ÉTHER

Un milieu matériel de référence

En dépit de ses étranges propriétés, l'éther semblait conserver un rôle indispensable : support des ondes électromagnétiques, il constituait un milieu matériel de référence. Les expériences d'optique mettaient immédiatement à notre portée ce milieu absolument immobile.

En effet, l'éther baigne les corps opaques et pénètre les corps transparents dans lesquels se propage la lumière. Si les milieux réfringents sont en mouvement, il peut rester immobile à l'intérieur ou bien, au contraire, être totalement ou partiellement entraîné par leur mouvement. La mesure de la vitesse de la lumière dans les milieux réfringents, vitesse qui résulte de la composition de la vitesse de la lumière dans l'éther et de celle de l'éther éventuellement entraîné, peut renseigner sur ce déplacement local de l'éther par rapport à l'éther intersidéral absolument immobile.

Déjà, l'étude des phénomènes d'aberration (l'image d'une étoile fixe décrit, au cours de l'année, une petite ellipse dans le plan focal d'une lunette) avait permis à Fresnel de prédire que l'éther, pénétrant un milieu réfringent mobile, devait être partiellement entraîné par ce mouvement. Si n est l'indice de réfraction du milieu réfringent, le coefficient d'entraînement possède, selon Fresnel, la valeur :

Bien entendu, dans le vide qui avoisine les corps réfringents (n = 1), le coefficient α est nul. C'est dire que l'éther n'est pas entraîné par le mouvement des corps qu'il baigne sans les pénétrer.

Cette propriété d'entraînement partiel (dans les milieux réfringents) et d'immobilité (à l'extérieur de ces milieux) comporte une importante conséquence : dans son mouvement annuel, la Terre se meut dans l'éther sans l'entraîner dans son mouvement. Des expériences d'optique devraient donc manifester le mouvement de la Terre par rapport à l'éther, c'est-à-dire détecter un « vent d'éther » soufflant dans le plan de l'écliptique. La vitesse de la Terre autour du Soleil (v = 30 km(s^-1) comparée à celle de la lumière s'exprime par le rapport :

Des termes, dits « du premier ordre en β », doivent pouvoir être mis en évidence au moyen d'expériences portant sur la propagation de la lumière dans les milieux réfringents. Par exemple, dans l'expérience de Martinus Hoek (1868-1869), la source et le récepteur sont liés au mouvement de la Terre mais la propagation de la lumière dans l'éther partiellement entraîné par le mouvement du milieu réfringent permet, en principe, de montrer le déplacement de la Terre à travers l'éther intersidéral non entraîné. Un résultat positif de l'expérience est normalement prévisible ; toutefois, puisqu'il s'agit du déplacement par rapport à un milieu universel immobile, on qualifie ce mouvement d'« absolu ». Tout se passe comme si l'éther constituait un milieu absolument au repos mis à la portée de notre expérience.

L'expérimentation en échec

Malheureusement, les résultats des très nombreuses expériences similaires effectuées au cours du xix^e siècle furent tous négatifs. Autrement dit, les effets d'un vent d'éther ne se manifestaient par aucun effet du premier ordre. Bientôt, on devait montrer que l'expression de l'entraînement partiel de l'éther, prévue par Fresnel, constituait la condition nécessaire et suffisante pour expliquer[...]