Révision du statut de la « vitesse de la lumière » et examen de certains problèmes cosmologiques - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2022

Révision du statut de la « vitesse de la lumière » et examen de certains problèmes cosmologiques

Bernard Guy

Résumé

Malgré les habitudes, il n’est pas immédiat pour nous de donner un sens à la vitesse c de la lumière, exprimée par un nombre en mètres par seconde. Cela suppose en effet d’une part, que mètre et seconde (espace et temps), sont définis de façon préalable et indépendante (mais comment le faire sans les appuyer sur les phénomènes ?) ; et, d’autre part, que l’on envisage la lumière toute seule, sans la comparer à aucun autre phénomène (avec Poincaré, reconnaissons pourtant que seuls des rapports entre grandeurs associées aux phénomènes nous sont accessibles, selon une démarche relationnelle). L’histoire des sciences vient appuyer ces réserves : la vitesse de la lumière n’est jamais estimée par le rapport d’un intervalle d’espace à un intervalle de temps, mais toujours par celui sans dimension de deux mouvements mis en correspondance ; nous l’écrivons v/c, où v renvoie à un autre phénomène que la lumière. Nous pouvons parler d’un rapport de vitesses, mais cela suppose que temps et espace sont déjà définis, et, en toute rigueur, ce n’est pas adapté. Symétriquement, l’évaluation d’une vitesse v seule, pour un phénomène autre que la lumière, n’est pas possible sans faire intervenir la lumière : on tombe sur un cercle de régressions sans fin, où l’on ne fait que comparer des rapports de type v/c entre eux. Ce cercle est arrêté en décidant par décret (cf. la définition du mètre, 1983) la valeur de c = c0, ce qui revient à fixer le ratio entre deux « vitesses », celle de « un mètre par seconde » et c. C’est alors choisir un étalon, utile pour comparer entre eux tous les phénomènes de propagation (et définir dans la foulée un cadre spatio-temporel). Dans notre situation terrestre, cela permet de nous focaliser sur la quantification comparée des différentes vitesses v (c’est ce qui nous intéresse), nous rapportant à un c0 fixé. Il convient toutefois de rappeler que, dans cette compréhension, tous les mouvements que nous mesurons sur terre, ou en cosmologie, ne renvoient pourtant au départ qu’à des ratios du type v/c dont le dénominateur n’est pas davantage connu que le numérateur. Suivant les situations, nous pourrions fixer aussi bien l’un que l’autre, ou considérer que l’un ou l’autre varie par rapport à des « valeurs » qu’il a dans d’autres conditions. Il nous paraît dans ce contexte que nous avons le « droit » de comparer la « vitesse » de la lumière à elle-même ailleurs ou à un autre moment, comme par exemple celle de son appréhension « locale » c0 dans le système solaire par rapport à celle dans ses trajets cosmologiques, parcourant les distances intergalactiques. Il se trouve qu’un certain nombre de problèmes importants de la cosmologie sont mis en évidence par des vitesses v anormales (supérieures à celles que l’on attendrait) mesurées depuis la terre (matière noire, énergie noire…), alors qu’à chaque fois, c’est encore seulement un ratio du type v/c qui est évalué. Une façon de résoudre ces difficultés passe par l’affectation, à la vitesse de la lumière au dénominateur du ratio v/c, d’une valeur plus basse que la valeur c0 (l’attribution d’une vitesse macroscopique plus faible que celle locale dans la traversée d’un milieu réfringent est une démarche comparable). Cela s’équilibre en diminuant v par rapport à sa valeur exprimée initialement dans nos unités locales, et ainsi comprendre l’excès problématique qu’on lui constatait. Cette approche nous paraît prometteuse et mériter d’être mise à l’épreuve pour diverses questions (y compris celles concernant la forme des courbes de rotations des étoiles dans les galaxies, l’inflation cosmique, la tension de Hubble, etc.). Elle n’empêche pas de s’appuyer sur la transformation de Lorentz qui exprime la relativité des échelles de temps et d’espace associées au mouvement choisi localement comme référence, et fournit un cadre structurel fondamental aux grandeurs physiques (cf. les analyses de Magueijo sur la vitesse variable de la lumière ; notre démarche ne s’identifie pas à la sienne). Elle conduit à un rallongement de l’histoire de l’univers, sans compromettre les échelles de distances ni l’enchaînement des étapes définies par les physiciens. Elle ouvre également le débat sur la variation couplée des constantes de la physique (G, c…) déjà évoquée dans la littérature.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03737026 , version 1 (23-07-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03737026 , version 1

Citer

Bernard Guy. Révision du statut de la « vitesse de la lumière » et examen de certains problèmes cosmologiques. 2022. ⟨hal-03737026⟩
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