Le paradoxe des jumeaux

On parle de « paradoxe », en sciences, quand un phénomène entraîne plusieurs conséquences en apparence contradictoires. Dans le cas des jumeaux d’Einstein, le paradoxe vient du fait que, s’il mesurait l’âge de son frère jumeau, en voyage depuis 50 ans, Einstein le trouverait plus jeune que lui. Mais pour le frère en question, c’est Einstein qui semblerait avoir voyagé pendant 50 ans, dans la direction inverse, puisque tous les systèmes de référence sont équivalents. C’est donc Einstein qui semblerait plus jeune, aux yeux de son frère. Qui a raison ?

À l’époque d’Einstein, certains ont vu dans ce paradoxe la preuve que la relativité restreinte conduisait à des absurdités. Mais l’erreur vient du fait que, pour s’échanger des informations sur leurs âges respectifs, les deux frères doivent être dans le même système de référence. En d’autres mots, ils ne peuvent pas à la fois se déplacer l’un par rapport à l’autre, pendant 50 ans, et être capables de comparer ensuite leurs mesures d’âge.

Si l’on fait voyager un seul des deux frères, mais dans un mouvement clos (un aller-retour autour de la Terre, par exemple), on sort du cadre de la relativité restreinte. Dans la relativité générale qu’Einstein mettra de l’avant 10 ans plus tard, le paradoxe disparaît : seul le jumeau voyageur subit le ralentissement du temps.

 

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