1911, Italie. Lors d'une conférence, le physicien Paul Langevin tente d'expliquer une idée pas si simple : la dilatation du temps, démontrée par Einstein six ans plus tôt. S'inspirant de Jules Verne, Langevin décrit à l’assemblée un voyageur catapulté dans un boulet de canon, s'éloignant de la Terre à une vitesse proche de celle de la lumière.

Deux ans plus tard, l'aventurier revient et découvre que la Terre a vieilli de… 200 ans. "Impossible !", pense le public, stupéfait. Et pourtant…

Albert Einstein et Paul Langevin lors du congrès Solvay de 1927, photographie, photo : Benjamin Couprie
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Pour comprendre ce phénomène, imaginons que le boulet de canon est équipé de deux miroirs se faisant face, entre lesquels rebondit un rayon lumineux. Pour mesurer le temps, on clique sur un bouton chaque fois que le rayon touche le miroir du haut.

Illustration Sciencetips
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Pour le voyageur dans son boulet de canon, le rayon suit un trajet vertical et le temps s'écoule normalement. Mais pour un observateur terrien, le trajet devient une diagonale, plus longue, puisque le boulet se déplace.

Comme la vitesse de la lumière est constante, c'est forcément le temps entre deux rebonds du rayon lumineux qui est rallongé… Autrement dit, plus on va vite, plus le temps s'écoule lentement.

Illustration Sciencetips
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Et pour la formule de cette dilatation du temps, on utilise simplement… le théorème de Pythagore. Oui oui, celui du collège ! Comme quoi, pas besoin d’être un as des maths pour révolutionner la physique : il "suffisait" de comprendre que le temps n’est pas fixe et identique dans tout l'univers, mais qu'il dépend de la vitesse.

Le théorème de Pythagore, illustration Sciencetips
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L'exemple de Langevin deviendra plus tard le paradoxe des jumeaux, le voyageur ayant cette fois un jumeau resté sur Terre.

Puisque le temps s'écoule plus lentement pour l'aventurier, il constate à son retour qu'il est resté bien plus jeune que son frère. Oubliez les crèmes anti-rides, on embarque en boulet… de la Terre à la Lune, et au-delà !

Gravures extraites du roman De la Terre à la Lune, trajet direct en 97 heures 20 minutes écrit par Jules Verne, 1865, photo : Yann
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Pour en savoir plus :

Vous avez trouvé cette histoire étrange ? La relativité d'Einstein est le territoire de phénomènes tous plus bizarres les uns que les autres… et nous n'avons fait qu'en effleurer la surface !

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On vous laisse méditer sur le paradoxe des jumeaux, mais vous pouvez être sûrs qu'Einstein a la solution… Rendez-vous à la plage, avec vos écouteurs !

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