ESPACE-TEMPS

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Espace, temps et mouvement

Les notions d'espace et de temps sont des notions considérées à tort comme familières. Aussi, quand les physiciens parlent d'espace-temps ou de relativité de l'espace et du temps, ce discours passe généralement pour être très abstrait, purement mathématique, ou réservé aux spécialistes de la physique de pointe. C'est que quatre siècles après l'énoncé des premières idées relativistes par Galilée, nos idées « spontanées » sont encore restées très « aristotéliciennes » avec la croyance ferme en un temps absolu et un espace absolu, les deux notions étant considérées comme tout à fait indépendantes. En réalité, ces idées sont fausses et on expose dans ce paragraphe à la fois les raisons expérimentales et les idées théoriques qui ont conduit les physiciens à modifier leurs conceptions sur l'espace et le temps.

L'idée qu'il faut abandonner à tout prix est celle d'un espace absolu. Chacun sait que, pour repérer la position d'un objet (à l'aide de trois coordonnées par exemple), il faut le situer par rapport à un ensemble d'autres objets, qui jouent le rôle de système de référence (référentiel spatial) : un tel référentiel peut être idéalisé par un système de trois axes de coordonnées avec une origine (repère cartésien). Pour éclairer la notion d'espace, observons que ce qu'on appelle couramment un « point fixe dans l'espace » n'est autre qu'un objet ponctuel dont les coordonnées spatiales dans un référentiel sont constantes, c'est-à-dire un objet au repos par rapport à ce référentiel. De même, un corps dont on dit qu'il se déplace « dans l'espace » est un corps dont les coordonnées dans le référentiel varient. La notion d'espace, comme celle de mouvement, est donc relative à un référentiel spatial (il n'y a qu'un cas où on est en droit de confondre les espaces relatifs à différents référentiels : celui où tout corps ponctuel au repos pour l'un l'est aussi pour les autres). Croire en un espace absolu consisterait à affirmer que la longueur Δl = [(Δx)2 + (Δy)2 + (Δz)2]1/2 d'un intervalle d'espace entre deux év [...]


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Pour citer l’article

Jean-Pierre PROVOST, Marie-Antoinette TONNELAT, « ESPACE-TEMPS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/espace-temps/