La mécanique classique, sous la forme mathématique rigoureuse que lui a donnée Newton, repose sur les deux concepts fondamentaux d'espace et de temps absolus : un événement ponctuel est parfaitement déterminé lorsqu'on connaît sa position dans l'espace, identifié à l'espace euclidien à trois dimensions, et sa date. Mais ces notions sont théoriques : la détermination d'un point de l'espace par ses coordonnées dépend du choix préalable d'un système de référence considéré comme absolu, et la détermination de la date d'un événement suppose une notion intuitive de temps absolu sur lequel des observateurs différents peuvent se mettre d'accord. La théorie électromagnétique de Maxwell allait matérialiser cet espace géométrique absolu par la notion d'éther, substratum universel pour tous les phénomènes physiques.
Avec l'analyse critique faite par Einstein, dans son mémoire de 1905, des méthodes de mesure des longueurs et du temps, avec la théorie de la relativité restreinte qui en découle, le temps et l'espace perdent leur statut jusqu'alors indiscuté. L'équivalence entre deux observateurs qui sont en mouvement relatif uniforme implique qu'il n'y a pas d'espace absolu ; de plus, les observations spatio-temporelles de deux tels observateurs étant reliées par la transformation de Lorentz, qui considère de manière tout à fait semblable les coordonnées et la variable temps, chaque observateur possède sa propre échelle de temps et il n'y a plus de simultanéité universelle. Cette multiplicité des temps, jointe à l'absence d'un système de référence absolu, a conduit Minkowski à la conclusion qu'on ne peut plus considérer l'espace et le temps comme des notions indépendantes ayant chacune une signification physique objective : « Seule une sorte d'union des deux peut conserver une réalité indépendante. » Les intervalles de temps Δt et Δt′ et les distances (Δx, Δy, Δz) et (Δx′, Δy′, Δz′) qui séparent deux événements diffèrent pour des observateurs équivalents, mais restent liés par la relation d'invariance :
Si l'on représente un é […]
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