5 expériences mentales d'Albert Einstein sur l'espace et la vitesse de la lumière

Cinq "expériences de pensée", contrôles à échelle humaine de phénomènes fascinants de l'espace et du temps

Albert Einstein est le prototype d'un esprit scientifique, et cela ne veut rien dire d'autre, mais il possédait une imagination vive capable d'expliquer en mots simples les mystères les plus complexes de l'univers. Le portail Business Insider a compilé cinq des expériences mentales les plus fascinantes du scientifique et du prix Nobel de physique (en plus de l'icône de la mode éternelle) que nous résumons ci-dessous:

Imagine que tu chasses un rayon de lumière

Nous savons que la lumière atteint la vitesse la plus élevée connue dans l'univers (environ 300 000 kilomètres par seconde). Mais que se passerait-il si l'observateur courait assez vite pour atteindre ce rayon de lumière? À 16 ans, le jeune Einstein imaginait que ce scénario permettrait, si possible, d'observer la lumière geler dans l'espace, comme lorsque le super-héros Flash entre dans la dimension fictive de la Force de vitesse. Paradoxalement, la lumière ne peut pas geler: cette idée a amené Einstein à comprendre, des années plus tard, que ce n’était pas la lumière qui gèlait, mais le temps, qui constituait la base de sa théorie spéciale de la relativité.

Imaginez voyager dans un train en marche

Cette expérience est une réalité pour beaucoup de gens qui empruntent les voies de chemin de fer surpeuplées en Inde. Cependant, dans la version d'Einstein, nous devons imaginer que nous sommes dans le train en marche et qu'un autre observateur se tient au bord des voies. Si à ce moment-là un faisceau hypothétique tombait simultanément aux deux extrémités du train, l'observateur externe pourrait observer les deux impacts simultanément; Cependant, vous voyagiez dans le train, vous ne verriez que la foudre qui tombe sur le pourboire. Cela s'explique par le fait que le train se déplace et que la lumière qui tombe sur le bout de l'avant parcourt moins de distance de vos yeux si on la compare à la distance du faisceau arrière. Cette expérience a montré que le temps se déplace différemment pour un observateur en mouvement par rapport à un état fixe.

Imaginez que vous avez un jumeau dans un vaisseau spatial

Disons que dès que vous et votre frère jumeau êtes nés, l'un de vous est placé dans un vaisseau spatial qui parcourt l'espace presque à la vitesse de la lumière. Selon la théorie de la relativité d'Einstein, votre jumeau vieillirait à des vitesses différentes et tant que vous resteriez sur Terre, votre jumeau serait resté jeune. C’est l’une des prémisses du film Interstellar, qui analyse les conséquences du voyage à la vitesse de la lumière, des trous noirs et de la catastrophe terrestre.

Imaginez que vous entrez dans une boîte

Imaginez que vous flottez dans une boîte dans l’espace sans savoir ce qui se passe à l’extérieur. Soudainement, la boîte tombe au sol ... ou ce que vous pensez être le sol. Est-ce l'effet de la gravité ou la boîte subit-elle les effets de l'accélération? Pour Einstein, il n'y a vraiment pas de différence entre la gravité et l'accélération: l'observateur à l'intérieur de la boîte ne pouvait pas savoir quelle force le tirait vers le bas, il pouvait simplement sentir l'attraction.

La monnaie cassée

Cette dernière expérience visait à discréditer la chaîne quantique et, accessoirement, à discréditer la physique quantique. Imaginez que vous ayez une pièce avec deux faces qui se séparent en deux, de sorte que le visage et la croix soient séparés. Ensuite, vous jetez les pièces et, sans regarder de quel côté elles tombent, vous en donnez une à un ami et gardez l’autre. Ensuite, votre ami entre dans un vaisseau spatial qui parcourt l’espace à la vitesse de la lumière. Lorsque vous perdez un nouvel être cher lors d’un voyage dans l’espace (voir expérience 3), vous décidez d’observer la monnaie qui vous a touché et vous réalisez que vous êtes resté avec le visage de la pièce. À ce moment, vous savez que votre ami La croix lui restait - qu’il s’agisse de milliards d’années lumière ou plus. Selon cette expérience, si nous considérons les deux côtés de la pièce comme des valeurs indéterminées, le fait de jeter la pièce encore et encore jusqu'à ce que nous décidions de voir enfin de quel côté il est tombé montre que les pièces peuvent dépasser la vitesse de la lumière, à moitié d'une devise, il détermine automatiquement l'autre quelle que soit la distance qui les sépare.