On a vu à quoi ressemblerait un objet voyageant presque à la vitesse de la lumière

En voyageant à la vitesse de la lumière, c’est-à-dire autour de 299 792 458 kilomètres par seconde, un objet risque de nous paraître différent de ce qu’il est. C’est en se basant sur la théorie de la relativité d’Einstein que Hendrick Lorentz, un physicien néerlandais a établi cette loi au début du 20e siècle, nommée aujourd’hui « les transformations de Lorentz ».

Dans cette théorie, un objet se rétrécit dans le sens de son mouvement, et nous apparaît donc plus petit qu’il ne l’est. Ceci est illustré avec le paradoxe du train, selon lequel un train qui avancerait à une vitesse proche de celle de la lumière nous apparaîtrait plus court si nous le mesurions pendant sa course.

Comment un cube devient une sphère ?

Seulement voilà, si cette expérience de pensée est établie depuis longtemps, elle est aussi contestée par d’autres travaux plus récents, et fait même l’objet d’une étude parue dans Nature Communications Physics et repérée par le site LiveScience le 12 octobre 2025.

Ici, les auteurs ont tenté d’observer, non pas une transformation de Lorentz, mais un effet nommé Terrell-Penrose. Du nom des scientifiques James Terrell et Roger Penrose, cette théorie apparue en 1959 assure qu’au contraire, un objet propulsé quasiment à la vitesse de la lumière ne serait pas raccourci, mais arrondi.

L’idée ici est que toutes les parties d’un objet ne sont pas à la même distance de l’observateur. Par conséquent, les faisceaux lumineux ne mettent pas tout à fait le même  temps à arriver jusqu’à nos yeux, et donc, si un objet se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière, il apparaîtra davantage comme une sphère.

Cette illusion d’optique avait déjà pu être recréée dans des simulations informatiques, mais cette fois, les auteurs de l’étude ont voulu voir l’effet directement en laboratoire. Mais comment faire ? Il est impossible de déplacer un objet à de telles vitesses, ne serait-ce que des électrons qui auraient besoin de tout un accélérateur de particules. Et là, il fallait un objet avec une forme pour voir la déformation en question, étant donné qu’une sphère qui s’arrondirait ressemblerait à… et bien, une sphère !

Une simulation de voyage à la vitesse de la lumière

À la place, les chercheurs ont choisi de tricher un peu en choisissant un cube d’un mètre de côté. Ils l’ont bombardé avec une série de lasers d’à peine 300 picosecondes chacun, c’est à dire 300 millièmes de milliardième de seconde. Le reflet du laser a pu être capturé par une caméra qui a aperçu des « tranches » du cube. Après chaque tranche, les chercheurs bougeaient le cube de 4,8 centimètres, ce qui représentait la distance qu’il aurait dû parcourir dans l’intervalle entre chaque flash lumineux. Ainsi, il était possible de simuler un déplacement à 80 % de la vitesse de la lumière.

Ce système ingénieux demande ensuite de combiner les tranches vues par la caméra pour reconstituer l’objet, et là, surprise : il est bien légèrement sphérique. Un peu à la manière d’un ballon chez Olive et Tom, pour les connaisseurs.

Lorsque le cube a subi la même expérience, mais en simulant une vitesse à 99,9 % de celle de la lumière, le même phénomène s’est produit, sauf que cette fois, il s’agissait d’une pure sphère. Mais les auteurs le précisent bien : il ne s’agit « que » d’une illusion d’optique et pas d’un phénomène physique. Si cela nous renseigne sur la manière dont se comporte la lumière et ses interactions à ces vitesses folles, cela ne remet absolument pas en cause la théorie de la relativité restreinte d’Einstein, puisque l’objet ne s’arrondit pas physiquement.

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