Théorie de la relativité

Invention de Albert Einstein

Secteur Physique-chimie

Date 1905

Détails Contrairement à ce que l'on croit souvent, ce n'est pas Einstein qui le premier énonça les principes de la relativité, mais Galilée. Le savant italien fut en effet le premier à amener l'idée de "référentiel", et avec elle le fait que la notion de mouvement dépend de l'observateur. Ainsi, un observateur placé sur le soleil (référentiel système solaire) nous verrait évoluer à l'incroyable vitesse de 30 000 km/s, tandis que de notre côté (référentiel terrestre), nous aurions l'impression de ne pas bouger... Galilée énonça aussi le principe d'inertie, à savoir qu'une fois qu'un objet a reçu une force, celle-ci se conserve de manière infinie si rien ne s'oppose à son mouvement. Par exemple, si l'on lance une bille sur le sol, celle-ci doit continuer son mouvement à jamais. Seuls les frottements (de l'air, du sol) l'en empêchent. Galilée énonça aussi un autre principe, celui de la composition des vitesses. Ainsi, si une voiture qui roule à 47 km/h est poursuivie par une autre voiture dont le compteur affiche 50 km/h, alors la deuxième voiture se rapproche de la première à 3 km/h. En 1873, James Maxwell donnait la forme définitive de sa théorie de l'électromagnétisme. A cette époque, la lumière – qui est une onde électromagnétique – posait toutes sortes de problèmes. D'une part les savants du monde entier se disputaient pour savoir si c'était une particule ou une onde. D'autre part, elle semblait échapper au principe de composition des vitesses : qu'on aille dans la même direction que la lumière ou qu'on aille à sa rencontre, celle-ci semblait toujours évoluer à 300 000 km/s par rapport à l'observateur… Enfin, de la même manière que le son se propage dans l'air, la lumière devait bien se propager dans quelque chose, les physiciens inventèrent donc l'éther, un milieu dans lequel les étoiles devaient très certainement baigner. Cependant, l'éther était absolument indétectable, et il était censé avoir des propriétés très contradictoires. A l'aube du XXè siècle, la physique se trouvait donc dans une impasse : ses théories ne correspondaient plus du tout aux observations, et les scientifiques ne trouvaient pas de nouveau modèle théorique. La théorie de l'électromagnétisme semblait cohérente, mais elle ne fonctionnait pas conjointement avec la mécanique classique de Newton. En 1905, un jeune inconnu du nom d'Albert Einstein publia "Sur l'électrodynamique des corps en mouvement", un article qui allait révolutionner la physique et lui fournir un nouveau cadre théorique. Pour concilier l'électromagnétisme et la mécanique classique, le jeune Allemand de 26 ans posa une condition de départ : la vitesse de la lumière est la vitesse maximale possible, et elle ne dépend pas de la source qui l'émet : dans le vide, elle sera toujours de 300 000 km/s, même si elle est générée par un vaisseau spatial allant à 100 000 km/s. Il rangea au placard l'idée d'éther et trancha la question de la nature de la lumière : celle-ci, décréta-t-il, était à la fois une onde et une particule. Ces considérations l'amenèrent à repenser les notions d'espace et de temps et débouchèrent sur des conséquences surprenantes, mais logiques. Ainsi, Einstein déduisit que la notion de durée était relative au référentiel : si l'on synchronise deux montres sur Terre, qu'on envoie l'une d'entre elles dans l'espace, qu'on l'a fait revenir au bout d'un certain temps et qu'on la compare à la première montre, on verra que les deux heures affichées ne sont pas identiques, la montre voyageuse aura du retard par rapport à la montre restée sur Terre ! Autre conséquence, celle de la contraction des longueurs : si l'on prend une règle d'un mètre de long et qu'on la fait se déplacer par rapport à un observateur, alors celui-ci la verra plus courte : pour lui, elle pourra mesurer 90 centimètres. Ceci s'explique encore une fois par le fait que la règle et l'observateur ne sont pas dans les mêmes référentiels. La théorie de la relativité restreinte, énoncée en 1905, ne s'appliquait qu'aux référe

VOIR AUSSI : Einstein - Année 1905