Utilisateur:Cantons-de-l'Est/Brouillon/Vitesse de la lumière
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La vitesse de la lumière dans le vide, habituellement notée c, est une constante physique de l'Univers qui est importante dans plusieurs domaines de la physique. L'étude de la lumière et de sa vitesse remonte à l'Antiquité. Des philosophes et des scientifiques, en s'appuyant sur des arguments théoriques ou des observations, affirment que sa vitesse est infinie, alors que d'autres prétendent que non. C'est en 1676 qu'Ole Rømer démontre qu'elle est finie. Les scientifiques s'attachent ensuite à déterminer sa valeur par divers moyens. Vers la fin du XXe siècle, sa valeur exacte est établie à 299 792 458 mètres par seconde (environ 300 000 km/s)[note 1] à la suite d'un accord international.
Unités SI | mètre par seconde (m/s ou m s−1) |
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Autres unités | CGS : centimètre par seconde (cm/s ou cm s−1) |
Nature | Grandeur scalaire |
Symbole usuel | c |
Valeur | 299 792 458 m/s[1] |
Le philosophe grec Héron d'Alexandrie (qui a vécu au 1er siècle) affirme, en s'appuyant sur la théorie de l'émission, que la vitesse de la lumière est infinie. Par la suite, des philosophes et des scientifiques tentent de déterminer si elle est finie ou infinie. Ole Rømer démontre le premier, en 1676, que la lumière a une vitesse finie en étudiant le mouvement apparent de la lune Io de Jupiter. En 1865, James Clerk Maxwell propose que la lumière soit une onde électromagnétique ; dans le cadre de sa théorie électromagnétique, la vitesse de la lumière est donc c. Au début du XXe siècle, Albert Einstein postule que la vitesse de la lumière est une constante, peu importe le référentiel inertiel où elle est observée, et qu'elle est indépendante de la vitesse de la source lumineuse. Ces postulats lui permettent de jeter les bases de la théorie de la relativité restreinte en 1905. Selon cette théorie, c relie l'espace et le temps ; elle apparaît aussi dans , « fameuse équation »[2] qui relie la masse à l'énergie.
Dans la vie de tous les jours, la lumière (et donc les ondes électromagnétiques) semble se déplacer instantanément, mais sur de longues distances ou dans des instruments de mesure très précis, des effets permettent de déduire que sa vitesse est finie. Dans les matériaux transparents et les conducteurs électriques, les ondes électromagnétiques se déplacent plus lentement que c. Les vitesses de certains phénomènes ondulatoires et de certains objets célestes peuvent être plus grandes que c. La vitesse d'expansion de l'Univers excède c hors de certaines limites géométriques.
Bien que cette vitesse soit le plus souvent associée à la lumière, c'est aussi celle de toute particule sans masse et de toute perturbation dans un champ situé dans le vide, incluant les ondes gravitationnelles et les ondes électromagnétiques (dont la lumière visible ne constitue qu'une minuscule partie). Les particules dotées d'une masse au repos peuvent approcher de c, mais ne peuvent l'atteindre, peu importe le référentiel inertiel dans lequel leur vitesse est mesurée.
Après des siècles de mesures de plus en plus précises, la vitesse de la lumière dans le vide est établie en 1975 à la valeur de 299 792 458 m/s avec une incertitude de 4 parties par milliard. En 1983, le mètre est redéfini dans le Système international d'unités (SI) en fonction de c.