Établi Débattu Spéculatif
Il existe un nombre que plus personne, jamais, ne mesurera : 299 792 458. C’est, en mètres par seconde, la vitesse de la lumière dans le vide — et depuis 1983, ce n’est plus un résultat d’expérience. C’est une définition. La constante la mieux vérifiée de toute la physique est sortie du laboratoire pour entrer dans le dictionnaire.
Arrêtons-nous sur l’étrangeté de la chose. Pendant trois siècles, des générations de physiciens ont raffiné la mesure de c, décimale après décimale — Rømer en observant les éclipses des lunes de Jupiter, Fizeau avec une roue dentée, Michelson avec des miroirs tournants. Puis un jour, on a cessé. Non par lassitude : parce que la question avait changé de nature.
Le jour où la mesure est devenue meilleure que l’unité
Le basculement a une date et un article. En novembre 1972, l’équipe de Kenneth Evenson au National Bureau of Standards de Boulder mesure séparément la fréquence et la longueur d’onde d’un laser stabilisé au méthane, puis les multiplie. Résultat : 299 792 456,2 m/s, avec une incertitude de 1,1 m/s — cent fois moins que la valeur alors admise. Mais le plus intéressant est dans la dernière phrase du résumé : les auteurs indiquent que ce qui les limite désormais n’est plus leur instrument. C’est l’asymétrie de la raie du krypton 86 qui servait, depuis 1960, à définir le mètre. Établi
La situation était devenue absurde. On mesurait la vitesse de la lumière avec une précision supérieure à celle de l’unité de longueur dans laquelle on exprimait le résultat. Continuer à mesurer c revenait à mesurer l’imperfection d’un étalon, pas une propriété de la nature.
1983 : on ferme le robinet
La sortie était connue depuis longtemps : inverser le sens de la définition. Dès 1975, la 15e Conférence générale des poids et mesures recommande la valeur 299 792 458 m/s, sur proposition du comité consultatif du mètre. Huit ans plus tard, la 17e CGPM franchit le pas dans sa Résolution 1 : le mètre devient la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde. Établi
Le geste est plus radical qu’il n’en a l’air. Il ne fixe pas seulement un nombre : il raccorde la longueur au temps. La seconde étant définie depuis 1967 par la fréquence hyperfine du césium, il n’existe plus, dans le Système international, d’unité de longueur indépendante. Il y a une horloge, et un facteur de conversion. La définition de 1983 a été abrogée en 2018 et remplacée le 20 mai 2019 par une formulation en « constantes explicites » — qui ne change rien au fond : c vaut toujours exactement 299 792 458 m/s. Établi
Depuis, toute l’incertitude a migré. Elle ne porte plus sur la vitesse de la lumière ; elle porte sur les longueurs, dont la précision dépend désormais de celle des horloges atomiques.
Ce n’est pas une vitesse, c’est un taux de change
Voici l’idée qui renverse la perspective. Si c peut être décrété, c’est qu’il n’était pas ce qu’on croyait. Une vitesse, cela se mesure ; un taux de conversion entre deux unités, cela se choisit.
Quand on écrit qu’une année-lumière vaut environ 9 460 milliards de kilomètres, on n’énonce aucun fait sur le monde : on applique un taux de change entre deux façons de découper la même étoffe. Le temps et l’espace ne sont pas deux scènes séparées, et c est le facteur qui fait passer de l’une à l’autre — exactement comme on fixe par convention combien de centimètres valent un pouce. Fixer c, c’est graver ce taux une fois pour toutes. C’est le socle de la relativité restreinte, vérifié par plus d’un siècle d’expériences, et l’une des formes les plus fortes de l’invariance de Lorentz. Établi
La borne de ce qui peut être relié
Une fois c comprise comme facteur de conversion, elle cesse d’être un mur et devient une frontière d’un autre genre. Elle dessine, autour de chaque événement, l’ensemble de ce qui peut l’influencer et de ce qu’il peut influencer en retour : son cône de lumière. L’empilement de tous ces cônes forme la structure causale de l’Univers, et c en est la clef de voûte.
Ce squelette de causes et d’effets est bien plus riche qu’il n’y paraît : il suffit presque, à lui seul, à reconstruire la géométrie de l’espace-temps — c’est le théorème que David Malament a démontré en 1977, et le point de départ de programmes comme les ensembles causaux, où l’on tente de fabriquer le temps à partir du seul ordre causal. Établi
Ce que la définition ne tranche pas
Reste une gêne, et elle est sérieuse. Toutes les mesures de c, depuis Fizeau jusqu’à Evenson, portent sur un aller-retour : la lumière part, se réfléchit, revient au même chronomètre. Personne n’a jamais chronométré un aller simple — il faudrait deux horloges distantes, et pour les accorder il faut déjà supposer quelque chose sur la vitesse du signal qui les accorde. Reichenbach l’a formulé dès 1928 : attribuer une vitesse au trajet aller relève d’une convention de simultanéité, non d’une mesure.
Ce que 1983 a fixé, c’est donc le taux de change moyen sur un circuit fermé. Que la lumière aille aussi vite dans les deux sens n’est pas un résultat d’expérience mais le choix le plus commode — et savoir si ce choix est vraiment libre est, depuis un demi-siècle, l’une des controverses les plus tenaces de la philosophie de la physique. Débattu
La redéfinition de 1983 et la valeur exacte de c ne font l’objet d’aucun débat : ce sont des décisions métrologiques, documentées et datées. Ce qui reste ouvert, c’est le statut de la vitesse « aller simple » — Malament (1977) soutient que la synchronisation standard se déduit de la seule structure causale, Sarkar et Stachel (1999) contestent l’un de ses axiomes. Ce carnet consacrera un second volet à ce procès.
Sources. Bureau international des poids et mesures, Résolution 1 de la 17e CGPM (1983), abrogée par la Résolution 1 de la 26e CGPM (2018), en vigueur depuis le 20 mai 2019. Résolution 2 de la 15e CGPM (1975), valeur recommandée. Résolution 1 de la 13e CGPM (1967/68) pour la seconde ; Résolution 6 de la 11e CGPM (1960) pour la définition au krypton 86. Evenson, K. M., Wells, J. S., Petersen, F. R., Danielson, B. L., Day, G. W., Barger, R. L. & Hall, J. L., « Speed of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser », Physical Review Letters 29, 1346–1349 (6 novembre 1972), DOI 10.1103/PhysRevLett.29.1346. Sur la conventionnalité : Reichenbach, H., Philosophie der Raum-Zeit-Lehre (Berlin, de Gruyter, 1928) ; Malament, D., « Causal Theories of Time and the Conventionality of Simultaneity », Noûs 11(3), 293–300 (1977) ; Anderson, R., Vetharaniam, I. & Stedman, G. E., « Conventionality of synchronisation, gauge dependence and test theories of relativity », Physics Reports 295(3–4), 93–180 (1998), DOI 10.1016/S0370-1573(97)00051-3.
Prolonger la lecture
L’espace-temps, la constante c et la flèche des heures
Le dossier L’Étoffe du Temps, deuxième volume de la collection L’Univers dévoilé, reprend ce basculement en détail : pourquoi 1983, comment c départage ce qui est reliable de ce qui ne l’est pas, et les récits concurrents sur la nature du temps — sans une seule équation dans le corps du texte.