En parallèle, la relativité générale permet de comprendre ce que sont l'espace et le temps. Elle offre un cadre de pensée révolutionnaire qui montre que l'espace-temps réagit à la présence de matière. Il se courbe, se distord et se distend. L'espace-temps devient dynamique.
L'idée centrale de la relativité est que l'on ne peut pas parler de quantités telles que la vitesse ou l'accélération sans avoir auparavant choisi un cadre de référence, un référentiel. Tout mouvement, tout événement est alors décrit relativement à ce référentiel de l'observateur.
Pourquoi le temps passe-t-il plus doucement dans l'espace que sur Terre ? Le temps ne passe pas plus doucement parce que l'on se trouve dans l'espace. Il ralentit parce que l'on s'y déplace vite. Rien de mieux que l'espace pour voyager à de très grandes vitesses !
On peut dire que par la gravitation le temps propre est ralenti par rapport au temps du référentiel (qui est par hypothèse mesuré hors d'influence de la masse), ou que le temps impropre est dilaté par rapport au temps propre du corps influencé par la gravitation.
Le continuum espace-temps peut se dilater, se comprimer et cela en fonction de la masse et de l'énergie qu'il contient. Le lien entre le couple masse-énergie et le continuum espace-temps est résumé par l'équation d'Einstein : "masse + énergie équivaut à la courbure de l'espace-temps".
Cependant à 20 000 km d'altitude, ils ne subissent que le quart de l'attraction gravitationnelle terrestre ce qui au contraire accélère leur vieillissement et augmente leurs journées de 45 microsecondes. La différence totale entre une journée sur Terre et une journée à bord du satellite est de 38 microsecondes !
Une autre caractéristique est l'effet d'entraînement sur l'espace-temps. En effet, l'influence du trou noir sur la géométrie de l'espace-temps est très forte. La rotation de l'astre doit se répercuter sur cette géométrie, donc également sur le mouvement des corps passant à proximité.
L'absence de gravité se répercute également sur les muscles et le squelette des astronautes. Elle entraîne une réduction de la masse musculaire et de la densité osseuse.
Une horloge avancerait à un rythme plus lent. En quelque sorte, donc, les trous noirs ralentissent le temps. Cet effet est tellement important que, si notre observateur lance un objet dans la direction du trou noir, il ne le verra jamais pénétrer à l'intérieur du trou noir.
1) Relativité restreinte (1905) : La vitesse dilate le temps. Cette théorie nous dit que le temps s'écoule plus lentement pour un observateur qui se déplace rapidement que pour un autre observateur, fixe ou animé d'un mouvement plus lent. Autrement dit, plus on va vite et plus le temps ralentit.
Le physicien américain Lee Smolin, dans son livre La renaissance du temps, étend cette vision à la cosmologie. Selon lui, le temps est réel et le monde n'est pas déterminé d'avance, il peut créer, apprendre, évoluer. Et notre libre arbitre peut y devenir plus qu'une illusion.
Néanmoins, cela ne veut pas dire que le voyage dans le temps est totalement impossible, du moins théoriquement. La théorie de la relativité d'Einstein, par exemple, révèle que le temps et l'espace sont liés, et que plus l'on voyage rapidement dans l'espace, moins l'on ressent la temporalité.
Selon lui, ce ressenti de passage accéléré du temps serait en fait lié au vieillissement de notre cerveau. Cette première explication est donc d'ordre cérébral : avec l'âge, les réseaux de nerfs et de neurones du cerveau grandissent et se complexifient. L'information y circule de plus en plus lentement.
La relativité restreinte énonce que si un objet A d'une longueur d'un mètre est en mouvement par rapport à un observateur fixe B, la longueur perçue de cet objet A par l'observateur B sera inférieure à un mètre.
1. Relativité classique, galiléenne. Principe indiquant que les équations de la dynamique newtonienne restent les mêmes dans tous les référentiels en translation uniforme les uns par rapport aux autres (référentiels d'inertie) (d'apr.
La relation E=mc2 exprime l'équivalence entre la masse et l'énergie. Si on multiplie la masse m d'un corps par la constante physique c (qui représente par ailleurs la vitesse de la lumièrevitesse de la lumière dans le vide) au carré, alors on obtient une énergie.
Où va ce qui entre dans un trou noir ? La matière qui entre dans le trou noir se retrouverait comprimée dans un même point central, une singularité gravitationnelle. Nos conceptions du temps et de l'espace s'effondrent dans cette singularité.
Au centre d'un trou noir se situe une région dans laquelle le champ gravitationnel et certaines distorsions de l'espace-temps (on parle plutôt de courbure de l'espace-temps) divergent à l'infini, quel que soit le changement de coordonnées. Cette région s'appelle une singularité gravitationnelle.
On estime ainsi que les trous noirs résidus stellaires commenceront à s'évaporer dans cent milliards de milliards d'années et les trous noirs supermassifs dans un milliards de milliards de milliards de milliards d'années.
C'est la vitesse de la Terre qui l'empêche de « tomber » sur le Soleil (car elle est attirée par le Soleil).
Le soleil n'éclaire pas l'arrière des planètes, tout simplement parce que la lumière issue du soleil, qui peut être représentée comme une infinité de rayons lumineux, tous dans la même direction, ne rencontre que "l'avant " de la planète.
Dans l'espace, la face d'un satellite sur orbite terrestre exposée au Soleil (ou celle du scaphandre d'un astronaute) peut potentiellement monter à + 150 °C, tandis que celle à l'ombre descendra à – 120 °C puisque, contrairement à la plage sur Terre, il n'y a pas d'air ambiant.
Selon Einstein, la masse du Soleil provoque une déformation de l'espace-temps qui est à l'origine du mouvement de la Terre. C'est pour cette raison que des corps sans masse, comme les photons, subissent les défromations de l'espace-temps (voir l'animation sur les lentilles gravitationnelles).
Grâce au télescope Hubble, un trou noir vient d'être découvert à quelques encablures de notre planète après douze années de recherche. Situé à seulement 6.000 années-lumière de la Terre, il a été repéré au cœur de Messier 4, un amas globulaire dans la constellation du Scorpion.
C'est mission impossible. Le trou noir, c'est une sphère… noire dont aucun rayon lumineux ne peut sortir. En revanche, la matière qu'il aspire forme un disque très lumineux autour de lui.