dimanche 27 juillet 2014

Le paradoxe des jumeaux et moi, ou les limites de la vulgarisation scientifique

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C'est le physicien Paul Langevin qui formula en 1911 ce paradoxe devenu célèbre. Il s'agissait de donner un exemple frappant de l'élasticité du temps, conséquence des prédictions de la relativité restreinte d'Albert Einstein.

Voici ce paradoxe, présenté par Jean-Pierre Luminet :

" Deux jumeaux sont âgés de 20 ans. L'un d'entre eux part explorer le cosmos à bord d'une fusée. Il effectue un aller-retour à la vitesse de 297 000 km /s (99% de la vitesse de la lumière). A son retour sur Terre, la montre du voyageur a marqué 6 années de temps propre, celle de son frère resté sur Terre 40 années. Il s'agit bien ici de temps vécu : les horloges biologiques se réduisant en dernier ressort à des horloges atomiques, elles sont affectées de la même façon par le mouvement. On peut tout aussi bien mesurer l'âge des frères en nombre de battements cardiaques ; le voyageur a réellement atteint vingt-six ans à son retour, son jumeau sédentaire en a soixante. "

Fort bien. Je comprends parfaitement cet  exposé très clair. Je comprends fort bien aussi qu'il faille tenir compte, pour rendre compte de ce paradoxe, des effets d'accélération et de ralentissement subis par le voyageur, ainsi que du fait que le référentiel du voyageur n'est pas celui de son jumeau resté sur Terre, référentiel qu'il retrouve à son retour.

Cependant, après avoir tenté de m'expliquer ce paradoxe avec les moyens du bord, je dois me résoudre à l'évidence : si j'ai très bien compris l'exposé de Jean-Pierre Luminet, je n'ai en revanche toujours rien compris au fond du problème : j'ai peut être compris le comment, mais je n'ai toujours pas compris le pourquoi. En l'occurrence, le pourquoi est : pourquoi une horloge embarquée dans une fusée dont la vitesse approche celle de la lumière bat-elle à un rythme nettement moins élevé qu'une horloge restée sur Terre ? Pourquoi la vitesse est-elle cause de l'élasticité du temps ?

Je suis peut-être bouché, mais il me semble que les moyens imagés de la vulgarisation scientifique sont hors d'état de me fournir l'explication. Une présentation métaphorique, même ingénieuse,  si elle peut rendre sensibles les effets, échoue à faire accéder à la compréhension des causes, dans ce cas tout au moins, comme dans quelques autres relevant des domaines de la théorie de la relativité ou de la physique quantique.

Je suis arrivé à la conclusion que, si je ne comprends toujours pas le paradoxe des jumeaux, si les causes des effets m'échappent toujours, c'est que je n'en maîtrise aucunement la formulation mathématique. La vérité du paradoxe des jumeaux passe par les équations de la relativité d'Einstein et les transformations de Lorentz, sans compter l'espace-temps de Minkowski. Et là , j'avoue forfait.

Une autre question que je me pose est de savoir si celui qui maîtrise parfaitement les démonstrations mathématiques du paradoxe des jumeaux est beaucoup plus avancé que moi quand il s'agit de passer de l'abstraction mathématique à la représentation des choses (au niveau du pourquoi, s'entend). Est-ce que, d'ailleurs, ces choses-là sont seulement représentables ? Le paradoxe des jumeaux n'a peut-être pas été imaginé par Paul Langevin à la seule intention des profanes comme moi.

A la réflexion, mon " pourquoi ? "  me paraît un peu gamin. Je m'imagine que si j'avais demandé à Newton pourquoi sa pomme tombait, il m'aurait répondu (en anglais, ou alors en latin) : Eh ben , parce que c'est comme ça !"

D'ailleurs, je suis bête. Tout le monde connaît la double nature de la lumière,  corpusculaire et ondulatoire. Supposons que, d'une source située en un point quelconque de l'espace, un photon soit émis, un seul. Eh bien, ce photon unique va se propager dans l'espace, à la fois en tant qu'unique corpuscule et comme une onde, et, qui plus est, sphérique. Savoir pourquoi c'est possible et même comment, c'est au-dessus des capacités de mes neurones. Mais me le représenter, ça oui, je peux, et même assez facilement. Je dirais même qu'il suffit de le dire et ça coule... de source. Rien de plus aisé, donc, que la vulgarisation scientifique. Demandez à un croyant de vous décrire le miracle de la multiplication des pains : il voit ça comme s'il y était. La vulgarisation scientifique, c'est pareil.


Jean-Pierre Luminet, Matière, Espace, Temps,  in Le Temps et sa flèche , ouvrage coordonné par Etienne Klein et Michel Spiro  (Champs-sciences)


Posté par : SgrA°, avatar eugènique ragréé





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