Pour pouvoir aller plus loin dans des délais raisonnables il faudrait pouvoir y aller très, très, très vite, ce qui n'est déjà pas facile, même pour des vitesses inférieures à celle de la lumière (représentée par la lettre "C"), mais est TOTALEMENT EXCLU pour des vitesses supérieures à C (car de telles vitesses sont totalement impossibles).

Tout le monde, ou presque, a déjà entendu dire que la vitesse de la lumière est une limite infranchissable. Il y en a déjà moins qui savent vraiment pourquoi, il y en a même qui donnent, sur ce sujet, des explications totalement erronées issues de livres (voir de BD) de science-fiction.

Exemple d'explication "science-fictionnesque": lorsqu'un vaisseau atteint la vitesse de la lumière, il perd son énergie!!!
Une variante existe disant qu'il se transforme en énergie!!!!
Tout cela n'est que pure invention.

Cette limitation de vitesse tire son origine de la théorie de la relativité.

Deux exemples pour bien cerner le problème:

1) La quantité de mouvement.

On exprime souvent la quantité de mouvement d'un objet par la formule: P=mv, ou plus exactement, et parcequ'il s'agit d'une grandeur vectorielle: .

Si cette expression est valable dans les conditions de la vie de tous les jours, elle ne l'est plus lorsque les effets relativistes commencent à se faire sentir, en d'autre terme aux très hautes vitesses.
Dans ces conditions, l'expression de la quantité de mouvement devient: (lire: P égal gamma m v).

Avec:

Avec v=vitesse de l'objet, et c=vitesse de la lumière.

Vous remarquerez tout de suite que lorsque la vitesse de l'objet devient égale à celle de la lumière, on a : v=c, donc le rapport v/c=1, donc (v/c)²=1, donc 1- (v/c)²=0, donc racine carrée de (1-(v/c)²)=0, donc gamma devient égal à 1/0 ce qui équivaut à..... l'infini!!

La quantité de mouvement d'un objet qui se déplacerait à la vitesse de la lumière serait donc infinie, et donc pour qu'un vaisseau puisse atteindre la vitesse de la lumière, il faut lui communiquer une quantité de mouvement infinie..... pas facile!!.

Vous entendrez peut-être dire qu'en approchant de la vitesse de la lumière, la masse d'un objet augmente pour atteindre l'infini à la vitesse C, c'est inexacte car la masse est ce que l'on appelle un invariant relativiste, ce qui signifie qu'elle ne change pas avec la vitesse, par contre, puisque la quantité de mouvement, elle, devient infinie, tout se passe COMME si la masse était devenue infinie, mais seulement comme.

2) L'énergie cinétique:

Vous connaissez la formule E=1/2mv², donnant l'énergie cinétique d'un mobile.

Comme vous vous en doutez, et comme pour la quantité de mouvement, cette formule n'est pas valable en mécanique relativiste.

Vous connaissez sans doute déja la formule légendaire donnant l'énergie que l'on pourrait obtenir en provoquant la désintégration totale d'une masse m donnée, et qui est: E=mc², cette formule donne donc l'énergie au repos, c'est à dire à vitesse nulle.

Si l'objet se déplace, il faut tenir compte du supplément d'énergie du à la vitesse.
La formule donnant l'énergie totale d'un corps en mécanique relativiste est:

. Tiens, revoilà le gamma relativiste!

L'énergie totale, c'est l'énergie cinétique + l'énergie au repos; donc l'énergie cinétique, c'est l'énergie totale moins l'énergie au repos.

.

En mettant mc² en évidence, on a: .

Et puisque: , alors, l'expression de l'énergie cinétique en mécanique relativiste devient:

.

Même remarque que pour la quantité de mouvement, si v=c, alors v²/c²=1, et 1-v²/c²=0. dans ce cas le dénominateur s'annule et la fraction prend une valeur infinie à laquelle le -1 ne peut, bien sûr, rien changer.

Un objet voyageant à la vitesse de la lumière possède donc une énergie cinétique infinie. Cette énergie cinétique infinie, il a bien fallu la lui donner.

Conclusion: pour propulser un vaisseau jusqu'à la vitesse de la lumière, il faut lui communiquer une énergie infinie!

Voilà pourquoi, non seulement la vitesse de la lumière ne peut être dépassée, mais elle ne peut pas non plus être atteinte par quoique ce soit qui possède une masse.

Entre le repos où l'énergie est minimale, et la vitesse de la lumière (C) où l'énergie est infinie, il y a place pour toutes les valeurs d'énergie intermédiaires dont certaines peuvent être astronomiques.

Plus on se rapproche de la vitesse de la lumière (C), plus l'énergie nécessaire à gagner encore un peu de vitesse devient "énormissime". L'energie requise augmente, par rapport à la vitesse, selon une courbe de ce genre:

Comme vous pouvez le constater, c'est seulement à l'approche de la vitesse de la lumière (C) que l'énergie augmente vite par rapport à la vitesse (la courbe se "dresse") et ensuite, à toute augmentation, même modeste, de la vitesse, correspond une augmentation énorme de l'énergie, pour atteindre l'infini à C.

Imaginez un vaisseau dont la vitesse est si proche de C que son énergie est comparable à celle dégagée par toutes les étoiles d'une galaxie entière pendant un milliard d'années (on ne dit pas comment il a été possible de lui fournir tout ça!!).
Compte tenu de la croissance de la courbe d'énergie, il pourrait consommer l'équivalent de milliers de galaxies supplémentaires sans accélérer significativement. Les effets relativistes tels que la contraction des distances ou le ralentissement de l'écoulement du temps, seraient, par contre, nettement augmentés.

J'ai volontairement pris un exemple extrême, où l'énergie est vraiment énorme, maintenant, comparons la à l'énergie cinétique d'un vaisseau de 100 tonnes volant à 99% de C, elle est d'environ 55 milles milliards de milliards de joules, soit l'énergie produite par une centrale nucléaire d'un gigawatt pendant environ 180.000 ans; c'est beaucoup, mais loin de l'énergie de plusieurs galaxies, et encore bien loin de l'infini.

Que nous montre cette comparaison?

Qu'un vaisseau qui s'approche de la vitesse de la lumière, et dont l'énergie atteint "seulement", si l'on peut dire, 55 milles milliards de milliards de joules alors qu'il se déplace déjà à 99% de C atteindra des valeurs d'énergie totalement inimaginables (jusqu'à atteindre celles de plusieurs galaxies) dans le dernier pour cent avant C!

Cela illustre bien l'extraordinaire vitesse de croissance de l'énergie à proximité de la vitesse de la lumière.

Ci dessous, trois images, illustrant la contraction des distances.

   

En s'approchant de la vitesse de la lumière, l'équipage du vaisseau aurait l'impression de voir l'univers "s'écraser" dans le sens du déplacement, et les distances fondrent.

Ce phénomène serait, pour eux, et seulement pour eux, l'explication de la brièveté de leur voyage.

Dans la réalité, les occupants du vaisseau "verraient" l'univers rétrécir dans le sens du déplacement, mais PAS leur vaisseau; tandis qu'un observateur extérieur "verrait" le vaisseau rétrécir mais PAS l'univers. Ici, vous avez droit aux DEUX points de vues ensembles, veinards!

En fait, j'ai juste rétrécis l'image dans le sens de la longueur, et donc, tout à rétrécit ensemble.

L'autre effet relativiste le plus connu, est le ralentissement de l'écoulement du temps.

Exemple:

Une seconde pour les occupants du vaisseau serait, au départ, égal à une seconde pour les copains restés sur Terre, mais au fur et à mesure que les effets relativistes se feraient sentir (en s'approchant de la vitesse C), une seconde pour les occupants du vaisseau deviendrait égal à une minute, puis une heure, un jour, un mois, ou même une année terrestre en se rapprochant de plus en plus de C.

C'est là l'explication de la brièveté du voyage pour les occupants du vaisseau, alors que les copains restés sur Terre, n'ayant subi aucun effets relativistes, auraient vieillis du temps correspondant à la simple division de la distance réelle à parcourir par la vitesse réelle du vaisseau, et cela peut signifier des millénaires!!!.

Ceci est purement théorique car, je le rappelle, atteindre une vitesse proche de C implique une dépense d'énergie inimaginable, et ensuite, l'énergie nécessaire à s'en rapprocher encore un tout petit peu est encore immensément supérieure (voir courbe).

Voilà qui répond à la question de ceux qui se demande ce qu'il arrive à un vaisseau voyageant à une vitesse très proche de C et qui donne un coup d'accélérateur.....

Sans même avoir tout à fait atteint la vitesse de la lumière un vaisseau peut donc posséder une énergie incommensurable, totalement incompatible avec quelque technologie que ce soit, ce qui exclu toute possibilité même lointaine de parvenir à voyager à de telles vitesses.

Pour que le voyage intersidéral soit possible un jour, il faudra trouver autre chose...

C'est ainsi que des hypothèses concernant d'autres façons de voyager dans l'univers ont été proposées. Ce ne sont que des hypothèses non encore vérifiées, mais je vais quand même en parler.......pour préserver le rêve!!

Nous allons donc parler de Warp Drive, de voyage passant par les "trous de vers", et autres manipulations de l'espace-temps..... mais..... sans illusions.