Rapport sur la dernière discussion concernant le principe de la relativité et l’éther
P. Gruner. Rapport sur la dernière discussion concernant le principe de la relativité et l’éther.
La théorie de la relativité, telle qu’elle a été formulée par M. Einstein en 1905, donne une série de conséquences plus ou moins paradoxales, dont nous ne citerons que les suivantes :
a) Un corps rigide en mouvement rectiligne uniforme paraît toujours raccourci dans la direction du mouvement.
b) Une horloge en mouvement rectiligne uniforme, réglée d’après les principes de la relativité, paraît marcher plus lentement que des horloges correspondantes en repos.
c) La vitesse de la lumière est la vitesse maximum qui puisse être atteinte par un corps ou par un signal quelconque ; sinon il y aurait possibilité de produire des effets antérieurs à leurs causes, c’est-à-dire de « télégraphier dans le passé ».
d) La notion de l'éther, comme représentant l'espace absolu dans le repos absolu, perd sa valeur et devient une hypothèse complètement superflue (Campbell et Einstein).
C’est cette dernière conséquence qui a été relevée récemment par M. Wiechert[1], pour démontrer que le principe de la relativité lui-même est relatif. Malgré l'opposition des MM. Laue et Campbell[2], les arguments de M. Wiechert conservent leur importance.
M. Wiechert défend la thèse du principe de la relativité relatif (bedingtes Relativitätsprinzip), d’après lequel il existe une substance absolue, différente de la matière, l’éther, qui lui-même, par sa réaction sur les mouvements de la matière, produit les phénomènes exprimés par la théorie d'Einstein. Si d’ailleurs ces mouvements dépassent une certaine limite (la vitesse de la lumière), ces équations doivent tomber en faute et il devra se produire des phénomènes encore complètement inconnus.
Dans sa démonstration, M. Wiechert introduit une conception nouvelle : la marche (die Schreitung) d’un système matériel, par laquelle il entend le mouvement absolu de ce système en contraste avec son mouvement relatif à un autre système matériel.
Considérons seulement deux points essentiels des déductions de M. Wiechert :
1. Si un corps K obtient une vitesse égale à celle de la lumière, et si — comme il faut l'admettre — les formules d’Einstein correspondent aux observations, cette vitesse paraîtra être la même, quel que soit le système de coordonnées (de l’espace et du temps) auquel cette vitesse est rapportée. Tous ces systèmes, si divers soient-ils, avec des vitesses relatives très différentes, verront le corps K se mouvoir avec la même vitesse. En plus — aussi d’après les lois d'Einstein —, les observateurs de tous ces systèmes verront le corps K absolument aplati et les phénomènes qui pourraient se produire sur lui leur paraîtront à tous absolument stationnaires. Il faut donc bien que cette vitesse ait une signification absolue, elle est la « marche limite » (Grenz-schreitung) qui indique justement la limite absolue du principe de relativité. Il paraît donc très plausible d'admettre une cause absolue, hors de la matière en mouvement, qui détermine cette limite — et cette cause ne peut être que l’éther.
Campbell fait l’objection, qu'un observateur, placé lui-même sur le corps K, ne constatera d'aucune manière qu’il est sur la « marche limite », et qu’il pourrait y avoir d’autres corps, K', K”, etc., qui paraissent avoir cette marche limite en se mouvant pourtant très irrégulièrement vis-à-vis de K. L'argumentation de M. Wiechert n’est donc pas rigoureuse.
2. Le ralentissement apparent d’une horloge en mouvement, par rapport aux horloges en repos, a une portée énorme, vu que ce ralentissement doit s’étendre à tous les phénomènes, physiques, chimiques et biologiques. L’effet est surtout frappant au dernier point de vue ; deux personnes du même âge, se séparant dans des systèmes de « marche » très différents et retournant après un laps de temps assez long, constateront une différence d'âge très sensible. Ce fait théorique, qui a été constaté déjà par M. Langevin, est confirmé par M. Laue comme étant d'accord avec le principe de relativité, tandis que Campbell, par une déduction qui nous paraît erronnée, croit pouvoir le rejeter. M. Wiechert relève donc avec raison que cette réflexion forme un objection sérieuse contre le principe absolu de la relativité. Il n’y voit pas d'autre solution qu’en rejetant ce dernier et en admettant de nouveau l'influence de l’éther sur la matière : la vitesse avec laquelle les phénomènes naturels se déroulent dans un système matériel serait en réalité dépendante du mouvement de ce système vis-à-vis de l’éther.
Ici, cependant, nous ferons la remarque suivante : le principe de relativité exige toujours la réciprocité parfaite des phénomènes entre deux systèmes qui possèdent un mouvement relatif. Si, dans l’exemple cité, les deux personnes du même âge se séparent avec une vitesse relative pour se retrouver plus tard, la constatation d’une différence d'âge sera parfaitement mutuelle : A dira positivement que B est resté en arrière dans son développement, et B affirmera avec le même droit que c'est A qui ne s’est pas développé assez vite. Ainsi le principe absolu de la relativité montre ses conséquences les plus extrêmes et il est clair que l'introduction de l’éther n’est plus en état de résoudre cette contradiction irréductible et inconcevable.
Nous ne trouvons que deux possibilités de solution dans ce conflit : Ou bien, nous nous rappellerons que les formules du principe de la relativité ne sont déduites que pour le cas où le mouvement des deux systèmes comparés reste uniforme et rectiligne; dans ce cas, il est possible que chaque changement de vitesse ait des effets encore complètement inconnus, de sorte qu'il n’est plus permis d’appliquer les notions de temps et d'espace d’Einstein, au cas que les systèmes se retrouvent après un certain temps.
Ou bien il faut entreprendre une légère modification du principe de relativité, telle qu'Abraham l'indique dans son ouvrage Theorie der Elektrizität, 2e édition, 1908. M. Abraham introduit la contraction du système en mouvement, d’après l'hypothèse de Fitzgerald-Lorentz, en outre — d’accord avec les expériences de Michelson —, il admet que la vitesse de la lumière, mesurée dans un système quelconque, est indépendante de la direction, mais par contre qu'elle varie avec la vitesse du système lui-même. Développant ces hypothèses très simples, M. Abraham arrive en général aux mêmes conclusions que M. Einstein, avec exception du paradoxe des horloges, qui disparaît (au moins du point de vue de l'observateur de l’éther) de ses formules et qui nous délivre ainsi de l’obsession causée par le principe absolu de la relativité.