3. Applications
• Mécanique relativiste
Les résultats précédents peuvent s'étendre à d'autres problèmes ayant une structure analogue (principes variationnels portant sur des intégrales simples). Traitons le cas de la mécanique relativiste.
En relativité restreinte, on remplace l'intégrale d'action (16) par l'expression :

c étant la vitesse de la lumière (cas d'une particule libre de masse m) ou, en prenant le temps t comme paramètre :

Les équations de Lagrange montrent que le mouvement est encore rectiligne uniforme (avec une vitesse v inférieure à c) ; le théorème de Noether s'applique encore ; dans le cas des translations de temps, il permet de définir l'énergie relativiste E ; elle est encore égale au hamiltonien ; en partant du nouveau lagrangien − mc2√1 − r⃗2./c2, la formule (25) donne :

Le même traitement appliqué aux translations d'espace donne l'impulsion relativiste :

En relativité générale, on utilise des systèmes de quatre coordonnées quelconques x1, x2, x3, x4 ; l'action s'écrit :

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