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La théorie de la relativité a 100 ans cette année : tout ce qu’on lui doit

Après 8 ans de travail, de recherches, de calculs et d'études, Albert Einstein présente à la communauté internationale sa théorie de la relativité générale. Une proposition scientifique révolutionnaire qui modifia en 1915 notre rapport au temps et à l'espace, contredisant les modèles de Newton et de Kant qui prévalaient jusque-là.

Fondement de la physique

Publié le - Mis à jour le 20 Mars 2015
La théorie de la relativité a 100 ans cette année : tout ce qu’on lui doit

La théorie de la relativité a été énoncée il y a 100 ans. Crédit DR

Atlantico : La théorie de la relativité générale fête ses 100 ans cette année. Globalement, qu'a pu nous apporter cette théorie, en quoi nous a-t-elle permis de mieux comprendre le monde ?

Aurélien Barrau : La relativité générale est certainement l’une des propositions scientifiques les plus importantes et les plus révolutionnaires de l’histoire.

Comme la théorie de l’évolution dans le domaine des sciences de la vie (cette dernière constitue d’ailleurs certainement un cadre plus fiable et plus incontestable encore), elle est une avancée majeure dans notre compréhension du réel.

Que dit-elle ? Que l’espace et le temps ne sont plus, comme le supposaient Newton ou Kant, des structures figées. L’espace n’est plus le lieu dans lequel se déploient les phénomènes : l’espace devient lui-même un phénomène ! Voilà la grande découverte d’Einstein : L’espace et le temps sont des entités dynamiques, ils sont soumis à une évolution comme les autres processus de l’Univers. En un certain sens, l’espace et le temps ne sont pas différents des autres "objets" du monde, c’est une unification remarquable !

La relativité générale nous apprend qu’il n’existe aucune "trame de fond" immuable et fixe dans laquelle nous nous trouverions. Même l’espace-temps se distord et se distend, il répond à la présence des corps, il bouge.

L’expansion de l’Univers, que nous l’observons effectivement, n’est pas un mouvement des objets dans l’espace : elle est une dilatation de l’espace lui-même. Les galaxies, pourraient-on dire, s’éloignent sans bouger ! C’est l’espace qui enfle entre elles.

En quoi a-t-elle pu compléter la théorie de la relativité restreinte, parue dix ans plus tôt ?

La relativité restreinte est déjà étonnante. Elle montre qu’il existe une vitesse indépassable qui ne provient pas des lois de la physique mais de la structure propre de l’espace-temps. L’espace et le temps sont indéfectiblement liés. Elle montre également que les voyages dans le futur sont possibles. Un enfant peut devenir plus vieux que ses propres parents dès lors que ces derniers sont soumis à une vitesse suffisante pendant un temps suffisant. Enfin, elle montre qu’il est possible (E=mc2) de transformer une propriété – l’énergie – en existence – la masse.

Mais la relativité générale va beaucoup plus loin en rendant l’espace-temps "plastique". Elle montre que le champ de gravité est l’espace-temps ! Nous vivons sur ou dans les champ gravitationnel qui, en quelque sorte, tient lieu d’espace et de temps.

 

Quelles autres théories ou hypothèses de l'époque concernant la gravité cet ensemble relativité générale-restreinte a-t-il remis en cause ?

Du point de vue pratique, pour l’essentiel des situations usuelles, la relativité générale n’apporte qu’une petite correction aux prédictions de la physique newtonienne. Mais du point de vue ontologique, c’est à dire quant à la nature profonde de ce qui est décrit, le changement est immense, presque radical ! Chez Newton, la Lune tourne autour de la Terre parce que la force de gravitation lui impose cette trajectoire. Chez Einstein, il n’y a plus de force gravitationnelle, la Lune avance en ligne droite dans l’espace courbé par la présence de la Terre ! La différence est immense.

 
Commentaires

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  • Par zouk - 16/03/2015 - 20:17 - Signaler un abus Relativité selon Einstein

    Cela fut une révélation révolutionnaire, reste (et ce n'est pas peu) à la réconcilier avec la physique quantique. Quand? Mais une théorie encore ne gestation y parviendra.... un jour. Mais aujourd'hui et maintenant quelle clarté dans cet exposé d'Aurélien Barrau.

  • Par Le gorille - 17/03/2015 - 00:44 - Signaler un abus Lune et avion : même combat !

    Comme la Lune, l'avion va tout droit...

  • Par jurgio - 17/03/2015 - 14:47 - Signaler un abus Un aspect d'une réalité qui nous échappe

    Tout est relatif, pourrait-on dire. J'ai le sentiment que s'efforcer de relier une formule mathématique à des phénomènes qu'elle n'explique pas est une erreur. Une usine à gaz en résulte en tous cas. Je pense qu'une chose est sûre : nous sommes prisonniers du temps. L'associer à l'espace est un pis-aller.

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Aurélien Barrau

Aurélien Barrau est professeur à l’Université Joseph Fourier, membre de l’Institut Universitaire de France et chercheur au Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie du CNRS.

Il a publié en mars 2013 Big Bang et au-delà - Balade en cosmologie (Ed. Dunod) qui explique, dans un langage clair et accessible, les dernières découvertes en cosmologie, et des Univers multiples paru chez Dunod en 2014.

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