Théorie de la relativité

La théorie de la relativité d'Albert Einstein est en fait deux théories distinctes : sa théorie spéciale de la relativité , postulée dans l'article de 1905, L'électrodynamique des corps en mouvement et sa théorie de la relativité générale , une expansion de la théorie antérieure, publiée sous le titre Le fondement de la théorie générale de la relativité en 1916. Einstein cherchait à expliquer les situations dans lesquelles la physique newtonienne pouvait échouer à traiter avec succès les phénomènes, et, ce faisant, proposait des changements révolutionnaires dans les concepts humains de temps, d'espace et de gravité.

La théorie spéciale de la relativité était basée sur deux postulats principaux : premièrement, que la vitesse de la lumière est constante pour tous les observateurs ; et deuxièmement, que les observateurs se déplaçant à des vitesses constantes devraient être soumis aux mêmes lois physiques. Suivant cette logique, Einstein a théorisé que le temps doit changer en fonction de la vitesse d'un objet en mouvement relative au cadre de référence d'un observateur. Les scientifiques ont testé cette théorie par l'expérimentation - prouvant, par exemple, qu'une horloge atomique tique plus lentement lorsqu'elle se déplace à grande vitesse que lorsqu'elle ne se déplace pas. L'essence de l'article d'Einstein était que l'espace et le temps sont tous deux relatifs (plutôt qu'absolus), ce qui était dit être vrai dans un cas spécial, l'absence de champ gravitationnel. La relativité était un concept étonnant à l'époque ; les scientifiques du monde entier débattaient de la véracité de la célèbre équation d'Einstein, E=mc2, qui impliquait que la matière et l'énergie étaient équivalentes et, plus précisément, qu'une seule particule de matière pouvait être convertie en une énorme quantité d'énergie. Cependant, étant donné que la théorie spéciale de la relativité n'était valable qu'en l'absence de champ gravitationnel, Einstein s'est efforcé pendant 11 années supplémentaires d'intégrer la gravité dans ses équations et de découvrir comment la relativité pourrait également fonctionner de manière générale.

Selon la théorie de la relativité générale, la matière provoque la courbure de l'espace. Elle postule que la gravitation n'est pas une force, telle que la conçoit la physique newtonienne, mais un champ courbe (une zone de l'espace sous l'influence d'une force) dans le continuum espace-temps qui est en fait créé par la présence de la masse. Selon Einstein, cette théorie pouvait être testée en mesurant la déviation de la lumière des étoiles voyageant près du soleil ; il affirmait à juste titre que la déviation de la lumière serait deux fois plus importante que celle attendue par les lois de Newton. Cette théorie expliquait également pourquoi la lumière des étoiles situées dans un champ gravitationnel fort était plus proche de l'extrémité rouge du spectre que celles situées dans un champ plus faible.

Pendant les trente dernières années de sa vie, Einstein a tenté de trouver une théorie des champs unifiée, dans laquelle les propriétés de toute la matière et de l'énergie pourraient être exprimées en une seule équation. Ses recherches ont été contrariées par le principe d'incertitude de la théorie quantique, selon lequel le mouvement d'une seule particule ne peut jamais être mesuré avec précision, car la vitesse et la position ne peuvent être évaluées simultanément avec un certain degré d'assurance. Bien qu'il n'ait pas pu trouver la théorie complète qu'il recherchait, le travail de pionnier d'Einstein a permis à d'innombrables autres scientifiques de poursuivre la quête de ce que certains ont appelé "le saint Graal des physiciens"."

Voir une introduction simple à la théorie de la relativité: