Imaginez deux jumeaux. L'un part faire un long voyage dans l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière ; l'autre reste sur Terre. À son retour, le voyageur a moins vieilli que celui resté sur Terre. Étrange… mais bel et bien réel.
Chiffres clés
- Cause
- la dilatation du temps (relativité)
- Condition
- vitesse proche de celle de la lumière
- Ce qui brise la symétrie
- le voyageur fait demi-tour
- Vérifié par
- horloges atomiques (avions, satellites)
Une expérience de pensée
Le scénario est simple. Deux jumeaux de 20 ans se séparent : l'un embarque dans un vaisseau très rapide vers une étoile lointaine, l'autre reste à la maison. Quand le voyageur revient, les deux frères n'ont plus le même âge.
Ce n'est pas de la science-fiction : c'est une conséquence directe de la relativité d'Einstein, que l'on peut calculer précisément.
La dilatation du temps
La relativité prévoit que le temps s'écoule plus lentement pour un objet qui se déplace très vite. Pour le jumeau voyageur, seules quelques années passent ; pour celui resté sur Terre, ce sont peut-être des décennies.
On peut le comprendre avec une « horloge à lumière ». Comme la lumière va toujours à la même vitesse, une horloge en mouvement, dont le rayon parcourt un chemin plus long, bat forcément plus lentement. Et ce n'est pas une illusion : des horloges atomiques embarquées dans des avions ont réellement mesuré ce minuscule décalage.
Alors, où est le paradoxe ?
On l'appelle « paradoxe » car, à première vue, chacun pourrait dire que c'est l'autre qui bouge — et donc que c'est l'autre qui devrait rajeunir. La situation semble symétrique.
Elle ne l'est pas. C'est le voyageur, et lui seul, qui accélère, freine et fait demi-tour pour revenir. Cette différence brise la symétrie : c'est bien lui qui revient plus jeune. Le paradoxe n'en est donc pas un.