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Pourquoi la lumière voyage-t-elle si vite, sans effort et facilement d'un endroit à l'autre, mais pour nous, atteindre théoriquement cette vitesse nécessite une énorme quantité d'énergie. Question aléatoire, je ne sais pas si vous pouvez répondre. S'il vous plaît, expliquez-moi comme si j'avais cinq ans.
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TL;DR : la lumière n'a pas de masse. Ce n'est pas une réponse simple mais je vais essayer de vous donner la version courte sans être trop trompeuse. Fondamentalement, la relativité restreinte d'Einstein nous a montré que le temps et l'espace ne sont pas des choses constantes comme on pourrait s'y attendre. Au lieu de cela, ils se déforment et changent en fonction de votre mouvement. C'est en réponse à la découverte de la fin du 19ème siècle que la lumière voyage toujours à la même vitesse, quel que soit le cadre de référence. Permettez-moi d'expliquer ce dernier morceau plus en détail : Disons que vous conduisez avec des amis, brisant des boîtes aux lettres rurales avec une batte de baseball, comme on le fait. La voiture roule à 50 MPH, votre swing de chauve-souris est de 40 MPH. À quelle vitesse la chauve-souris touche-t-elle la boîte aux lettres ? Eh bien, évidemment 50 + 40 MPH, 90 MPH. C'est évident. Allumez maintenant une lampe-torche à une boîte aux lettres. La lumière quitte la lampe torche à la vitesse de la lumière. Vous vous attendriez à ce qu'il frappe la boîte aux lettres à la vitesse de la lumière + 50 MPH. Mais ce n'est pas le cas. Il frappe toujours la boîte aux lettres exactement à la vitesse de la lumière. C'est vraiment bizarre et a causé énormément de confusion et d'angoisse chez les physiciens de la fin du 19e siècle. Ce qu'Einstein a réalisé, c'est que les vitesses ne s'additionnent pas comme nous le pensons. En réalité, votre chauve-souris n'atteint pas la boîte aux lettres à exactement 90 MPH. Il frappe la boîte aux lettres à un tout petit, tout petit, tout petit peu * * moins * * de 90 MPH. Au fur et à mesure que l'on se rapproche de la vitesse de la lumière, ces écarts deviennent importants. Les vitesses ne s'additionnent pas d'une manière mathématique simple comme nous le pensons. C'est juste qu'à des vitesses normales, les écarts sont trop petits pour être remarqués. De plus, la vitesse d'écoulement du temps ainsi que la masse d'un objet et sa longueur dans le sens du déplacement changent également à mesure que l'on se rapproche de la vitesse de la lumière. Si vous faisiez un objet de matière régulière avec une masse allant à la vitesse de la lumière, il serait infiniment plat dans le sens du déplacement, le temps s'arrêterait complètement pour lui et il pèserait une infinité de livres. C'est pourquoi vous ne pouvez pas faire monter la matière à la vitesse de la lumière. Il pèserait une quantité infinie et il faudrait une quantité infinie d'énergie pour l'amener là. Tout ce qui a une masse ne peut tout simplement pas aller à la vitesse de la lumière, quoi que vous fassiez. La lumière, cependant, est transmise avec des photons sans masse. Leur masse est nulle, qui fois l'infini est toujours nulle. (c'est une énorme simplification excessive de la physique réelle, mais assez proche pour cette discussion) En fait, les photons et toute autre particule sans masse peuvent * * seulement * * aller à la vitesse de la lumière. Un faisceau de lumière ralentit lorsqu'il traverse quelque chose qui n'est pas du vide, mais c'est parce qu'il interagit avec la matière. L'interaction est compliquée, mais pour faire simple, vous pouvez imaginer que les photons frappent la matière, sont absorbés et détruits et réémis avec un retard, ce qui ralentit la vitesse globale du faisceau lumineux. Pour vous donner une idée de l'étrangeté du monde d'un photon, voici comment il percevrait l'univers. L'univers entier est plat, bidimensionnel dans sa direction de déplacement. L'endroit où il est créé et détruit est littéralement le même point dans l'espace. Le photon ne connaît même pas le temps. C'est le moment de la création et de la destruction qui sont exactement le même instant de temps pour lui. De son propre point de vue, le photon n'existe même pas vraiment. Il n'a qu'une durée de vie et un mouvement de * notre * point de vue. Un dernier point connexe. c (le même c dans E = mc^2) est généralement appelé la vitesse de la lumière. C'est en fait trompeur. c est mieux considéré comme la vitesse de causalité. C'est la vitesse la plus rapide à laquelle deux points quelconques de notre univers peuvent communiquer entre eux de quelque manière que ce soit. La lumière , transportée par des particules sans masse , se trouve juste à c. Mais l'appeler la vitesse de la lumière n'est pas vraiment correct, même si pop sci y fait constamment référence. L'analogie est une limite de vitesse sur autoroute de 55 MPH. Il peut y avoir une Honda Civic verte allant à 55 MPH mais la limite de vitesse n'est pas définie par la vitesse de cette voiture particulière.