RELATIVITÉ Relativité restreinte
- 1. Historique
- 2. Les postulats de la relativité
- 3. Les transformations de Lorentz
- 4. Dilatation du temps et contraction des longueurs
- 5. Simultanéité
- 6. Espace-temps et quadrivecteurs
- 7. Quantité de mouvement et énergie
- 8. L'équivalence masse-énergie
- 9. Champs électriques et magnétiques
- 10. Bibliographie
Champs électriques et magnétiques
La théorie de la relativité impose que les champs électriques et magnétiques créés par une distribution de charges sont deux aspects différents d'un même phénomène. Les équations de Maxwell qui unifient l'électromagnétisme étaient déjà de fait conformes à la relativité restreinte, et le paramètre c qui y décrit la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques y apparaissait bien comme indépendant du choix d'un référentiel. Un exemple simple permet d'illustrer à quel point il convient beaucoup mieux de parler de champ électromagnétique que de séparer ses composantes électriques et magnétiques. Prenons un condensateur formé de deux plaques parallèles, chargées et immobiles. En considérant la situation à partir d'un référentiel lié à ce système, on peut affirmer qu'il existe un champ électrique perpendiculaire aux plaques. Pourtant, si on l'observe en référence à un repère en mouvement (parallèlement aux plaques et de vitesse constante), on doit considérer que les charges réparties sur les armatures se déplacent et forment donc un courant électrique qui donne naissance à un champ magnétique parallèle aux plaques mais perpendiculaire au mouvement. De plus, la contraction de la longueur de la plaque a pour conséquence une augmentation de l'intensité du champ électrique par un facteur γ. On peut vérifier que cette variation de perspective ne modifie pas les conséquences mesurables, par exemple la trajectoire physique d'une particule chargée qu'on aurait placée entre les deux plaques. Ainsi, appeler un phénomène électrique ou magnétique n'est qu'une question de point de vue. Mathématiquement, on a bien affaire à un objet unique, en fait un tenseur à deux indices dans un espace à quatre dimensions.
Les conséquences de la relativité restreinte ont donné lieu à de multiples vérifications expérimentales indirectes, et sa pertinence dans la description des phénomènes mettant en jeu de grandes vitesses ne fait plus de doute. Il n'en reste pas moins que ses concepts continuent d'étonner. Albert Einstein disait lui-même que : « quiconque aura vraiment compris la théorie de la relativité pourra difficilement éviter d'être captivé par sa magie ».
- 1. Historique
- 2. Les postulats de la relativité
- 3. Les transformations de Lorentz
- 4. Dilatation du temps et contraction des longueurs
- 5. Simultanéité
- 6. Espace-temps et quadrivecteurs
- 7. Quantité de mouvement et énergie
- 8. L'équivalence masse-énergie
- 9. Champs électriques et magnétiques
- 10. 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. RELATIVITÉ - Relativité restreinte [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Autres références
-
THÉORIE DE LA RELATIVITÉ, en bref
- Écrit par Bernard PIRE
- 175 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...
-
ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
- 6 931 mots
- 4 médias
...les spéculations hardies et l'analyse critique rigoureuse, fut nécessaire pour élaborer cette théorie. Le début du siècle vit naître la théorie de la relativité, qui modifie notre conception de l'espace et du temps, établit l'équivalence entre masse énergie, et corrige la mécanique classique lorsque... -
ATOME
- Écrit par José LEITE LOPES
- 9 140 mots
- 13 médias
...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 xxe siècle, à la... -
CONTINU & DISCRET
- Écrit par Jean-Michel SALANSKIS
- 7 672 mots
...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'apparition des deux grandes théories « révolutionnaires » du début de ce siècle : larelativité et la mécanique quantique. -
COSMOLOGIE
- Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
- 9 300 mots
- 6 médias
...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 celui de la relativité restreinte, dépassait la simple introduction de la notion d'expansion,... - Afficher les 44 références
Voir aussi
- CHAMP ÉLECTRIQUE
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- NOYAU ATOMIQUE
- CONSERVATION LOIS DE, physique
- REPÈRES ou RÉFÉRENTIELS, mécanique
- MICHELSON-MORLEY EXPÉRIENCE DE
- COORDONNÉES, physique
- TEMPS, physique
- VITESSE
- CHAMP ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- SCIENCES HISTOIRE DES, XXe et début du XXIe s.
- SCIENCES HISTOIRE DES, XIXe s.
- FISSION NUCLÉAIRE
- MASSE PERTE DE
- LONGUEUR, mathématiques
- SIMULTANÉITÉ
- LORENTZ TRANSFORMATIONS DE
- VITESSE DE LA LUMIÈRE
- DÉFAUT DE MASSE
- FUSION NUCLÉAIRE
- RELATIVITÉ RESTREINTE
- EINSTEIN RELATION D'
- ÉNERGIE CINÉTIQUE
- QUANTITÉ DE MOUVEMENT
- ÉNERGIE DE MASSE
- PHYSIQUE HISTOIRE DE LA