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Vitesse de la lumière

Introduction

Albert Einstein
Avant Einstein
Avec Einstein
En physique des particules
Méta

La vitesse de la lumière dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.), notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un phénomène ondulatoire), est une constante physique (En science, une constante physique est une quantité physique dont la valeur numérique est fixe. Contrairement à une constante mathématique, elle implique directement une grandeur physiquement mesurable.), et donc un invariant relativiste. Elle a été fixée à 299 792 458 m/s en 1983 par le Bureau international des poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de...) et mesures (cette valeur définissant ainsi le mètre).

Avant-propos

Le nom de cette constante est souvent source de confusion : il est important de comprendre que la vitesse de la lumière n'est pas une constante physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) en soi, elle ne coïncide avec la constante physique c que dans le vide, et uniquement parce que les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit,...) ont une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) nulle.

À la rigueur, la question de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide, telle qu’observée par quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de...) d’énergie transporté par les photons, ne peut être totalement tranchée : il est théoriquement possible que les photons aient une masse non nulle (les mesures ne peuvent que plafonner cette masse hypothétique et non prouver qu'elle n'existe pas). Toutefois, même s'il était avéré que les photons ont une masse non nulle, cela ne remettrait pas en cause le principe de la constante c, mais donnerait plutôt une limite de précision de son observabilité dans nos modèles de référence ; on conserverait avec c une limite absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus...) de vitesse que les photons observés ne pourraient pas eux-mêmes atteindre dans le vide.

La vitesse de la lumière dans le vide

D’après les théories de la physique moderne, et notamment les équations de Maxwell, la lumière visible, et même le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) électromagnétique en général, a une vitesse constante dans le vide ; c'est cette vitesse qu'on appelle vitesse de la lumière.

C'est donc une constante physique fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.). Elle est notée c (du latin celeritas, « vitesse »). Elle n’est pas seulement constante en tous les endroits (et à tous les âges) de l’Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) (principes cosmologiques faible et fort, respectivement) ; elle l’est également d’un repère inertiel à un autre (principe d’équivalence restreint). En d’autres termes, quel que soit le repère inertiel de référence d’un observateur ou la vitesse de l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à...) émettant la lumière, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) observateur obtiendra la même mesure.

La vitesse de la lumière dans le vide est notée c (valeur exacte recommandée depuis 1975, devenue exacte par définition depuis 1983) :

c = 299 792 458 mètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. ...)

Constance de la valeur

Cette valeur est exacte par définition. En effet, depuis 1983, le mètre est défini à partir de la vitesse de la lumière dans le vide dans le système international d'unités, comme étant la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde. Ce qui fait que le mètre est aujourd’hui défini par la seconde, via la vitesse fixée pour la lumière.

On pourrait objecter que la constance de la vitesse de la lumière quelle que soit la direction, pilier (Un pilier est un organe architectural sur lequel se concentrent de façon ponctuelle les charges de la superstructure (par exemple les charges d'une...) de la physique, est vraie par construction, par le choix des définitions des unités du système international. Cette objection est fausse parce que le choix d’une définition du mètre basée sur la seconde et la lumière est en fait une conséquence de la confiance absolue des physiciens en la constance de la vitesse de la lumière ; cette confiance était exprimée alors que la définition du mètre de 1960 reposait sur un phénomène radiatif indépendant de celui définissant la seconde.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0. Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page.

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