Comment le jeune et ambitieux Einstein s'est approprié la Relativité restreinte de Poincaré

celle de l’eau.
    L’éther n’est donc pas, en principe, complètement entraîné
par l’eau puisque la formule d’addition des vitesses de la relativité
ga-liléenne n’est pas vérifiée. On ne peut pas non plus en conclure que l’éther
est immobile. À l’époque, Fizeau conclut prudemment que la loi trouvée exprime
simplement « le changement de la vitesse de la lumière par l’effet du
mouvement des corps » sans faire d’hypothèse sur l’origine de ce
changement. Ce sera seulement cinquante ans plus tard que la théorie de la
Relativité restreinte permettra d’apporter une justification à la formule
expérimentale de Fizeau.
     
    Michelson et Morley minent tous les espoirs
    Dans l’expérience de Fizeau, la vitesse de la lumière est
mesurée par rapport au référentiel que constitue le laboratoire, et non par
rapport à l’éther. Or, si l’on veut vraiment détecter l’éther, il faut arriver
à déceler un mouvement par rapport à l’éther lui-même. Pour cela, il faut que
la source de lumière et l’observateur participent au mouvement étudié.
    Puisqu’on suppose que l’éther est une substance imprégnant
tout l’Univers, la Terre, dans son mouvement autour du Soleil devient un
vaisseau idéal se mouvant dans l’éther immobile. Certes la vitesse orbitale de
la Terre, de l’ordre de 30 km/s, est faible par rapport à celle de la lumière, mais
certaines techniques optiques atteignent déjà à cette époque une très grande précision.
On peut donc espérer montrer que la vitesse de la Terre va s’ajouter à celle de
la lumière, l’éther jouant le rôle d’un référentiel fixe.
    L’expérience de Michelson et Morley, réalisée en 1887, va
miner tous les espoirs. Dans cette expérience, la lumière qui provient d’une
source unique est divisée en deux rayons par une lame semi-transparente. Ces
deux rayons cheminent perpendiculairement l’un à l’autre jusqu’à deux miroirs. Là,
ils sont réfléchis et renvoyés sur la lame, d’où ils partent réunis vers une
lunette d’observation, où ils interfèrent.
    Si les distances entre la lame semi-transparente et les
miroirs sont égales, et si l’on place le bras de l’appareil portant l’un des
miroirs dans la direction du mouvement terrestre sur son orbite autour du
Soleil, les deux rayons devraient avoir des vitesses différentes, selon la loi
galiléenne d’addition des vitesses. En effet, l’un des rayons chemine
parallèlement au sens de déplacement de la Terre alors que l’autre rayon lui
est perpendiculaire. Le calcul de la différence entre les durées de parcours d’un
même chemin, parallèle ou perpendiculaire au mouvement de la Terre, est
cependant assez délicat car il faut tenir compte du déplacement des miroirs, dû
à la translation de la Terre, durant le trajet de chaque rayon.
    Les interférences étant caractérisées par des bandes
alternativement sombres et lumineuses, celles-ci doivent alors être déplacées d’une
certaine distance si la vitesse de la Terre s’additionne à celle de la lumière.
Or, on ne trouve pas la moindre trace du déplacement attendu. Par la suite, l’expérience
fut répétée avec des perfectionnements raffinés. Rien n’y fit, aucun
déplacement ne fut décelé.
    L’interprétation de ce résultat donna lieu à une débauche d’imagination.
George Fitzgerald imagine que tous les corps se contractent dans la direction
de leur mouvement. Lorentz admet l’hypothèse de Fitzgerald afin de préserver sa
théorie de l’éther. D’autres expériences suivent pour vérifier l’hypothèse de
Fitzgerald, sans résultat.
    Finalement, l’expérience de Michelson et Morley contribue à
démontrer que la vitesse de la lumière est dans le vide une constante
indépendante du mouvement de sa source.
    Sa vitesse ne s’additionne pas à celle de sa source, contrairement
à ce qu’exigerait la relativité galiléenne.
La physique pique une crise
    La conclusion « scandaleuse » à laquelle conduit l’expérience
de Michelson et Morley est, parmi d’autres idées, à la base de la théorie de la
Relativité restreinte. Cependant, ce résultat difficilement acceptable a été
testé à l’aide de bien d’autres procédés expérimentaux au cours du XX e siècle. Tous sont arrivés à la même conclusion pour des expériences réalisées à
l’échelle du laboratoire : la vitesse de la lumière dans le vide est
indépendante du mouvement de sa