La théorie de la relativité fait partie des découvertes scientifiques majeures du XXe siècle. Découvrez comment Albert Einstein a révolutionné notre perception de l’espace et du temps !
Mise au point par Albert Einstein, la théorie de la relativité a bouleversé la physique moderne. Plus de 100 ans plus tard, ce principe continue d’alimenter les recherches scientifiques, notamment en astrophysique. Des publications d’Einstein jusqu’à ses applications, en passant par le Paradoxe des Jumeaux, voici quelques éléments pour comprendre la relativité.
Albert Einstein et la théorie de la relativité
Son nom est devenu synonyme de génie : Albert Einstein, né en 1879, est à l’origine de la théorie de la relativité. En réalité, il est l’auteur de deux théories. La première, la théorie de la relativité restreinte, a été publiée en 1905. Elle indique que la vitesse de la lumière dans le vide est la même dans les autres référentiels inertiels. En d’autres termes, elle remet en cause les notions de temps et d’espace ! Ceux-ci seraient déformables et reliés entre eux : c’est la quatrième dimension.
Bon à savoir : C’est dans cette publication qu’Einstein emploie la formule E=MC2. Elle correspond à l’équivalence entre la masse et l’énergie. Plus tard, elle servira dans la conception des bombes atomiques.
Seconde théorie, la relativité générale établit l’influence de la matière sur le mouvement des astres. Il s’agit alors de repenser l’idée de gravitation. Elle est publiée en 1915 et est considérée comme le chef d’œuvre d’Einstein. Celui-ci obtiendra le prix Nobel de Physique en 1921, pour ses travaux sur l’effet photoélectrique. Quant au principe de la relativité, il devient la découverte scientifique la plus importante du XXe siècle, avec la physique quantique.
Quelques repères historiques
Pour rédiger la théorie de la relativité, Einstein s’est appuyé sur les travaux d’autres scientifiques. Parmi eux, se trouvaient Henri Poincaré, un mathématicien, et Hendrik Lorentz, un physicien. Tous deux ont abordé les questions de temps et d’espace absolus. Un travail commun, les Transformations de Lorentz-Poincaré (1904), a joué un rôle décisif dans l’histoire de la relativité restreinte.
La relativité générale va connaître son âge d’or dans les années 1960-1980. Avant, les chercheurs tournaient davantage leurs efforts vers la physique quantique… En 2019, l’observation du trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie a permis de confirmer à nouveau les hypothèses d’Einstein !
Les phénomènes de la relativité
Passons donc un peu à la pratique, avec le Paradoxe des Jumeaux. Il s’agit d’une expérience de pensée, proposée par Paul Langevin en 1911. Sur les deux jumeaux, l’un reste sur Terre, tandis que l’autre est envoyé dans l’espace. À son retour, celui-ci est maintenant plus jeune que son frère !
Autre exemple, celui du ralentissement des horloges. Un voyage en train semblera plus rapide à un voyageur se déplaçant en même temps dans les wagons, qu’à un voyageur resté assis. La mesure du temps varie selon si le référentiel inertiel est immobile ou en mouvement. Ces deux phénomènes fascinants sont liés à la dilation du temps. En bref, tout est relatif !
Exemples d’applications quotidiennes
La théorie et les expériences, c’est bien. Mais, concrètement, à quoi sert la découverte d’Einstein ? L’exemple le plus parlant dans nos vies quotidiennes est celui des GPS (Global Positioning System). Pour fonctionner, ceux-ci utilisent la position de 32 satellites dispersés autour du globe. Ils se déplacent à 20 200 km au-dessus de nos têtes, calculant chaque jour des centaines de millions de positions au sol.
Or, nous l’avons vu plus haut, le temps ne s’écoule pas de la même manière sur terre ou en altitude. La relativité permet donc ici de maintenir la synchronisation des horloges atomiques. Sans elle, les indications de ces horloges se décaleraient progressivement dans le temps. La conséquence serait des erreurs de positionnement de plusieurs kilomètres !
Avec la relativité, Einstein a apporté une contribution immense à la compréhension du monde
Aujourd’hui encore, les recherches menées dans différents domaines viennent confirmer ses prédictions. Pour aller plus loin, vous pouvez lire le portrait consacré à Albert Einstein sur la page Instagram de Cultur’easy.
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Par Gwennaelle Massart ,
