On s’imagine à priori que « l’espace » dans lequel on observe la matière et dans lequel on mesure des distances est quelque chose d’absolu. On croit aussi que « le temps » est universel et absolu, que la simultanéité de deux événements a un sens bien défini ; on ne voit aucun lien entre l’espace et le temps, qui apparaissent comme deux individualités bien séparées.
Ces notions doivent être abandonnées aujourd’hui. L’espace et le temps ne sont ni absolus ni indépendants : ils sont unis et forment un Univers à quatre dimensions, qui seul possède une individualité ; en termes plus précis : chaque observateur décompose l’Univers en « espace » et en « temps », et deux observateurs en mouvement l’un par rapport à l’autre font deux décompositions différentes.
Chacun connaît, au moins un peu, la géométrie d’Euclide ; nous verrons qu’en toute rigueur l’espace-temps n’est pas régi par les lois de cette géométrie, telles qu’on peut les étendre à une multiplicité à quatre dimensions. Une sphère, un ellipsoïde, etc., constituent des surfaces courbes auxquelles la géométrie euclidienne du plan ne s’applique pas : de même l’Univers possède une courbure. Cette courbure se manifeste à nos yeux par le phénomène de la gravitation universelle ; elle se traduit à nous par l’existence d’une force d’inertie qui nous a donné l’illusion d’une force attractive émanant de toute matière et agissant à distance sur toute matière.
Il n’y a plus, comme dans l’ancienne mécanique, de masse invariable caractérisant une quantité déterminée de matière. La masse se confond avec l’énergie ; 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.
