Le cheminement intellectuel suivi pour justifier la limite et la constance de la vitesse de la lumière est assez instructif de la façon dont cette problématique demeure encore aujourd’hui traitée. Comment la question s’est-telle posée ?
Les expériences ont rapidement montré qu’il n’était plus possible d’appliquer le principe Galiléen d’addition des vitesses lorsqu’il s’agissait de celle de la lumière. En effet, il s’est avéré que quelle que soit la vitesse de la source émettrice, nous avions affaire à une constante indépassable. C’est ici qu’intervient le génie propre d’Einstein : puisque nous possédons une constante de valeur absolue, nous pouvons nous en servir comme référentiel pour mesurer relativement les autres vitesses au lieu et place du référentiel galiléen.
Cela s’est avéré d’autant plus nécessaire qu’il n’existe pas dans l’espace de Newton un point référence absolument inerte pour mesurer le mouvement. Désormais, tout mouvement est relatif à un autre mouvement et celui-ci à celui de la lumière. La physique semblait ainsi établie sur des bases solides puisque expérimentales, la transformation de Lorentz permettant de montrer l’équivalence de tous les systèmes de référence par l’intermédiaire de la constante de la lumière.
Mais s’il est impossible de dépasser la vitesse de la lumière pour celle-ci, qu’en est-il des corps matériels eux-mêmes tout autant interdits d’aller plus vite, mais qu’il est possible d’accélérer jusqu’à C ? L’expérimentation a montré qu’ils subissaient comme un ralentissement aux approches de C, l’énergie transmise ne se traduisant pas en autant de mouvement. L’explication de ce phénomène a fait l’objet d’une abondante littérature proche de la science-fiction où il fut question de jumeaux d’âge différent, de corps qui rétrécissent, d’horloges qui retardent etc. Le coup de maître d’Einstein fut de recourir à l’idée trouble d’une augmentation relative de la masse proportionnelle à la vitesse. Une façon d'expliquer cette vitesse limite est de revisiter le concept de masse inerte. C'est la masse d'un corps qui s'oppose à sa mise en mouvement, et plus le corps est massif plus sa mise en mouvement et son accélération sont difficiles. En relativité, il est possible d'envisager le fait que cette masse (relative) augmente avec la vitesse du corps. Ainsi, plus le corps va vite, moins il est facile de l'accélérer, jusqu'à ce qu'il atteigne la vitesse limite c et une “masse” infinie. Mais alors, comment justifier celle du photon ? Élémentaire : le photon n’ayant pas de masse peut se déplacer quiètement à C. Et c’est cette argumentation saugrenue qui fut acceptée par plusieurs générations de physiciens.
Pourquoi considérons nous la démonstration d’Einstein comme totalement saugrenue ? C’est qu’elle fonde et explique la nécessité d’une vitesse limite par l’existence ou l'absence de masse. Or, si le photon est sans masse, on ne voit pas ce qui lui interdirait d’aller bien plus vite que C et d’atteindre l’illimité des vitesses. On se rend rapidement compte qu’Einstein n’a jamais traité à fond l’origine de la constance et limite de la vitesse de la lumière et plus exactement de sa cause physique. C’est que dès l’origine la question fut mal posée et plus exactement pas posée du tout. Et en effet, une vitesse limite est une sorte d’impératif physique catégorique : il doit y avoir une vitesse limite car dans l’hypothèse contraire nous rencontrerons une vitesse infinie dans la nature. Reste à connaître l’objet physique pouvant atteindre cette vitesse et la cause de sa limitation.
C’est ici qu’intervient un principe négligé de la théorie générale du mouvement : un objet ne peut A LA FOIS recevoir une accélération et freiner celle-ci. Toute restriction à son action ne peut résulter que d’une cause externe à lui-même. Dès lors le photon ne peut se freiner ni s’interdire lui-même de dépasser C, il lui faut une cause extérieure.
Qu’en est-il alors de la sublime manœuvre d’Einstein quant au freinage interne d’un corps matériel par l’augmentation de sa masse ? Par le subterfuge d’une transformation en cours de route de l’énergie en masse, il accrédite l’idée que cette élévation– relative au seul observateur ! – est équivalente à une hausse effective de la masse-matière justifiant son auto freinage et la nécessité d’une vitesse limite. Si pour le photon il n’y a pas d’autre origine à la limitation de son mouvement que son absence de masse, pour les corps matériels la cause est à rechercher cette fois en interne.
Pour le photon l’explication est absente, pour les corps de matière, on admet qu’un corps peut subir une accélération et se freiner lui-même. Dans les deux cas nous ne parvenons pas à saisir la cause effective de la constance de C pas plus que sa limite. A l’évidence, il nous faut quitter le paradigme de la relativité et rechercher une cause externe qui fonde et justifie les propriétés uniques de la vitesse de la lumière.
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