Le Principe de relativité et la théorie de la gravitation/Introduction
Une théorie nouvelle a révolutionné les notions fondamentales sur lesquelles reposaient la mécanique et la physique. Albert Einstein, ayant eu l’audace d’abandonner les idées basées sur les apparences les plus familières, a développé cette théorie, avec une saisissante continuité de pensée, en deux grandes étapes : celle de la relativité restreinte au mouvement non accéléré (1905) et depuis 1912 celle de la relativité généralisée. S’étant élevé au-dessus de Copernic, de Galilée et de Newton, Einstein a découvert la loi de la gravitation et a été conduit à une impressionnante conception de l’Univers.
Les premiers hommes ont considéré la Terre comme plane ; pendant longtemps on a pensé que la Terre était le centre du Monde ; des illusions aussi profondes, mais plus difficiles à reconnaître et à abandonner, règnent encore aujourd’hui : on croit que l’espace et le temps sont absolus et indépendants l’un de l’autre, on considère le temps comme universel, l’espace comme formant un univers euclidien et infini.
Cependant, l’espace dans lequel nous mesurons des distances, le temps que nous évaluons à l’aide d’horloges, ne sont ni absolus ni indépendants : ils sont unis et forment un Univers à quatre dimensions ; seule cette union possède une individualité. La théorie de la relativité généralisée nous montrera que l’Espace-Temps n’est pas régi dans son ensemble par les lois de la géométrie d’Euclide : on doit étendre la notion de courbure à cette multiplicité quadridimensionnelle, et la courbure de l’Univers se manifeste par le phénomène de la gravitation.
Dans l’Espace-Temps existe la matière, et plus généralement l’énergie dont la matière est un des aspects.
Il n’y a plus, comme en mécanique rationnelle, de masse invariable caractérisant une quantité déterminée de matière ; la notion de masse se confond avec celle d’énergie ; la masse d’un corps mesure son énergie totale ; elle varie avec la vitesse, et elle est relative à l’observateur car il n’y a pas de vitesse absolue, toutes les vitesses de translation étant relatives.
La mécanique classique garde cependant toute son importance, car, bien que les notions d’espace et de temps sur lesquelles elle est basée soient inexactes, les lois auxquelles elle conduit sont d’excellentes approximations, toujours valables dans la pratique, en général suffisantes en astronomie et en physique. Toutefois certains écarts aux lois classiques doivent être expliqués, et il est nécessaire de savoir pourquoi ces lois ne sont pas, comme on le croyait, l’expression exacte de la réalité.
On doit répandre aujourd’hui les idées nouvelles. Elles ne conduisent pas à une complication de la Science ; bien au contraire il en résulte une admirable harmonie, une merveilleuse synthèse des lois naturelles, par laquelle on aperçoit pour la première fois les liens qui unissent des phénomènes en apparence indépendants.
Le souci de la vérité, la satisfaction qu’éprouve l’esprit à pénétrer plus avant dans la compréhension des phénomènes, compensent largement les efforts que demande l’étude du principe de relativité. La principale difficulté qu’on rencontre vient de la répugnance à abandonner des idées acquises, et de l’étonnement où l’on est plongé devant certaines conséquences qui, par leur étrangeté, choquent ce que l’on considère comme le bon sens. Il faut, en abordant cette étude, avoir le courage de renoncer résolument aux idées préconçues.
