GRAVITATION
- 1. La mécanique du mouvement des corps célestes selon Ptolémée
- 2. Copernic, Kepler, Galilée : héliocentrisme et attraction
- 3. Les Principia de Newton et la formulation des lois de la gravité
- 4. La mesure de la constante de gravitation
- 5. Laplace, Lagrange, la découverte de Neptune et le triomphe de la gravitation newtonienne
- 6. Gravitation et le problème à n corps
- 7. Effondrement gravitationnel et destin des étoiles
- 8. La relativité générale : une nouvelle théorie de la gravitation
- 9. Les ondes gravitationnelles confirment la théorie de la relativité générale
- 10. Échec des théories de la gravitation ? La masse cachée (ou matière noire) de l’Univers
- 11. La gravitation quantique
- 12. Bibliographie
La relativité générale : une nouvelle théorie de la gravitation
La théorie de la relativité générale proposée en 1915 par Albert Einstein est une nouvelle théorie de la gravitation. Elle adopte un point de vue fondamentalement différent, en ne mettant pas les notions de force et d’attraction au centre de la description des effets gravitationnels comme le fait la physique newtonienne. Einstein propose de considérer que les objets massifs structurent l’espace, qui perd alors son caractère absolu. Dépassant les idées introduites quelques années plus tôt dans la construction mathématique de la « relativité restreinte », et qui unifiaient l’espace et le temps en un espace-temps quadridimensionnel (trois dimensions d’espace et une dimension de temps), Einstein donne un rôle dynamique à la géométrie de cet espace. S’appuyant sur les travaux que le mathématicien allemand Bernhard Riemann (1826-1866) avait développés dans sa thèse en 1854, il remplace l’espace euclidien – caractérisé par la propriété que le plus court chemin entre deux points est un segment de droite – par une structure « riemannienne », dont la métrique ressemble davantage à celle d’une surface sphérique qu’à celle d’une portion de plan. Selon cette approche, ce sont les corps massifs présents dans l’Univers qui modèlent et sculptent l’espace. Il s’ensuit que les « géodésiques » de cet espace, les courbes de « plus court chemin » parcourues par les rayons lumineux, ne sont plus des droites : la courbure acquise ainsi par l’espace fait que les rayons lumineux ne se déplacent pas en ligne droite à proximité des corps massifs. L’observation de la déviation des rayons lumineux issus d’étoiles alignées avec le Soleil lors des éclipses totales a démontré l’intérêt de cette description. Le phénomène de mirage gravitationnel, qui multiplie les images d’un astre lointain, est une autre conséquence de la déviation des rayons lumineux.
La théorie de la relativité générale ne contredit pas la théorie de Newton, mais la complète plutôt en ne la modifiant de façon significative que dans des situations exceptionnelles. Sa complexité mathématique ne la rend accessible qu’à une petite fraction des physiciens. Par ailleurs, les difficultés inhérentes à toute étude expérimentale d’un effet gravitationnel se conjuguent aux incertitudes liées à l’usage d’un formalisme qui se plie difficilement à l’art des approximations successives grâce auxquelles un physicien théoricien prédit habituellement le résultat d’une mesure.
- 1. La mécanique du mouvement des corps célestes selon Ptolémée
- 2. Copernic, Kepler, Galilée : héliocentrisme et attraction
- 3. Les Principia de Newton et la formulation des lois de la gravité
- 4. La mesure de la constante de gravitation
- 5. Laplace, Lagrange, la découverte de Neptune et le triomphe de la gravitation newtonienne
- 6. Gravitation et le problème à n corps
- 7. Effondrement gravitationnel et destin des étoiles
- 8. La relativité générale : une nouvelle théorie de la gravitation
- 9. Les ondes gravitationnelles confirment la théorie de la relativité générale
- 10. Échec des théories de la gravitation ? La masse cachée (ou matière noire) de l’Univers
- 11. La gravitation quantique
- 12. Bibliographie
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Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
Classification
Pour citer cet article
Bernard PIRE. GRAVITATION [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Système de Ptolémée
Encyclopædia Universalis France
Système de Copernic
Encyclopædia Universalis France
Le système de Tycho Brahe
Hulton Archive/ Getty Images
Autres références
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GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE
- Écrit par Brandon CARTER
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Si l'on excepte la théorie classique de l'électromagnétisme, introduite bien plus tard par James Clerk Maxwell (1865), aucune théorie physique d'expression aussi simple que la loi du carré inverse de la distance, de Newton (1687), n'a jamais été aussi féconde. Si on laisse de côté quelques...
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- Écrit par Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
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ANTIMATIÈRE
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Indirectement, cette mesure de masse inerte, test de la symétrie matière-antimatière CPT, est aussi sensible aux effets gravitationnels. En effet, selon les principes qui sont à la base de la relativité générale, le temps propre ou, si l'on veut, l'horloge interne du proton et de l'antiproton... -
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...à partir des lois de Kepler, Newton remonte à la cause première, la loi initiale qui provoque le mouvement des planètes et aboutit à la loi de la gravitation universelle : « Deux corps quelconques s'attirent en raison directe de leurs masses, et en raison inverse du carré de la distance de leur... - Afficher les 72 références
Voir aussi
