Dernière mise à jour : 01 décembre 2023

E=mc2

Les quatre concepts fondamentaux de l'univers revisités

L'équation \(E = mc^2\) n'est pas explicitement présente dans l'article "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (Sur l'électrodynamique des corps en mouvement). Cet article a été soumis à la revue Annalen der Physik le 25 juin 1905 et il a été publié le 26 septembre 1905.
L'équation \(E = mc^2\) a été introduite de manière plus détaillée dans un autre article d'Einstein, intitulé "Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?" (L'inertie d'un corps dépend-elle de son contenu énergétique?), publié également en septembre 1905 dans la revue Annalen der Physik.

Cette équation \(E = mc^2\) a révolutionné notre compréhension sur les concepts d'espace, de temps, de masse et d'énergie.

Conséquences de \(E = mc^2\)

• L'équation \(E = mc^2\) montre comment l'énergie d'un objet augmente considérablement à mesure que sa vitesse se rapproche de celle de la lumière.

• L'équation \(E = mc^2\) montre que la vitesse de 299 792 458 m/s est une limite supérieure à la vitesse de la matière ou de l'énergie. Rien ne peut se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière, ni même l'information. La vitesse de la lumière est mesurée avec une grande précision à l'aide de lasers. Cette valeur limite est exacte à 10^-12 mètre par seconde.
Les objets se déplaçant à la vitesse limite, se déplaceront aussi à la vitesse limite dans tous les référentiels, pour tous les observateurs.

• L'équation établit une équivalence fondamentale entre la masse (m) et l'énergie (E). Elle suggère que la masse peut être convertie en énergie et vice versa.
La masse est convertie en énergie dans les fissions nucléaires (centrales nucléaires, accélérateur de particules) et dans les fusions nucléaires (étoiles). Elle nous permet de comprendre des phénomènes cosmiques, tels que les supernovae, où d'énormes quantités d'énergie sont libérées à partir de la conversion de masse en énergie.
L'énergie se convertit en matière lorsqu'elle crée des particules élémentaires dans les accélérateurs de particules.
La nature de l'antimatière est expliquée par l'équation \(E = mc^2\). La matière et l'antimatière en se rencontrant s'annihilent et transforment 100 % de leur masse, en énergie pure.

• Le temps et l'espace ne sont plus absolus et uniformes mais relatifs. Cela signifie que la mesure du temps et de l'espace dépend du mouvement de l'observateur. Deux observateurs en mouvement l'un par rapport à l'autre mesureront le temps et l'espace différemment.
Le temps s'écoule plus lentement pour les objets qui se déplacent à des vitesses proches de la lumière.
Les longueurs des objets raccourcissent lorsqu'ils se déplacent à des vitesses proches de la lumière.

• La théorie de la relativité unifie l'espace et le temps en un concept unique appelé "espace-temps". L'espace et le temps ne sont plus considérés comme des entités indépendantes, mais plutôt comme interconnectés. Les événements qui se produisent simultanément pour un observateur ne sont pas simultanés pour un autre observateur en mouvement relatif.

Conclusion

Cette équation a changé profondément la façon dont les physiciens pensent aux concepts fondamentaux de l'espace, du temps, de l'énergie et de la masse. \(E = mc^2\) n'a jamais été mise en défaut. Si l'équation s'avérait fausse, cela signifierait que notre compréhension de la matière et de l'énergie est fondamentalement erronée. Cela aurait un impact profond sur notre physique, car cette équation est à la base de très nombreuses théories et applications scientifiques.