Théorie de la relativité

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L'addition vectorielle des vitesses est un fait d'expérience. Ainsi, par rapport à un spectateur immobile, une personne se déplaçant sur un tapis roulant en sens inverse fait du surplace. À l'arrêt, elle se déplacera avec le tapis. Enfin, les deux vitesses s'ajoutent lorsque le marcheur et le tapis vont dans le même sens.

Mais qu'en est-il de la vitesse de la lumière ? s'ajoute-t-elle à la vitesse de l'objet qui la produit ?

Grâce à leur interféromètre, Albert Michelson et Edward Morley démontrent, en 1887, que non. La célérité de la lumière est constante !
Pour expliquer cela, le mathématicien et physicien irlandais George Fitzgerald suppose que les corps se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière se contractent dans la direction de leur mouvement.

Henri Poincaré écrit en 1902 : «L'espace absolu et le temps absolu ne sont pas des conditions qui s'imposent à la mécanique.»

Albert Einstein énonce en 1905 : «La vitesse de la lumière est la même dans tous les repères en translation uniforme.» C'est un principe de sa théorie de la relativité restreinte. Cette théorie aboutit à deux résultats surprenants : la contraction des longueurs, déjà supposée par Fitzgerald, et la dilatation du temps. Si on observe des particules animées de vitesses extrêmes, le temps semble passer plus lentement. De deux particules instables produites au même instant, la plus lente se désintégrera bien avant la plus rapide. La masse d'une particule doit alors être considérée comme son énergie au repos. On peut donc transformer la masse en énergie.
C'est le principe de fonctionnement des étoiles et de l'énergie nucléaire, que ce soit pour la bombe atomique ou la production d'électricité dans les centrales.
En généralisant le principe de relativité, Einstein invente en 1915 une nouvelle théorie de la gravitation, selon laquelle les rayons lumineux sont déviés par les masses. Ainsi, pour un observateur terrestre, la position apparente d'une étoile n'est pas sa position réelle. Ce phénomène peut être mis en évidence lors d'une éclipse.

La géométrie de l'espace est définie par la trajectoire des rayons lumineux : l'espace est courbe. Les mouvements des astres sont déterminés par cette courbure.

Auteur : Bernard Pire