rotation. La base du missile est située à l'emplacement de l'événement « envoi du missile » représenté à gauche par le petit missile. L'inclinaison de la trajectoire de la navette suite à son accélération (la ligne courbe représente une accélération) indique que la navette sur ce diagramme se déplace à 50 pour cent de la vitesse de la lumière par rapport à la rampe du missile qui est prise comme point de repère « fixe ». J'ai donné une vitesse très importante sur ce diagramme à la navette spatiale afin de faciliter la représentation, mais l'objection peut être valable avec une vitesse moindre, il faut seulement que la distance de la base du missile soit alors plus grande. On voit que l'événement « envoi du missile » est censé avoir eu lieu pour la navette avant son accélération, car il est situé en dessous de la ligne de simultanéité marron, et ne pas avoir encore eu lieu après l'accélération de la navette, car situé au-dessus de sa nouvelle ligne de simultanéité (la verte). C'est ce qui ne convient pas à partir du moment où l'on prend en compte l'existence du missile en fonction de ce que nous montre le diagramme d'espace-temps, comme le veut le principe de relativité de la simultanéité au niveau physique (voir ci-dessous). En effet, si la navette spatiale a commencé un calcul trois dimensions de la trajectoire du missile dans l'espace avant qu'elle n'accélère, elle ne peut pas considérer, suite à son accélération, que le missile n'existe pas encore, le missile dans l'expérience de pensée étant assemblé au moment du lancer. Il n'y a pas deux lignes d'univers en ce qui concerne la trajectoire du missile (trajectoire du missile sur le diagramme d'espace-temps), mais un calcul trois dimensions de la trajectoire du missile qui va être contraire à ce qu'indique le diagramme d'espace-temps. Ce qui montre que le principe de relativité de la simultanéité au niveau physique, impliqué par l'invariance de c (voir ci-dessous), aboutit à une contradiction (1), et que, comme il n'y a pas de tierce possibilité, il existe en fait une simultanéité absolue au niveau physique. Or, nous savons qu'avec une telle simultanéité la vitesse de la lumière ne pouvait pas, dans tous les cas de figure, être invariante par rapport tous les observateurs inertiels. Ce raisonnement remet donc en cause le deuxième postulat de la relativité restreinte. (annexe 3 du livre : Paradoxe sur l'invariance de la vitesse de la lumière.)
Note 1 : Le principe de la relativité de la simultanéité au niveau physique, tel qu’il découle de l'invariance de c, et mis en évidence par l'objection de la navette et du missile, se révèle être auto-contradictoire. Il suggère en effet que ce qui existe par rapport à la navette (le missile) n'a par la suite pas encore réellement existé. Le fait que nous soyons ici dans un contexte d’événements séparés par un intervalle de genre espace ne diminue en rien la validité de cette affirmation.
Prenons un missile situé à 1 kilomètre d'une navette : s’il a déjà parcouru 100 mètres depuis son lancement, cela reste un fait établi, que la navette accélère ou non. Maintenant, si le missile est beaucoup plus éloigné (par exemple à des milliards de kilomètres), et s'il a également parcouru 100 mètres après son lancement avant que la navette ne commence à accélérer, le problème reste le même.
Or, selon la théorie de la relativité, en appliquant le principe de la relativité de la simultanéité, l’ordre temporel des deux événements — "lancement du missile" et "début de l'accélération de la navette" — peut être inversé. Par des calculs proportionnels reliant l'accélération de la navette à la distance séparant la navette du missile, on pourrait conclure à la fois que le missile a déjà parcouru 100 mètres avant que la navette n’accélère, et que, selon un autre référentiel, le missile n’a pas encore été lancé après le début de l'accélération de la navette. Cela signifie que si le système de contrôle de la navette prend en compte l'existence du missile, il aboutirait à deux résultats contradictoires concernant la position et même l'existence du missile.
Il n’est pas nécessaire d’avoir toutes les équations de la relativité sous la main pour suivre ce raisonnement. Il suffit de comprendre d'une part que l’invariance de la vitesse de la lumière implique le principe de relativité de la simultanéité au niveau physique (affirmation 1), et d'autre part que, compte tenu de l'objection de la navette et du missile, ce principe est auto-contradictoire (affirmation 2).
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Validité de cette interprétation du diagramme d'espace-temps :
Il est important de garder à l'esprit le but de l'objection de la navette et du missile : démontrer que la vitesse de la lumière ne peut pas être physiquement invariante lors d'un trajet aller simple entre deux points, dans tous les cas et pour tous les observateurs inertiels (sens 1). On peut également envisager l'invariance de la vitesse de la lumière dans le cas d'un trajet aller-retour (sens 2). Cette distinction doit être soigneusement précisée ; sinon, la discussion risque de porter sur des questions différentes. Pour que la vitesse de la lumière soit physiquement invariante (sens 1), il est nécessaire d'attribuer une signification physique aux lignes de simultanéité en les associant à l'existence de corps en mouvement. Cela revient à reconnaître l'existence des corps telle qu'elle est révélée dans le diagramme d'espace-temps, ce qui justifie une interprétation spécifique du diagramme, directement liée à l'objectif de la démonstration. Mon raisonnement vise uniquement à établir que la vitesse de la lumière ne peut pas être physiquement invariante en toutes circonstances (sens 1). Même si certains pourraient considérer ce point comme mineur, il constitue en réalité une avancée importante, car il pourrait favoriser une évolution de notre conception de l'espace-temps et ouvrir la voie à de nouvelles recherches expérimentales. Mettre en question l'invariance physique de la vitesse de la lumière (sens 1), permettrait ainsi de promouvoir une interprétation plus réaliste, et pourrait conduire à un renouvellement du cadre conceptuel de la physique.
C’est ThM, du forum Physique Oline, qui m’a fourni le premier diagramme d’espace-temps représentant mon objection de la navette et du missile. Toutefois, au cours des discussions, ThM n’a pas reconnu que le postulat de l’invariance de la vitesse de la lumière implique le principe de la relativité de la simultanéité au niveau physique, et que ce principe requiert, dans l’objection de la navette et du missile, de prendre en compte l’existence du missile telle qu’elle apparaît sur le diagramme d’espace-temps. C’est précisément à partir de cette considération que la validité de mon objection devient évidente. ("Principe de la relativité de la simultanéité au niveau physique" : voir le chapitre "Erreur d'interprétation d'Einstein dans son expérience de pensée du train" dans le livre Il survolait les eaux : vers une nouvelle vision du monde physique ?.)
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Note sur la terminologie : Dans cette discussion, "la relativité de la simultanéité au niveau physique" signifie que la relativité de la simultanéité, telle qu'énoncée par Einstein, correspond à un événement réel dans le monde physique, et non simplement à une manière de mesurer ou de représenter les phénomènes. (à ce sujet lire le chapitre indiqué ci-dessus)
Philippe de Bellescize