Contents
La dilatation temporelle est le phénomène par lequel deux objets se déplaçant l’un par rapport à l’autre (ou même simplement une intensité de champ gravitationnel différente l’un de l’autre) connaissent des rythmes de flux temporel différents.
Dilatation temporelle de la vitesse relative
La dilatation temporelle observée en raison de la vitesse relative provient d’une relativité spéciale. Si deux observateurs, Janet et Jim, se déplacent dans des directions opposées et qu’ils se croisent, ils constatent que la montre de l’autre personne fait tic-tac plus lentement que la leur. Si Judy courait à côté de Janet à la même vitesse dans la même direction, leurs montres feraient tic-tac à la même vitesse, tandis que Jim, allant dans la direction opposée, voit que les deux ont des montres qui font tic-tac plus lentement. Le temps semble passer plus lentement pour la personne observée que pour l’observateur.
Dilatation gravitationnelle du temps
La dilatation du temps due au fait d’être à des distances différentes d’une masse gravitationnelle est décrite dans la théorie générale de la relativité. Plus vous êtes proche d’une masse gravitationnelle, plus votre horloge semble tourner lentement pour un observateur plus éloigné de la masse. Lorsqu’un vaisseau spatial s’approche d’un trou noir de masse extrême, les observateurs voient le temps ralentir jusqu’à le faire ramper.
Ces deux formes de dilatation temporelle se combinent pour un satellite en orbite autour d’une planète. D’une part, leur vitesse relative par rapport aux observateurs au sol ralentit le temps pour le satellite. Mais plus on s’éloigne de la planète, plus le temps passe vite sur le satellite que sur la surface de la planète. Ces effets peuvent s’annuler, mais peuvent aussi signifier qu’un satellite inférieur a des horloges plus lentes par rapport à la surface, alors que les satellites en orbite plus élevée ont des horloges plus rapides par rapport à la surface.
Exemples de dilatation du temps
Les effets de la dilatation du temps sont souvent utilisés dans les histoires de science-fiction, remontant au moins aux années 1930. L’une des plus anciennes et des plus connues expériences de pensée mettant en scène la dilatation temporelle est le fameux « Twin Paradox », qui démontre les curieux effets de la dilatation temporelle à son plus extrême.
La dilatation du temps devient plus apparente lorsque l’un des objets se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière, mais elle se manifeste à des vitesses encore plus lentes. Voici quelques moyens de savoir si la dilatation temporelle a réellement lieu :
- Les horloges des avions cliquent à des rythmes différents de ceux des horloges au sol.
- Mettre une horloge sur une montagne (donc l’élever, mais la maintenir immobile par rapport à l’horloge au sol) donne des taux légèrement différents.
- Le système de positionnement global (GPS) doit s’adapter à la dilatation du temps. Les appareils au sol doivent communiquer avec les satellites. Pour fonctionner, ils doivent être programmés pour compenser les différences de temps en fonction de leur vitesse et des influences gravitationnelles.
- Certaines particules instables existent pendant une très courte période avant de se désintégrer, mais les scientifiques peuvent les observer comme ayant une durée plus longue parce qu’elles se déplacent si vite que la dilatation temporelle signifie que le temps que les particules « vivent » avant de se désintégrer est différent du temps vécu dans le laboratoire au repos qui effectue les observations.
- En 2014, une équipe de recherche a annoncé la confirmation expérimentale la plus précise de cet effet jamais conçue, comme le décrit un article de Scientific American. Ils ont utilisé un accélérateur de particules pour confirmer que le temps se déplace plus lentement pour une horloge en mouvement que pour une horloge stationnaire.
