Comment le jeune et ambitieux Einstein s'est approprié la Relativité restreinte de Poincaré
Il donne une première version simplifiée de ce principe qui, sous
une forme plus générale, est une des bases de la Relativité restreinte.
Relativité des positions
On peut considérer que l’histoire de la Relativité commence
d’une certaine manière avec Nicolas Copernic (1473-1543). Dans le système
précédent de Ptolémée, l’Univers avait un centre, la Terre, et tous les phénomènes
astronomiques étaient liés à ce centre unique. En faisant graviter la Terre sur
des cercles autour du Soleil, Copernic décentre le Monde.
C’est un premier pas vers la compréhension que le choix d’un
point comme origine des repères dans l’espace, est arbitraire. Puis Kepler
découvre que les planètes se meuvent selon des ellipses et non des cercles ;
le Soleil n’est plus au centre d’un Monde idéalement sphérique mais au foyer de
l’ellipse. L’Univers n’ayant plus de centre idéal, aucun point dans l’espace n’est
privilégié pour servir d’origine à un système de coordonnées permettant de
repérer le mouvement des planètes. C’est en ce sens que, de manière implicite, la
révolution copernicienne engendre l’idée de la relativité des positions pour
l’étude des phénomènes mécaniques.
Craignant une réaction hostile des théologiens, Copernic ne
publie sa théorie que peu de temps avant sa mort. Son système, exposé dans De
Revolutionïbus orbium cœlestium, paraît en 1543 mais vers 1512 circule déjà,
dans un cercle restreint, un résumé des principes de la nouvelle théorie.
Les Saintes écritures sont en danger
Le pape Paul V condamne, en 1616, les idées coperniciennes
comme contraires aux Écritures. Il devient alors dangereux de diffuser des
ouvrages défendant le système de Copernic. C’est pourtant ce que fit Galilée en
publiant Dialogue sur les deux grands systèmes du monde, en 1623 [Ga1].
Dans ce livre, Galilée rassemble avec un art très sûr, les
arguments, les objections et les discussions qu’il a recueillis et élaborés
depuis plus de trente-cinq ans. Professeur de mathématiques à Pise, puis à
Padoue, jusqu’en 1610, il enseigne comme ses collègues la cosmologie
traditionnelle. Mais depuis plus de dix ans, Galilée est copernicien, ce qui
est confirmé par sa correspondance. Dans une lettre du 4 août 1597, rédigée en
latin puisque c’était la langue universelle de l’époque, Galilée confie à
Kepler :
[…] depuis bien des années déjà, je me suis rallié à la
doctrine de Copernic, grâce à laquelle j’ai découvert les causes d’un grand
nombre d’effets naturels dont l’hypothèse commune ne peut nullement rendre
compte.
L’ouvrage de Galilée est perçu comme un danger par l’Église,
et Galilée comparaît devant l’Inquisition. L’issue est bien connue ; le 22
juin 1633, Galilée abjure, le Saint-Office lui ayant :
[…] notifié l’ordre de ne plus croire à l’opinion fausse
que le Soleil est le centre du monde et immobile, et que la Terre n’est pas le
centre du monde et qu’elle se meut, et de ne pas maintenir, défendre ni
enseigner, soit oralement, soit par écrit, cette fausse doctrine ; après
avoir été notifié que ladite doctrine était contraire à la Sainte Écriture.
Ce n’est que le 31 octobre 1992, soit plus de trois siècles
et demi après son procès, que Galilée est réhabilité par le pape Jean-Paul II. Selon
la Sainte Écriture, la Terre se met enfin à tourner.
Le navire de Galilée
Le fait que le Monde n’ait plus de centre va faire
disparaître l’idée, souvent implicite, qu’il existe un système de référence
absolu auquel tous les mouvements peuvent être rapportés. Ainsi les mouvements,
d’absolus deviennent relatifs. Tant que l’idée de mouvement absolu subsistait, la
pensée relativiste ne pouvait émerger.
Le mouvement est comme s’il n’était pas
C’est Galilée qui dans son Dialogue va étudier et
expliciter cette notion de relativité du mouvement. Qu’est-ce donc que cette
première idée relativiste ?
Chacun en a l’expérience et ne s’en étonne pas. Lorsque vous
êtes dans un avion volant tranquillement à près de mille kilomètres à l’heure, vous
n’êtes pas étonné que le café que l’hôtesse de l’air verse dans votre tasse
coule normalement ; que votre stylo, en tombant, suive une trajectoire
verticale. Lorsque le vol est calme, c’est-à-dire lorsque nous subissons une
translation rectiligne, nous pouvons boire et
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