RELATIVITÉ GÉNÉRALE

Articles principaux

• PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF

  • Écrit par Pierre LÉNA
  • 2 065 mots
  • 3 médias

  L’existence d’objets ultradenses, appelés trous noirs, est une prédiction de la relativité générale, théorie physique formulée par Albert Einstein en 1915 et qui relie l’espace-temps aux masses qu’il contient. Les trous noirs, dont le premier fut mis en évidence en 1971, sont...

• RELATIVITÉ - Relativité générale

  • Écrit par Thibault DAMOUR, Stanley DESER
  • 10 516 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'électromagnétisme...

Articles associés

• ANTIMATIÈRE

  • Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
  • 6 099 mots
  • 4 médias
  ...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 dépend légèrement de la force de gravitation qu'il...

• ASTROMÉTRIE

  • Écrit par Jean KOVALEVSKY
  • 5 730 mots
  • 9 médias
  Il faut parfois aussi tenir compte de la déviation des rayons lumineux par des corps massifs. Prévue par la théorie de la relativité générale, cette déviation a pour effet d'écarter la direction apparente de l'étoile du Soleil et vaut :

  

  où θ est l'angle entre l'astre et le Soleil.

• BIG BANG

  • Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
  • 2 229 mots
  • 4 médias
  Dèsles premières décennies du xx ^e siècle, la cosmologie se place d'emblée sous le signe de la relativité générale. Tous les cosmologistes sont déjà d'accord (ce qui est toujours le cas aujourd'hui) pour déclarer qu'un modèle cosmologique, qui représente notre Univers, doit être construit...

• COSMOLOGIE

  • Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
  • 8 184 mots
  • 6 médias
  La relativité générale joue un rôle encore plus fondamental que la relativité restreinte, car elle permet de concevoir une géométrie propre de l'Univers. Dans la physique non relativiste, la géométrie est très simple (elle est dite euclidienne : c'est celle que nous apprenons à l'école, où les...

• DÉCOUVERTE DES IMAGES GRAVITATIONNELLES

  • Écrit par James LEQUEUX
  • 248 mots

  La théorie de la relativité générale prévoit que la lumière est défléchie lors de son passage près d'une importante concentration de masse. Cet effet a été observé pour la première fois le 29 mai 1919, par Arthur Stanley Eddington, au cours d'une éclipse totale...

• DICKE ROBERT H. (1916-1997)

  • Écrit par Jean AUDOUZE
  • 694 mots

  Parmi les astrophysiciens, Dicke occupe une place exceptionnelle : alors que la plupart d'entre eux se spécialisent dans l'observation du ciel et l'interprétation des données ainsi accumulées, il a fait progresser la science la plus fondamentale, en particulier les théories de la gravitation, en...

• ÉCLIPSE SOLAIRE DU 29 MAI 1919

  • Écrit par Pierre LÉNA
  • 1 175 mots
  • 2 médias
  La relativité restreinte, publiée en 1905 par Albert Einstein, généralise le principe selon lequel tout mouvement uniforme et rectiligne n’est pas absolu, mais relatif au système depuis lequel il est observé (référentiel). Pour conserver cette relativité du mouvement, le prix à payer est la disparition...

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

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 846 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...

• EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

  • Écrit par Michel PATY
  • 5 714 mots
  • 7 médias
  Dès 1907, Einstein se posa le problème de la généralisation du principe de relativité aux mouvements quelconques, qui obligeait à reformuler la théorie de la gravitation. Selon la loi de Galilée de la chute des corps, l'accélération due à la pesanteur ne dépend pas de la nature du corps, ce...

• ESPACE, mathématique

  • Écrit par Jean-Marc SCHLENKER
  • 1 469 mots
  Lorsque Albert Einstein publie en 1915 sa théorie de la relativité générale, la géométrie de Riemann en constitue le fondement. La relativité générale postule que l'attraction gravitationnelle est le produit d'une déformation de la structure de l'espace-temps, décrite par une...

• ESPACE-TEMPS

  • Écrit par Universalis, Jean-Pierre PROVOST, Marie-Antoinette TONNELAT
  • 5 238 mots
  • 5 médias
  La relativité générale introduit un espace-temps toujours quadridimensionnel mais non euclidien. Il s'agit en effet d'un espace-temps de Riemann, qui se distingue de l'espace-temps de Minkowski (dit espace-temps « plat ») par la présence d'une courbure.

• EXOPLANÈTES - Méthodes de détection

  • Écrit par Anne-Marie LAGRANGE
  • 2 567 mots
  • 7 médias
  ...est fondée sur l’analyse de la lumière reçue d’un objet situé en arrière-plan du système planétaire en question. Elle repose sur une application de la relativité générale (Einstein, 1915) : lorsqu’un corps de masse M (déflecteur) se situe à une distance – projetée sur le ciel – b (paramètre...

• GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE

  • Écrit par Brandon CARTER
  • 7 852 mots
  • 3 médias
  ... espace-temps. La façon la plus simple d'y parvenir fut mise en évidence pour la première fois par Einstein lui-même dans sa théorie de la relativité générale en 1915. Bien que de nombreuses autres solutions aient été proposées depuis lors, elles sont toutes beaucoup plus compliquées, ou se...

• HAWKING STEPHEN WILLIAM (1942-2018)

  • Écrit par Universalis, Simon MITTON
  • 2 203 mots
  • 1 média
  ...exclusivement sur une théorie de la totalité. Il existe en physique quatre interactions fondamentales : la gravitation – qui est décrite par la relativité générale –, la force électromagnétique et les forces nucléaires forte et faible. Les physiciens avaient réussi à élaborer une théorie unique...

• INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle

  • Écrit par Alain KARASIEWICZ, Marie-Antoinette TONNELAT
  • 1 732 mots
  • 2 médias
  ...newtonienne. Espace et temps sont intimement liés et constituent ensemble un cadre d'espace-temps dans lequel se situent les « événements ». L'idée centrale de la relativité générale est de considérer les phénomènes gravitationnels comme une simple conséquence du fait que l'...

• INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 554 mots
  ...théorie du tout » que les théoriciens les plus utopiques rêvaient d’inventer leur échappe toujours. Les théoriciens ne sont pas parvenus à « quantifier » la théorie de la relativité générale, malgré de nombreux efforts, et tout porte à croire qu’un formalisme différent est nécessaire. Comment peut-on envisager...

• LENTILLE GRAVITATIONNELLE

  • Écrit par James LEQUEUX, Bernard PIRE
  • 651 mots
  • 1 média

  La relativité générale prévoit que l'espace-temps est déformé au voisinage d'une concentration importante de masse. Par conséquent, la lumière ne se propage plus en ligne droite, ce qui produit par exemple un petit déplacement de l'image des étoiles lorsque le ...

• MÉCANIQUE CÉLESTE

  • Écrit par Bruno MORANDO
  • 5 319 mots
  • 4 médias

  Le but de la mécanique céleste est de prévoir, avec le plus d'exactitude possible et pour des époques aussi éloignées que possible dans le passé ou dans l'avenir, la position dans l'espace des corps célestes : planètes, satellites, étoiles...

  La mécanique céleste classique...

• MÉCANIQUE - Mécanique analytique

  • Écrit par Francis HALBWACHS, Jean-Marie SOURIAU
  • 3 222 mots
  • 1 média
  En relativité générale, on utilise des systèmes de quatre coordonnées quelconques x ¹, x ², x ³, x ⁴ ; l'action s'écrit :

  

  les g _μν pouvant s'interpréter comme les composantes d'un tenseur (tenseur métrique).

• MÉDAILLE D'OR DU CNRS 2017

  • Écrit par Pierre LÉNA
  • 1 493 mots
  • 2 médias
  Le 11 février 2016, aux États-Unis, la première observation directe d’ondes gravitationnelles avait été annoncée (l’événement observé étant noté GW150914, GW pour gravitational wave et 150914 correspondant à la date de détection, soit le 14 septembre 2015), un siècle après qu’Albert...

• MASSE, physique

  • Écrit par Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, Bernard PIRE
  • 3 531 mots
  ...différents corps sous l'action d'un champ gravitationnel, a servi de point de départ à Einstein pour construire sa théorie de la gravitation, dite relativité générale, sous forme géométrique : c'est en effet l'indépendance du mouvement gravitationnel d'un corps par rapport à sa propre masse qui permet...

• MASSE (notions de base)

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 437 mots
  • 1 média
  La théorie de la relativité générale lie la masse totale de l'Univers à son destin. En deçà d'une certaine valeur (appelée masse critique et correspondant à une densité actuelle de quelques masses de proton par mètre cube, soit de l'ordre de 10^—29 g/cm³), l'Univers est en...

• MONDE

  • Écrit par Jean LADRIÈRE
  • 5 242 mots
  ...et à n'importe quel moment du temps. Autrement dit, elle doit pouvoir décrire le champ de gravitation universel et suivre son évolution dans le temps. L'idée fondamentale de la relativité générale est de considérer que le champ de gravitation est déterminé par la structure de l'espace-temps...

• MOUVEMENT

  • Écrit par Françoise BALIBAR
  • 6 073 mots
  ...indifférente aux choses que représentait l'espace absolu de Newton, est en réalité déterminé par les masses qui s'y trouvent placées. La théorie de la relativité générale, élaborée à partir de cette idée, impose que la métrique, c'est-à-dire la géométrie de l'espace-temps, dépende de la répartition locale...

• MULTIVERS

  • Écrit par Aurélien BARRAU
  • 1 846 mots
  La relativité générale, description relativiste de la gravitation, joue un rôle central dans la compréhension globale de l'Univers. Elle conduit à penser une géométrie dynamique dont l'évolution est dictée par les corps qui s'y meuvent. Plus profondément, elle montre en fait que l'espace et le champ gravitationnel...

• NOTION DE COURBURE DE L'ESPACE-TEMPS

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 303 mots

  En 1912, selon ses propres termes, Einstein « travaille comme un fou au problème de la gravitation ». Il s'aperçoit que, dans le cas simplifié d'un champ statique, les équations du mouvement d'un point peuvent s'interpréter comme des équations de Lagrange issues d'un principe de...

• ONDES GRAVITATIONNELLES

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 6 012 mots
  • 6 médias
  Après avoir proposé en 1905 la relativité restreinte, une nouvelle cinématique permettant de décrire de façon cohérente les phénomènes physiques qui mettent en jeu des vitesses proches de celle de la lumière, Albert Einstein entreprit de généraliser le principe de relativité qui la sous-tend...

• ONDES, physique

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 3 134 mots
  L’interaction gravitationnelle est-elle, comme l’électromagnétique, transmise par des ondes ? La théorie de la relativité générale implique l’existence d’ondes gravitationnelles dont la propagation, à la vitesse de la lumière, apporte des modulations à la géométrie de l’espace-temps. La recherche...

• PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

  • Écrit par Roland OMNÈS
  • 9 425 mots
  • 8 médias
  Cette théorie est reprise et approfondie par Einstein pour constituer la relativité générale. Ce nouveau développement s'appuie sur les considérations essentielles suivantes :

• PREMIÈRE OBSERVATION D'UNE LENTILLE GRAVITATIONNELLE À L'ÉCHELLE D'UNE GALAXIE

  • Écrit par Pierre LÉNA
  • 1 300 mots
  • 1 média
  Albert Einstein a formulé la théorie de la relativité générale – encore dite théorie de la gravitation – en 1915. Elle relie la structure de l’espace-temps, définie par la relativité restreinte (1905), à la présence des masses qu’il contient. La représentation de cette relativité générale, donnée par...

• PREMIER MODÈLE D'UN UNIVERS EN EXPANSION

  • Écrit par Pierre LÉNA
  • 1 217 mots
  La relativité générale décrit la structure (ou géométrie) d’un espace-temps, généralement courbe (c’est-à-dire non euclidien), comme étant déterminée par la répartition et le mouvement de la matière que cet espace contient, qu’elle soit présente sous forme de masse ou d’énergie. Réciproquement,...

• PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2017

  • Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
  • 1 632 mots
  • 2 médias
  La théorie de la relativité générale assimile le champ gravitationnel des physiciens à la géométrie – plus précisément à la courbure – de l’espace-temps. Ce dernier possède des propriétés analogues à celles d’un milieu élastique. Il peut donc se déformer et les déformations de sa courbure...

• PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2020

  • Écrit par Françoise COMBES
  • 2 313 mots
  • 3 médias
  L'influence de Penrose aura été déterminante pour le renouveau des études concernant la théorie de la relativité générale au cours des années 1960 et la prise au sérieux de l'existence des trous noirs. Elle va notamment motiver K. Thorne, R. Weiss et B. Barish – futurs lauréats du prix Nobel de physique...

• PULSARS

  • Écrit par Jean-François LESTRADE
  • 2 601 mots
  • 4 médias
  ...revoir la théorie de la formation des pulsars mais, surtout, fournit un laboratoire extraordinaire pour tester la théorie de la gravitation d'Einstein, la relativité générale. En particulier, les chronométrages de haute précision des pulsars binaires PSR 1534+12 et PSR 1913+16 ont permis d'apporter la confirmation...

• TROUS NOIRS

  • Écrit par Jean-Pierre LUMINET
  • 11 306 mots
  • 13 médias
  Ce qu'on entend désormais par « trou noir » possède des propriétés non newtoniennes que seule la gravitation relativiste d’Einstein permet de modéliser. Le trou noir doit se comprendre non pas comme une masse qui attire tout avec une force irrésistible, mais comme une déformation extrême de la...

• UNIVERS

  • Écrit par Jean AUDOUZE, James LEQUEUX
  • 5 853 mots
  • 19 médias
  ...général un même objet avec le même âge que nous l'observons. La forme de la relation entre la distance et l'âge exprime la métrique de l'Univers. La relativité générale prévoit que cette métrique n'est pas euclidienne, et que sa forme dépend de la masse spécifique de l'Univers (masse qui doit inclure,...

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