Certaines œuvres d'art jouent avec une forme plus subtile d'impossibilité physique. Vous ne le voyez que si vous regardez attentivement.
Par exemple, sur les figures impossibles d'Escher, vous voyez une série d'escaliers liés, qui semblent toujours monter. Bien sûr, vous ne pouvez pas. Escher n'est certainement pas le seul artiste à jouer avec les impossibilités physiques.
Par exemple, Roberto Schiavi a fait un dessin qu'il Il compitino appelé :les devoirs. Le titre semble trop modeste pour une œuvre de près de dix mètres de large. Ou y a-t-il un hic ? Sans m'en douter, je suis passé devant l'œuvre fin 2006 dans l'exposition Spotlights à Hasselt. Il y a treize ans, mais c'est ce qui se passe avec les devoirs que vous ne pouvez rendre nulle part :ils restent avec vous.
L'œuvre, exécutée sur du papier brun et avec les « couleurs » traditionnelles – noir, sanguine et céruse – respirait pour moi le savoir-faire académique. Il suggérait une éducation classique. Plus tard, j'ai appris que Schiavi était un ancien ingénieur électricien et, en tant qu'artiste, un artiste autodidacte.
Sur le côté gauche de l'œuvre, un tourne-disque a été dessiné, vu de dessus et en taille réelle. Le plateau tournant était relié à un pignon par une courroie d'entraînement :le premier d'une série de huit pignons reliés par des chaînes. À l'extrême droite, le dernier engrenage était relié à un gouvernail en bois. Derrière ce gouvernail se tenait un homme grandeur nature, pointant un doigt tendu dans la direction dans laquelle le gouvernail tournait.
Une vitesse était également inscrite sur le gouvernail :300 000 km/s. J'ai cligné des yeux. Soudain, le dessin réaliste s'était transformé en science-fiction. C'était clair :c'est là que les devoirs ont commencé. J'ai reculé de dix mètres pour jeter un autre coup d'œil au tourne-disque. Ce n'est que maintenant que j'ai vu qu'il y avait aussi une vitesse indiquée ici :0,52 m/s. Cela correspond aux 33 tours standard par minute.
Avec ses "devoirs", l'artiste Roberto Schiavi joue avec une forme subtile d'impossibilité physique
Un tourne-disque ordinaire ne peut pas entraîner huit gros engrenages. Il y aurait trop de friction dans les courroies et les chaînes pour cela. Mais la question demeure :que se passerait-il si on boostait le tourne-disque avec un moteur beaucoup plus puissant, connecté à une énorme source d'énergie ? Le bord du gouvernail approcherait-il effectivement la vitesse de la lumière ?
Si nous résolvons le problème dans le cadre de la mécanique classique, la réponse est oui. En physique classique, il n'y a pas de vitesse maximale. La vitesse finale de 300 000 km/s est tout aussi inoffensive que la vitesse initiale de 0,52 m/s. Ce n'est que lorsque nous considérons la relativité restreinte que nous voyons qu'il y a plus. Selon la théorie de la relativité, il existe une vitesse maximale universelle :la vitesse de la lumière.
Dans les expériences, nous voyons qu'il faut de plus en plus d'énergie pour accélérer davantage une masse. Ce n'est pas linéaire, mais asymptotiquement. Cela signifie qu'il faudrait une quantité infinie d'énergie pour amener la vitesse d'un objet à la vitesse de la lumière. En d'autres termes :c'est impossible.
Il y a aussi quelque chose qui ne va pas avec le gouvernail. Il ne fait pas qu'avancer. Il tourne si vite que le bord extérieur - du moins selon le dessin - tourne à la vitesse de la lumière. Si vous y réfléchissez un moment, les poupées commencent vraiment à danser.
Selon la théorie de la relativité, une contraction de Lorentz se produit :pour un observateur qui ne bouge pas, les objets apparaissent plus courts dans la direction du mouvement que dans leur longueur de repos. Dans les directions qui lui sont perpendiculaires, ils conservent leurs dimensions. Avec un gouvernail rotatif, la circonférence doit rétrécir, mais les rayons restent de la même taille. C'est très étrange, puisque la circonférence d'un cercle est inextricablement liée à son rayon, via la formule 2πR.
Les conséquences de la théorie de la relativité pour les objets en rotation ont été discutées pour la première fois par le physicien Paul Ehrenfest en 1909. Son expérience de pensée est maintenant connue sous le nom de paradoxe d'Ehrenfest. La notion classique de "corps rigide" est problématique dans la théorie de la relativité. Et si vous voulez savoir à quoi ressemblent les contractions, vous devez à nouveau tenir compte de la finitude de la vitesse de la lumière.
Mais le noeud du paradoxe est encore plus frappant :la formule circonférentielle 2πR ne s'applique qu'en géométrie euclidienne. La relativité, en revanche, exige que nous utilisions une métrique différente pour décrire les objets en rotation. C'est cette profondeur intrigante qui rend les devoirs si mémorables.
