La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein

Publié le - Mis à jour le 15-02-2016

La gravité est la force de la nature qui nous est la plus familière. Responsable de la chute des corps et du mouvement des astres, elle est mise en équation pour la première fois par isaac newton en 1687, avec sa célèbre loi de l’attraction universelle.

Le succès de sa théorie est tel qu’elle reste essentiellement indiscutée jusqu’au début du xxe siècle, et permettra de prédire avec une grande précision les mouvements de nombreux corps, qu’il s’agisse de la trajectoire des boulets de canon ou de celle des planètes du système solaire. Et pourtant, une petite imperfection subsiste dans la théorie de Newton : la planète Mercure, la plus proche du Soleil, semble ne pas vouloir obéir exactement à la loi de l’attraction universelle.

theorie relativitel’image classique souvent utilisée par les physiciens pour figurer la théorie de la relativité générale est celle d'un drap tendu. ce drap représente l'espace-temps, et est susceptible de se déformer en présence d’une grande masse. si une petite masse est posée au voisinage du drap déformé, elle peut alors glisser en suivant la pente et se trouver attirée vers la grande masse, comme si une force d'attraction existait entre elles.

La situation en reste là jusqu’en 1915, année où Albert Einstein publie sa célèbre théorie de la relativité générale. Cette théorie prétend elle aussi décrire la manière dont les corps peuvent s’attirer, mais en se fondant sur une idée radicalement différente. Newton décrivait l’attraction de la pomme par la Terre au moyen d’une force immatérielle. Einstein propose un autre mécanisme : la Terre déforme l’espace temps autour d’elle, et c’est à cause de cette déformation que la pomme se trouve attirée. Cette conception peut paraître abstraite, mais on peut se la représenter à l’aide d’une analogie souvent utilisée par les physiciens : celle d’une boule de pétanque posée sur un drap tendu. La présence de la boule déforme le tissu et, si l’on pose une petite bille sur le drap, celle-ci s’approche de la boule en suivant la courbure du drap. Il ne s’agit là que d’une image pratique, mais elle illustre le principe fondamental de la théorie d'Einstein : les masses s’attirent en déformant l’espace-temps.

Il est important de comprendre que, comme souvent en sciences, une nouvelle théorie ne signifie pas que l’autre est à jeter aux oubliettes ! Si on applique la relativité générale d'Einstein aux mouvements des pommes qui tombent, elle nous donne des résultats identiques à la loi de l’attraction universelle de Newton. Ce n’est que lorsqu’on considère des attractions gravitationnelles très fortes que la théorie d’Einstein surpasse celle de Newton : son premier succès est justement de prédire correctement le mouvement de Mercure, cette planète qui n’obéit pas bien à la loi de Newton du fait de sa grande proximité avec le Soleil.

 

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