Vulgarisons L'ESPACE-TEMPS

En 1915, tout le monde a parfaitement connaissance de la force de gravitation d'Isaac Newton. Sa théorie est utilisée par tous les scientifiques et philosophes. Par exemple, elle sert à déterminer la trajectoire de n'importe quel astre, rien que ça.

Sauf qu'à cette époque, un homme vint remettre en question sa théorie. C'est ce même homme qui a prouvé le comportement onde-corpuscule de la lumière (c'est-à-dire que la lumière se comporte à la fois comme une onde électromagnétique, et à la fois comme une émission de particules, appelées photons), mais ce n'est pas tout. Il a également prouvé l'existence des atomes et des molécules, mais il est surtout connu pour sa théorie de la relativité restreinte. Je parle bien sur d'Albert Einstein.

La théorie de la relativité restreinte est, à l'origine, mise en place par Galilée, parce que ce mec est complètement badass. En 1906, Einstein a reprit ces travaux et les a approfondi. Il en a déduit un phénomène qui paraît totalement impossible, mais qui est pourtant bien réel: la relativité du temps.

Selon lui, le temps est relatif à chacun, et c'est pour cela que l'on parle de dilatation du temps. Et oui ! Ce mec a prouvé que plus on allait vite, plus notre temps propre s'écoulait lentement ! En gros, on vieillit plus lentement dans un avion que sur terre. Et comme toute théorie a besoin d'une preuve scientifique pour être validée, ils en on fait l'expérience à l'aide d'horloges atomiques, extrêmement précises.

Ces horloges se basent sur les "battements" d'un atome de Césium, et ces battements correspondent à exactement la durée d'une seconde. Et c'est cela qui les différencie de nos montres, car ces dernières, avec le temps, vont présenter des infimes variations de durée, alors que notre horloge atomique ne variera pas d'une seconde en 13 milliards d'années, à savoir l'âge de l'univers !

Ils ont donc mit une horloge atomique dans un avion et une autre sur terre. Un fois que l'avion a fait son petit tour, ils ont comparé les deux horloges, et c'est là qu'ils ont vu que l'horloge de l'avion présentait un tout petit retard par rapport à celle restée sur terre.

Et c'est là que c'est intéressant, car c'est tout simplement la preuve qu'il est possible de voyager dans le futur ! Evidemment, quand on voyage en avion, on vieillit plus lentement, mais on parle de quelques millièmes de secondes. Mais admettons qu'on reprenne notre vaisseau qui voyage à la vitesse de la lumière, et que l'on aille faire un tour dans un autre système solaire. A ce moment-là, le temps sur Terre s'écoulera beaucoup plus vite que dans notre vaisseau.

Un film l'explique très bien : Interstellar. En effet, notre pote Matthew se pose sur une planète, loin de notre système solaire. Et sur cette planète, une heure représente 7 ans passés sur Terre ! D'ailleurs, petit spoil : quand Matthew revient sur Terre, il revoit sa fille, qui est du coup beaucoup plus vielle que lui ! Un parfait voyage dans le futur, mais à sens unique bien sur.

(Là c'est quand sa fille lui dit qu'elle a le même âge que lui..... Pas cool)

Einstein ne s'est pas arrêté là. Il a affirmé que le mouvement des corps n'étaient pas dus à une force, mais à une courbure de l'espace-temps. C'est la relativité générale. Par exemple, d’après Newton, la Terre tourne autour du Soleil car celui-ci exerce une force gravitationnelle sur notre planète. Pour Einstein, c’est une perturbation de l’espace-temps introduite par la masse du Soleil qui est à l’origine du mouvement de la Terre.

Pour mieux comprendre cette idée, faisons l'expérience suivante : l’espace, en relativité générale, peut être comparé à une sorte de tissu élastique. La présence d’une étoile peut être simulée en posant une pierre sur ce tissu. Celle-ci s’enfonce dans le tissu, le déforme et y crée une dépression.

Que se passe-t-il lorsqu’un corps plus petit passe à proximité de l’étoile ? Faisons rouler une bille sur le tissu : la trajectoire est d’abord une simple ligne droite, mais lorsque la bille passe à proximité de la pierre, elle pénètre légèrement dans la dépression. Elle est alors déviée de sa ligne droite et sa trajectoire se courbe. Sur ce tissu élastique, le mouvement de la bille n’est pas dicté par une force mais par la forme de l’espace ou plus précisément, par la courbure de celui-ci.

La vision du monde d’Albert Einstein est donc très différente de celle proposée par Isaac Newton. Néanmoins, la plupart du temps les deux théories donnent des résultats pratiquement identiques.... Sauf quand le champ de gravité est intense ! Cela ne s'applique pas pour la Terre, mais Mercure par exemple est plus proche du soleil, donc soumise à un champ de gravité plus fort. Et dans le cas de cette planète, les calculs de sa trajectoire selon la formule de Newton et la relativité d'Einstein ne sont pas les mêmes, sachant que ce sont ceux d'Einstein qui sont corrects, vérifiés expérimentalement. On en déduit donc que la relativité générale d'Einstein ne contredit pas la formule de Newton, mais vient plutôt l'améliorer, en particulier dans des champs de gravité intenses ! Et ça ne s'arrête pas là.

Contrairement à la formule de Newton, la relativité générale a permis de prouver l'existence de corps célestes tels que les trous noirs par exemple ! Mais la plus grande découverte d'Einstein, grâce à la relativité générale, est la théorie du Big Bang et l'expansion de l'Univers. Mais ces derniers sujets méritent un article à eux tous seul !

Voilà, maintenant vous connaissez ce qu'Einstein a réussi à prouver en 1915. Voyager dans le futur, ça fait rêver, non ?

Sources:

Futura Sciences

Astronomes

Astrofiles

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