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Relativité restreinte

La relativité restreinte

   Catégorie : matière et particules
Mise à jour 01 juin 2013

La relativité restreinte a révolutionné notre vision du monde, le mouvement provoque un ralentissement du temps. La relativité restreinte va remettre en cause l'existence de l'éther et relativiser le caractère absolu de l'espace et du temps.
La relativité galiléenne dit que le mouvement dépend du référentiel où on le mesure, c'est à dire qu'il est différent selon le mouvement de l'observateur.
En effet, un observateur au sol qui voit passer un avion, n'a pas la même perception de la vitesse de l'avion qu'un pilote volant  à côté, dans un autre avion.  Selon cette théorie, un homme au sol et un pilote d'avion devraient voir les rayons de lumière voyager à des vitesses différentes. A l'extrême, un avion volant à la vitesse de la lumière devrait voir la lumière faire du sur place.
Une lumière qui ne bouge pas !

Einstein ne pouvait le concevoir.
La lumière définie par Maxwell, est considérée depuis 1840, comme une onde, tel le son qui se propage dans l'air. Mais si l'on fait disparaitre l'air, le son disparait.
Les physiciens du 19è siècle inventent alors l'éther, substrat immatériel qui sert de support dans le vide pour véhiculer la lumière. La relativité restreinte va remettre en cause l'existence de l'éther.
De plus, pour Einstein, il est vraisemblable que la lumière ait toujours la même vitesse, il s'intéressa donc aux publications de Michelson et Morley.
Si la vitesse de la lumière est toujours constante, deux observateurs qui ont des mouvements différents, doivent enregistrer pour un photon, une vitesse et une distance parcourue identiques. Or ce n'est pas ce qu'on observe.
A la fin du 19è siècle, deux physiciens, Albert Abraham Michelson (1852-1931) et Edward Williams Morley (1838-1923) cherchent à déterminer ce flux de l'éther, en mesurant la vitesse de la lumière.

 

La vitesse de la lumière doit être différente compte tenu du mouvement de la Terre dans l'espace.
Les deux scientifiques s'attendaient à mesurer une variation, même minime de cette vitesse, mais le résultat fut surprenant, tous les rayons de lumière avaient la même vitesse.
La lumière ne respecte donc pas la loi de la composition des vitesses. Au début du 20è siècle, une nouvelle définition de cette lumière s'impose, Albert Einstein saisit sa chance en 1905, il trouve qu'il y a une incompatibilité entre les équations de Maxwell et les hypothèses de Planck. Il fallait des petits grains (quanta) de lumière pour que les hypothèses de Planck soient correctes, et il conclut en énonçant que la lumière se comporte à la fois comme une onde et un flux de particules.
Einstein va rompre avec la physique newtonienne.
Einstein revoit le postulat d’un espace et d’un temps absolus, tels que définis par la mécanique de Newton.
C'est seulement lorsque des objets passent à grande vitesse, en ligne droite à côté de l'observateur, qu'ils rétrécissent et que les horloges ralentissent. Le temps et l’espace sont donc relatifs.
Einstein édifie ces deux concepts que sont l’espace et le temps. Einstein a redéfini certaines lois de la nature, mais sa théorie a des limites, c'est pour cela qu'elle s'appelle théorie de la relativité restreinte.
De nombreux historiens des sciences rappellent le travail des prédécesseurs, Hendrik Antoon Lorentz et Henri Poincaré en ce qui concerne la relativité restreinte. L’apport exact d’Einstein, par rapport à Henri Poincaré et quelques autres physiciens, fut controversé.

nota : Ce n'est qu'en 1920, que les grains élémentaires de lumière "quanta" furent appelés, "photons".

 montres molles de Dali

Image : Les célèbres "montres molles" de Salvador Dalí,  dans son tableau, La Persistance de la mémoire (1931).
Les montres molles représentent sa hantise de la mort, comme la mollesse du temps, elles sont le résultat d'une réflexion que se faisait le Maitre sur le "dur et le mou". Un soir de migraine, ayant terminé le diner, il resta à observer le camembert mou qui trainait dans son assiette. Malgré sa migraine il se mit à son chevalet et peignit ce chef d’œuvre en deux heures, seulement.

« Il est absolument possible qu'au delà de ce que perçoivent nos sens, se cachent des mondes insoupçonnés. » Albert Einstein prix Nobel en 1921.

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