Comment le jeune et ambitieux Einstein s'est approprié la Relativité restreinte de Poincaré
Poincaré
Hermann Minkowski fut l’un des professeurs de mathématique d’Einstein
à l’École polytechnique de Zurich. Lorsqu’il commence à entendre chanter les
louanges de son ancien élève, il lui écrit cordialement pour lui demander un
tiré à part de ses articles.
En novembre 1907, il présente à ses étudiants du séminaire
de physique mathématique de Göttingen, où il enseigne, un exposé sur la
Relativité écrite par Einstein. Il décrit la transformation de Lorentz comme
une rotation dans un espace à quatre dimensions ainsi que Poincaré l’avait
montré dans son article de Palerme. Minkowski rédige ensuite un premier article
[Mi1] où le nom de Poincaré est à peine cité. Minkowski s’approprie à son tour
une partie des travaux de Poincaré.
Dans son Autoportrait, écrit par Einstein à l’âge de
soixante-sept ans, celui-ci pense toujours que c’est Minkowski le créateur de l’espace-temps :
Il démontra que la transformation de Lorentz (en dehors d’un
signe algébrique différent, en raison du caractère spécial du temps) n’était
rien d’autre qu’une rotation du système de coordonnées dans l’espace à quatre
dimensions.
La lecture – s’il l’a lu – de l’article de Palerme de
Poincaré, prêté par Abraham Pais, lui a-t-elle ouvert les yeux ?
Minkowski introduisit quelque temps après la transcription
tensorielle de la Relativité restreinte, mais Einstein n’en fut nullement
impressionné, considérant que c’était « une érudition superflue » [Pal].
Pourtant, par la suite, Einstein apprit le calcul tensoriel avec son ami Marcel
Grossmann.
Minkowski n’aura pas le temps de faire son mea culpa envers
Poincaré. Il meurt en 1909, emporté en deux jours par une crise d’appendicite.
Épilogue :
Un siècle plus tard
Pas moins qu’en d’autres domaines, la science est un terrain
d’affrontements et de luttes intestines ; ce peut être pour s’approprier
une théorie scientifique, pour obtenir un poste. Les deux phénomènes peuvent
très bien se conjuguer, la notoriété permettant d’obtenir une place
intéressante au soleil.
Si Newton s’appropria les hypothèses de Hookes sur l’attraction
universelle, il alla au moins plus loin que son prédécesseur en déterminant la
loi exacte de la gravitation. Newton ne voulut cependant jamais reconnaître l’apport
réel de Hookes. Il eut d’ailleurs d’autres démêlés avec Leibniz, ce dernier
ayant inventé le calcul différentiel que Newton prétendit également avoir créé.
Quant au jeune Einstein, il emprunta à Poincaré non
seulement ses hypothèses de base mais également la formule qu’avait remodelée
Poincaré, et que ce dernier proposa modestement de nommer du nom de Lorentz. Non
seulement, Einstein n’alla pas plus loin que Poincaré dans les fondements de la
Relativité restreinte mais nettement en deçà puisque c’est Poincaré qui créa l’espace-temps.
Après un siècle, la lecture et l’approfondissement des textes de Poincaré
devraient permettre de rendre justice au véritable fondateur.
Depuis les origines de la Relativité restreinte, avec la
fameuse publication de Poincaré en 1898, cette théorie s’est banalisée au cours
du XX e siècle tout en conservant un irritant et faux mystère. Ceci
est dû à son mode de présentation qui pose toujours « l’inutile et depuis
longtemps caduc “second postulat” d’Einstein ».
L’électromagnétisme, tare originelle de la Relativité restreinte
Historiquement, la Relativité fut créée par suite de la
nécessité de rendre invariantes les équations de Maxwell de l’électromagnétisme
lors d’un changement de référentiel en translation uniforme. C’est ce que dit
Poincaré :
Le point essentiel, établi par Lorentz, c’est que les
équations du champ électromagnétique ne sont pas altérées par une certaine
transformation.
Remarquons que l’hypothèse de Poincaré, selon laquelle les
lois de la physique doivent être indépendantes du référentiel contient la
nécessité de l’invariance des équations de l’électromagnétisme et donc de l’invariance
de la vitesse de la lumière.
Toutes les démonstrations ultérieures enseignées depuis un
siècle, permettant d’aboutir à la transformation de Lorentz, sont basées sur
les deux hypothèses : principe de relativité de Poincaré et invariance de
la vitesse de la lumière. Ces deux hypothèses conjointes
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