Une des conséquences les plus connues de la relativité restreinte d’Einstein est qu’aucun objet massif ne peut se déplacer à la vitesse de la lumière ou au delà. En effet, d’après la fameuse équation E=mc2, un objet se déplaçant à une vitesse approchant celle de la lumière c verrait sa masse tendre vers l’infini, nécessitant alors une quantité d’énergie infinie. Durant plus d’un siècle, de nombreuses expériences ont confirmé la validité de la relativité restreinte.

Aujourd’hui, deux physiciens de l’Université d’Adélaïde en Australie, James Hill et Barry Cox, ont montré que la relativité restreinte d’Einstein peut-être logiquement élargie et inclure le mouvement à des vitesses supérieures à celle de la lumière. Les deux chercheurs insistent sur le fait que leur découverte ne contredit en rien la théorie originale, et fournit simplement un nouvel aspect de celle-ci.

« Autant que je sache, c’est la première extension logique et naturelle de la théorie d’Einstein, » a dit Hill. « Nous n’avons sûrement pas supplanté Einstein. Les deux théories sont en parfait accord. »

Il y a bien entendu eu d’autres suggestions d’objets se déplaçant à des vitesses superluminiques – les tachyons, par exemple – mais ceux-ci avaient recours à des mathématiques complexes telles des masses imaginaires, et une physique compliquée afin d’assurer des résultats ayant un sens. A l’opposé, le proposition de Hill et Cox est issue de la même structure mathématique que la théorie d’Einstein.

Comme les physiciens l’expliquent dans leur publication, la transformation de Lorentz est habituellement utilisée en relativité restreinte pour réconcilier différentes observations faites par différents observateurs dans différents référentiels inertiels (un référentiel dans lequel un objet isolé est en mouvement de translation rectiligne uniforme), et elle s’applique aux vitesses relatives inférieures à celle de la lumière. Ici, les deux scientifiques ont proposé deux nouvelles transformations qui complètent celle de Lorentz pour expliquer différentes observations, et les deux s’appliquent à des vitesses relatives supérieures à celle de la lumière. Les physiciens ignorent laquelle des deux transformations est correcte et n’ignorent pas la possibilité que les deux puissent être plausibles si pour une quelconque raison la théorie d’Einstein bifurque à la vitesse c vers deux variations.

Les deux nouvelles transformation s’appliquent à des vitesses relatives situées entre celle de la lumière et l’infini (ni l’une ni l’autre n’étant inclues). Tout comme la relativité restreinte d’Einstein, ces transformations cessent d’être applicables exactement à c, résultant en une singularité. Le passage par la vitesse de la lumière n’est pas défini.

Ainsi,  la singularité forme une sorte de limite qui fait que tous les référentiels inertiels tombent dans un des deux groupes par rapport à un référentiel au repos: ceux avec une vitesse relative inférieure à c, et ceux avec une vitesse relative supérieure à c. Les physiciens expliquent qu’il n’y a aucun moyen d’identifier si un référentiel particulier se trouve dans le groupe subluminique ou supraluminique autrement qu’en se référant à un autre référentiel au repos arbitraire.

Bien que les théories ne puissent apporter une réponse à ce qui se passe à c, les scientifiques suspectent qu’un objet passant la « barrière » de la vitesse de la lumière pourrait avoir d’intéressantes conséquences. Ils comparent notre compréhension actuelle de cette limite à celle d’un objet franchissant le mur du son pour la première fois, un évènement qui fut grandement contesté avant qu’il ne soit accompli en 1947.

« Les gens se demandaient ce qui se passerait, » dit Hill. « Est-ce qu’on allait se désintégrer? Est ce que l’avion allait tomber en miettes? Il s’est avéré que cela résultait simplement en une grande détonation. Je suspecte que dépasser la vitesse de la lumière sera autrement plus intéressant. J’ai le sentiment que le monde changera d’une façon radicale quand on franchira cette barrière. Toutes sortes de choses pourraient se produire. Le temps et l’espace pourraient s’échanger. »

Il pense qu’un test expérimental d’un tel exploit n’est pas irréalisable.

« Je pense que c’est juste une question de temps, » a-t-il dit. « L’ingéniosité humaine étant ce qu’elle est, cela arrivera, mais peut-être que cela impliquera un moyen de transport complètement différent de tout ce que l’on a imaginé jusqu’à aujourd’hui. »

Une chose est sûre, nombreux sont ceux qui attendent un tel jour, un jour où imaginaire et rêves finissent par devenir une réalité…

Référence

James M. Hill and Barry J. Cox. « Einstein’s special relativity beyond the speed of light. » Proc. R. Soc. A.

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