Une conséquence étrange de la relativité restreinte, qui va complètement à l’inverse de notre intuition mais qu’il vous faudra accepter pour la suite de cette explication, c’est que les durées que l’on mesure ne sont pas absolues. On a, d’intuition, l’impression que s’il existe quelque chose d’absolu, de fixe, dont on peut toujours être sûr, c’est bien le temps. Il nous semble s’écouler partout pour tout le monde de la même façon. Mais ce n’est pas si simple. En effet, si vous considérez deux points de l’espace-temps (deux événements), la durée qui les sépare va en fait dépendre du référentiel depuis lequel vous les observez.
Le référentiel, pour faire simple, c’est le point de vue que vous décidez de choisir. Si vous êtes sur Terre et que votre jumeau s’éloigne dans une fusée, vous êtes immobile depuis le référentiel terrestre et c’est la fusée qui s’éloigne. Mais, dans le référentiel de votre jumeau, celui de la fusée, lui est immobile et c’est la Terre qui s’éloigne.
Victor et Hugo sont sur un bâteau
Revenons à nos jumeaux et faisons un peu travailler votre imagination. Victor et Hugo ont tous les deux vingt ans lorsqu’ils décident de se livrer à une expérience. Hugo va embarquer dans une fusée en direction de Proxima du Centaure (l’étoile la plus proche de notre système solaire), tandis que Victor va rester sur Terre. La fusée d’Hugo est une super fusée, qui va très vite, très vite, aux deux tiers de la vitesse de la lumière. Victor, lui, reste tranquille et attend patiemment que son jumeau revienne sur Terre.
Pour nous faire comprendre ce paradoxe dans sa vidéo, David représente un diagramme d’espace-temps à deux dimensions – une dimension de temps et une dimension d’espace –auquel on superpose une grille pour pouvoir donner des coordonnées aux événements qui se produisent. Ici, on choisit de voir l’expérience depuis le référentiel de la Terre, donc du point de vue de Victor. Ce diagramme est pratique puisqu’il nous permet de visualiser un objet qui se déplace dans l’espace à mesure que le temps passe. Cette visualisation du déplacement d’un objet, on l’appelle une ligne d’univers (fig.2).