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    Relativité générale : comment l'espace-temps devint dynamique

    Relativité générale : comment l'espace-temps devint dynamique

    Avec la théorie de la relativité restreinte, EinsteinEinstein avait démontré le besoin de dépasser les concepts de temps et d'espace absolus, mais la substantifique moelle de la théorie ne devint réellement disponible que lorsque Minkowski découvrit l'existence du concept sous-jacent d'espace-temps.

    Ce nouveau cadre géométrique permit en effet d'exprimer de manière très condensée et naturelle les lois physiques vérifiant le principe de relativité, tout en simplifiant la recherche de nouvelles lois qui le fassent. Cependant, la généralisation du principe de relativité à tous les observateurs ainsi que la découverte d'une formulation relativiste de la théorie de la gravitation nécessitèrent d'aller encore plus loin dans cette révolution conceptuelle en renonçant à l'idée d'un espace-temps qui ne soit qu'un cadre passif.

    La présence de la géométrie en physique n'est pas un phénomène récent, puisque Platon associait déjà des polyèdres réguliers aux quatre éléments, toutefois, la théorie d'Einstein fut l'une des principales causes de son retour en force.

    Design by David J. Grossmann "Spacetime"

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    Ainsi, comme essaiera de l'illustrer le dernier chapitre de ce dossier sur la relativité générale, la géométrie est désormais un outil crucial pour tout physicienphysicien théoricien, la plupart des théories modernes étant géométriques. Mais ce bref aperçu des descriptions de l'espace-temps les plus modernes ne sera que la conclusion de ce dossier qui va avant tout s'intéresser à la relativité générale, à ses tests et à ses applications. L'un des éléments-clés dans la naissance de cette théorie étant la confrontation entre la gravitation et le principe de relativité selon Einstein, un premier chapitre rappellera l'essentiel de la gravitation newtonienne et des problèmes qui surgirent lorsque l'on chercha une théorie relativiste de la gravitation.

    Un deuxième chapitre exposera ensuite la solution qu'Einstein proposa à ce problème, sa théorie de la relativité générale, ainsi que le cadre géométrique qu'elle utilise (la géométrie riemannienne), terminant avec les trois tests classiques de la théorie. Les tests et applications plus récents seront détaillés dans les trois chapitres suivants, qui seront successivement consacrés à la cosmologiecosmologie relativiste, aux mirages gravitationnels, à la dynamique locale de l'espace-temps, aux astresastres relativistes (dont les célèbres trous noirstrous noirs) et finalement aux ondes gravitationnellesondes gravitationnelles que l'on espère observer directement sous peu.