How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
À quelle vitesse vous déplacez-vous en ce moment même ? La question semble facile. La première réponse qui vous vient, c'est « je ne bouge pas. » Après réflexion, vous vous rendez compte que peut-être le mouvement de la Terre compte. Alors une deuxième réponse vous vient : « 30,5 km/seconde autour du Soleil. » Mais ensuite, vous vous souvenez avoir appris que le Soleil se déplace autour du centre de la Voie Lactée, et que la Voie Lactée se déplace au sein d'un groupe local de galaxies, et que ce groupe local se déplace au sein du groupement de la Vierge, et que le groupement de la Vierge se déplace au sein... « À quelle vitesse vous déplacez-vous ? » n'est pas une question facile. Quand le Centre de contrôle dit aux astronautes à quelle vitesse ils se déplacent, il y a toujours un standard présumé de repos. Au début du voyage, les vitesses sont données relativement au pas de lancement. Mais plus tard, quand le pas de lancement n'est qu'un lieu arbitraire à la surface de la Terre en rotation, on donne les vitesses relatives à un centre de la Terre précis idéalisé qui ne tourne pas. En route vers la Lune, les astronautes d'Apollo ont eu du mal à répondre à la question, « à quelle vitesse vous déplacez-vous ? » La vitesse pour s'éloigner de la Terre était une chose, et la vitesse pour se rapprocher de la Lune en était une autre. C'est parce que la Terre et la Lune se déplacent l'une par rapport à l'autre. Ah, bien sûr ! La vitesse est une quantité relative. Quand le Capitaine Kirk demande au Lieutenant Sulu si le vaisseau Entreprise a atteint la vitesse de distorsion 7, Sulu devrait répondre, « Relative à quoi, Capitaine ? » Une réponse aussi insolente pourrait valoir des ennuis aux officiers subalternes de Starfleet, mais c'est la seule bonne réponse à la question « À quelle vitesse vous déplacez-vous ? » C'est élémentaire. Ce n'est pas la relativité d'Einstein, Mais la bonne vieille (et toujours valable) relativité de Galilée. Galilée semble avoir été le premier à se rendre compte que la vitesse absolue n'existe pas. Les vitesses sont relatives. Ce qui signifie que les vitesses n'ont pas de sens que quand on s'y réfère par rapport à un cadre de référence. En présumant que ce cadre de référence est lui-même fixe. Mais alors nous devons poser une autre question, « Fixe par rapport à quoi ? » Parce que même le concept de fixité a perdu tout sens absolu. La vitesse est relative, et la fixité est relative. La vitesse de la Terre est de 30,5 km/seconde par rapport au Soleil. La vitesse de L'Entreprise est distorsion 7 par rapport au centre de la Voie Lactée. Votre vitesse est zéro par rapport à votre fauteuil. Mais selon où vous êtes assis, elle est de centaines de km/heure par rapport au centre de la Terre. Quand on fronce les sourcils et qu'on demande « mais à quelle vitesse la Terre se déplace-t-elle vraiment ? » on imagine le Vaisseau Terre fendant l'océan de l'espace en orbite autour du Soleil. mais l'espace n'est pas un océan. Il n'a pas de substance comme c'est le cas de l'eau. L'espace n'est pas une chose; l'espace n'est rien. L'espace, c'est le néant. On peut se déplacer entre deux points de l'espace, par exemple entre la Terre et Mars, mais on ne peut pas se déplacer dans l'espace. Il n'y a rien à travers quoi se déplacer. C'est comme d'essayer de dire combien pèse un trou. Un trou ne pèse exactement rien parce qu'un trou n'est rien. C'est un vide, tout comme l'espace. Se déplacer par rapport à rien n'a pas de sens. Les concepts de vitesse et de fixité n'ont qu'un sens relatif. Ils sont dépourvus de sens. Ils ont peut-être un sens uniquement par rapport à des cadres de référence artificiels et choisis arbitrairement. Si un jour vous vous retrouvez dans un vaisseau spatial, et vous voyez par le hublot une station spatiale passer à vitesse constante, vous ne pourrez pas savoir si c'est vous ou elle qui se déplace en fait. Aucun de vous ne bouge vraiment parce que la vitesse constante n'est pas une réalité. La vitesse constante en ligne droite n'a qu'un sens relatif, un genre de réalité virtuelle. Est-ce que ça veut dire que tout déplacement est relatif ? Non ! Certains déplacements n'ont qu'un sens relatif, mais certains déplacements ont un sens absolu. Ils sont absolument réels. Par exemple, la vitesse constante est relative, mais le changement de vitesse est absolu. En science, dire qu'une chose est absolue signifie qu'on utilise pas de standards arbitraires pour la mesurer. Elle est mesurable sans ambiguïté. Quand votre vaisseau spatial allume ses moteurs, votre changement de vitesse est indubitable. Vous le ressentez dans votre estomac, et les capteurs de votre vaisseau peuvent le mesurer. Devant votre hublot, la station spatiale qui passe peut sembler changer de vitesse, mais les êtres à l'intérieur de la station ne la ressentiront pas Et aucun capteur ne peut la mesurer. Vous changez vraiment de vitesse, et eux vraiment pas. Il y a quelque chose de bien réel en ce qui concerne les changements de vitesse. Il en va de même pour la rotation. Si votre vaisseau spatial est en rotation, vous le ressentez, et les capteurs de votre vaisseau peuvent le mesurer. Dehors, la station spatiale peut sembler tourner autour de vous, mais c'est vous qui avez mal au coeur, pas les gens de la station spatiale. Vous tournez vraiment, et eux pas. La rotation a une réalité absolue. Certains déplacements sont donc relatifs, et d'autres pas. La vitesse constante n'a pas de réalité profonde, mais les changements de vitesse sont bien réels, de même que les rotations. Nous devons être réfléchis dans notre analyse de ce que nous vivons tous les jours pour identifier ce qui est bien réel. Puisque les perceptions aussi élémentaires que la vitesse peuvent nous tromper, toutes les perceptions méritent peut-être qu'on les observe très attentivement. C'est ce qui a inspiré Einstein ces idées incroyables sur la vitesse de la lumière et le voyage dans le futur. Savoir comment identifier ce qui est bien réel est un travail difficile et important. Si un policier vous arrête un jour pour excès de vitesse et vous demande : « Savez-vous à quelle vitesse vous alliez ? » vous pourriez répondre de manière éclairée mais peu raisonnable « Par rapport à quoi ? » Ensuite, quand vous serez à l'arrière de la voiture de police et vous la sentirez accélérer en direction du commissariat, vous pourrez ajouter : « Mais certaines choses sont absolues ! »