L’Univers est assez fou quand on y pense. Toute cette matière qui vogue dans l’espace, qui entre en collision et s’agrège en de plus grandes choses comme des planètes et des astéroïdes, des trous noirs insondables qui avalent tout au centre d’une galaxie, tandis que les systèmes stellaires se précipitent vers les bords à des vitesses que nous ne pouvons expliquer.
Et pourtant, dans toute cette agitation, pour une raison quelconque, tout dans l’Univers semble respecter une limite de vitesse très stricte : 299 792 km/sec (186 282 mps).
Pourquoi cette vitesse en particulier ? C’est la vitesse absolue à laquelle une particule de lumière – ou photon – peut se déplacer dans le vide. C’est la vitesse de la lumière, et tout dans l’Univers doit s’y conformer, selon notre compréhension actuelle des lois de la physique.
Et pourtant, cette affirmation n’est pas tout à fait correcte, comme l’explique l’épisode de Space Time ci-dessus, car elle est inversée.
L’Univers ne se soucie pas de vos règles, ni de votre lumière. La limite de vitesse à laquelle tout dans l’Univers doit se conformer – la constante universelle – est liée à quelque chose de bien plus profond. Comme l’explique Matt, la vitesse de la lumière devrait en fait être appelée la vitesse de la causalité.
On peut penser à la causalité en relation avec un concept connu sous le nom d’intervalle espace-temps, qui stipule que les connexions causales sont le seul ordre d’événements sur lequel tous les observateurs, où qu’ils se trouvent dans l’Univers, peuvent s’accorder.
Mais pourquoi la causalité doit-elle avoir une limite de vitesse, et pourquoi la lumière peut-elle déterminer cette limite ?
Pour comprendre cela, nous devons examiner deux éléments qui ont été cruciaux pour notre compréhension actuelle des lois de la physique : Le principe de relativité de Galilée – qui a été le précurseur de la théorie de la relativité d’Einstein – et les équations de Maxwell
Établies par le physicien et mathématicien James Clerk Maxwell, les équations de Maxwell constituent le fondement de l’ électrodynamique classique et remettent en question la solidité de la relativité galiléenne.
C’est là que la vidéo devient vraiment intéressante, car pour concilier la relativité et les équations de Maxwell, nous devons parler d’un poney sur des patins à roulettes et d’un singe électrique sur un skateboard
Au bout du compte (notre nouvelle expression préférée est “vitesse totale du singe”), nous arrivons à la conclusion que les forces électromagnétiques contiennent des indices sur l’interaction fondamentale entre l’espace, le temps et la vitesse, explique Matt, et que cela ne peut pas être vrai si vos calculs reposent sur une vitesse infinie de la lumière.
Mais comment tout cela s’articule-t-il, et pourquoi faut-il une limite spécifique de la vitesse de la lumière pour que tout se tienne ? Je vais laisser l’épisode de Space Time ci-dessus expliquer tout cela, et préparez-vous à vous sentir très confus, puis très intelligent à la fin de l’épisode, parce que ce truc est compliqué, mais incroyablement génial. La science vaut toujours la peine de se faire mal au cerveau.
Et pour en savoir plus sur la causalité, regardez la vidéo ci-dessous :