RELATIVITÉRelativité restreinte

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Dilatation du temps et contraction des longueurs

Les équations de Lorentz impliquent que le mouvement a pour effet de dilater les intervalles d'un facteur γ. Cela ne signifie pas qu'un voyageur dans une fusée se sent vieillir moins vite lorsque son véhicule a une vitesse élevée par rapport à la Terre, ni que des horloges en mouvement retardent comme si leur mécanisme était grippé par un effet dû à la vitesse. Le premier postulat affirme même exactement le contraire, pourvu que la vitesse de la fusée ou celle des horloges soit constante. La signification de cette dilatation des temps apparaît lorsqu'un observateur lié à la Terre regarde vieillir le spationaute. Prenons un autre exemple dans le domaine de la physique nucléaire. Les noyaux du phosphore 30 se désintègrent avec une demi-vie de deux minutes et demie. Cela signifie qu'un physicien, dans son laboratoire, verra la moitié d'une quantité donnée de ce produit se transmuter en une autre espèce (un isotope) en deux minutes et demie. Supposons maintenant que ces noyaux se propagent dans un synchrotron à une vitesse de quelque 260 000 km/s (soit un β égal à 0,866 et une valeur de γ de 2). Ce n'est qu'au bout de cinq minutes, pour le chronomètre du physicien demeuré immobile, que la moitié des noyaux se seront désintégrés. Des tests très précis ont été effectués avec des particules instables (des muons) présentes dans les rayons cosmiques qui bombardent sans arrêt la Terre, avec des vitesses correspondant par exemple à γ = 100 ; on a bien observé l'étrange comportement prédit par la cinématique relativiste : au lieu que la moitié d'entre eux se désintègrent pendant les six cents premiers mètres, les muons parviennent à parcourir 60 km avant de se désintégrer spontanément. On doit donc distinguer un temps propre lié au corps en mouvement et des temps « impropres » mesurés de façons différentes par différents observateurs.

Les mêmes formules de Lorentz impliquent une contraction des longueurs dans le sens de la propagation. Un calcul simple montre que la longueur d'un objet observée à partir d'un référentiel en mouvem [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 6 pages

Médias de l’article

Théorie de la relativité

Théorie de la relativité
Crédits : Encyclopædia Universalis France

vidéo

Henri Poincaré

Henri Poincaré
Crédits : AKG

photographie

Albert Einstein

Albert Einstein
Crédits : Encyclopedia Britannica

photographie

Afficher les 3 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Classification

Autres références

«  RELATIVITÉ  » est également traité dans :

RELATIVITÉ - Vue d'ensemble

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 1 769 mots
  •  • 1 média

La théorie de la relativité est souvent considérée comme l'exemple même des révolutions scientifiques qu'a connues le xxe siècle. On ne peut pourtant la comprendre que dans un cadre historique bien plus large, en remontant aux débuts mêmes de la science moderne. C'est en effet à Galilée, et non à Albert Einst […] Lire la suite

RELATIVITÉ - Relativité générale

  • Écrit par 
  • Thibault DAMOUR, 
  • Stanley DESER
  •  • 12 096 mots
  •  • 3 médias

En physique, le vocable « relativité » recouvre deux concepts très différents. Celui de relativité restreinte (qui a remplacé la relativité galiléenne) spécifie la structure cinématique de l'espace-temps. Cette structure, d'abord suggérée par l'étude de l' […] Lire la suite

THÉORIE DE LA RELATIVITÉ, en bref

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 176 mots
  •  • 1 média

Albert Einstein propose, en 1905, la théorie de la relativité restreinte comme un nouveau cadre pour décrire de façon cohérente les phénomènes physiques mettant en jeu des vitesses proches de celle de la lumière. En imposant l'universalité de la vitesse de la lumière, la relativité restreinte mène à une descrip […] Lire la suite

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
  •  • 6 912 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Antiatomes »  : […] En septembre 1995, une équipe de physiciens allemands et italiens utilisant un des accélérateurs du Cern, le complexe européen de physique des particules situé près de Genève, réalisèrent la fabrication de quelques antiatomes à partir des antiparticules du proton et de l'électron. Le dispositif expérimental tirait avantage de l'anneau d'accumulation d'antiprotons de basse énergie (le L.E.A.R., Lo […] Lire la suite

ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
  •  • 9 238 mots
  •  • 15 médias

Dans le chapitre « Influence de la théorie de la relativité et de la théorie des quanta sur la théorie atomique »  : […] Cependant que les travaux de Rutherford étaient publiés, deux théories, formulées quelques années auparavant, retenaient l'attention des physiciens : la théorie des quanta de Planck (1901) et la théorie de la relativité d' Einstein (1905). Les travaux de Poincaré, de Lorentz et d'Einstein conduisirent, au début du xx e siècle, à la découverte d'un énoncé très important, le principe de la relativ […] Lire la suite

CONTINU & DISCRET

  • Écrit par 
  • Jean-Michel SALANSKIS
  •  • 7 679 mots

Dans le chapitre « Jeu scientifique sur le continu et le discret »  : […] Conformément aux valeurs affectées par Kant au continu et au discret, la physique, science mathématique de la nature, se sert du continu et du discret pour modéliser le monde et comprendre la tension entre celui-ci et le discours qu'elle tient. L'interférence entre ce que dit la physique et le sens philosophique du continu, du discret et de leur opposition est devenue plus flagrante avec l'apparit […] Lire la suite

COSMOLOGIE

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
  •  • 9 328 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Univers relativiste »  : […] Reconnaître l'expansion de l'Univers constituait un pas conceptuel de taille. Il fallait en effet admettre de concevoir une géométrie munie d'une évolution propre, une notion tout à fait contradictoire avec l'idée d'espace absolu et rigide que la physique newtonienne considérait, et que seule permettait d'appréhender la théorie de la relativité générale. Mais l'impact de cette théorie, ainsi que […] Lire la suite

EDDINGTON ARTHUR STANLEY (1882-1944)

  • Écrit par 
  • Jacques MERLEAU-PONTY
  •  • 2 816 mots

Dans le chapitre « Les théories relativistes »  : […] Mais ces découvertes ne sont pas seules à contribuer à la célébrité d'Eddington ; il est aussi devenu l'un des plus notables parmi les théoriciens de la relativité, encore peu nombreux à l'époque. Tenu au courant dès 1916, par l'astronome hollandais Willem de Sitter, des plus récents mémoires d' Einstein, Eddington en mesure aussitôt la portée et il devient en quelques mois un défenseur et un prom […] Lire la suite

EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

  • Écrit par 
  • Michel PATY
  •  • 6 510 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « La formation d'un style scientifique »  : […] Dès ses premières recherches, Einstein développa un style propre, orienté avant tout vers une analyse des bases fondamentales des théories et du contenu physique des concepts en jeu dans les phénomènes considérés. Dans ses travaux de 1901 à 1904 sur la thermodynamique et la théorie cinétique, il s'interrogeait sur la signification physique de la probabilité W dans la formule de Boltzmann qui la […] Lire la suite

EINSTEIN ET LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE, LES CHEMINS DE L'ESPACE-TEMPS (J. Eisenstaedt)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 957 mots

Si les principes et les conséquences de la théorie de la relativité restreinte ont été souvent, et parfois de façon excellente, vulgarisés, la complexité mathématique de la théorie d'Einstein de la gravitation – appelée relativité générale – est telle qu'elle n'est appréciée que d'un petit nombre de scientifiques. Pourtant, comme l'affirme Jean Eisenstaedt, la relativité n'est certainement pas […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « RELATIVITÉ - Relativité restreinte », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 juin 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/relativite-relativite-restreinte/