La théorie de la relativité a cent ans

[Myriam 0]

La théorie de la relativité a cent ans.

IL Y EUT Einstein, ET L'UNIVERS CHANGEA

Pascal Fleury

Albert Einstein n'a jamais passé son bac! C'est vrai, mais le mythe du cancre devenu génie s'arrête là. Car si le savant le plus célèbre du monde, né à Ulm en Allemagne et issu d'une famille juive, laisse tomber le gymnase de Munich en 1894, c'est que ce pacifiste dans l'âme ne supporte pas l'esprit de caserne y régnant à l'époque. Il préfère rejoindre ses parents qui viennent de déménager en Italie. Placé en Suisse, à l'école cantonale d'Argovie, il rattrape ses études pour pouvoir se présenter à l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich. Il y décroche une maîtrise spécialisée en mathématiques en 1900, ce qui est déjà pas mal pour un jeune de 21 ans!

Une année prodigieuse

Obtenant la citoyenneté suisse, il s'installe à Berne où il trouve un emploi à l'Office fédéral des brevets et épouse son ancienne camarade du Polytechnicum, Mileva Maric. Il restera à Berne jusqu'à la reconnaissance de ses premiers travaux en 1909, après un doctorat et une habilitation. Professeur d'abord à l'Université de Zurich, puis à Prague et Berlin, il acquiert la célébrité le 9 novembre 1919 à Londres, lorsque l'astronome anglais Arthur Eddington fait la preuve de sa théorie de la relativité, à l'occasion d'une éclipse solaire. Ses grandes découvertes remontent toutefois à 1905, une année qualifiée par la science d'«annus mirabilis». Alors qu'il est domicilié à la Kramgasse 49, à Berne, le jeune fonctionnaire - et jeune papa, mais la vie de famille n'est pas son fort - publie successivement plusieurs études révolutionnaires pour la physique et la cosmologie.

Il établit d'abord la nature corpusculaire de la lumière, énonçant que la lumière se comporte à la fois comme une onde et comme un flux de particules. Les fameux photons, ou grains de lumière, sont nés! Cette découverte lui vaudra le Prix Nobel de physique en 1921.

Ensuite, Einstein confirme l'existence, jusque-là hypothétique, des atomes et des molécules, en se basant sur l'étude des mouvements browniens, ces mouvements désordonnés de particules microscopiques dans un liquide que l'on peut observer, par exemple, en faisant bouillir une casserole d'eau.

Temps élastique

Surtout, le génial Albert révolutionne la traditionnelle physique de Newton en formulant sa théorie de la relativité. Cette théorie répondait à un problème majeur soulevé à l'époque.

C'est l'histoire du passager qui se déplace à 3 km/h dans un train en marche à 100 km/h. Pour l'observateur extérieur, les vitesses s'additionnent: le voyageur avance à 103 km/h s'il marche dans le sens du train. Par contre, si le passager tient une lampe de poche à la main, se pose alors la question de la vitesse de la lumière. En effet, elle est censée rester constante à 300 000 kilomètres par seconde, quel que soit le point de vue, de l'intérieur ou de l'extérieur du train.

Einstein propose une solution explosive: Si la vitesse de la lumière ne peut pas varier, c'est alors la distance ou le temps qui doit changer en fonction de l'observateur, pour respecter l'équation vitesse=km/h. L'espace et le temps doivent être élastiques!

L'équation E=mc2

En septembre de la même année, Einstein lance un dernier pavé dans la mare, en énonçant, dans un modeste article de trois pages, la formule d'équivalence entre l'énergie et la masse E=mc2 (où «c» est la vitesse de la lumière). Il démontre alors que, dans certaines conditions, les particules de matière s'évanouissent en lumière et qu'à l'inverse, la lumière peut se faire matière.

Cette célèbre équation aura des implications insoupçonnées dans la physique nucléaire et la mécanique céleste. On n'en déduira pas pour autant qu'Einstein est le père de la bombe atomique, comme on l'a parfois entendu. Pacifiste engagé, il n'a jamais touché à l'uranium. Sa seule contribution à l'arme atomique, qu'il s'est d'ailleurs reprochée après la guerre, c'est d'avoir écrit au président américain Roosevelt pour l'encourager à développer la bombe contre les nazis, soupçonnés d'y travailler aussi.

quatre dimensions

La théorie de la relativité d'Einstein a eu des répercussions énormes sur notre vision de l'univers. Toute chose y est désormais repérée dans quatre dimensions indissociables: les trois dimensions spatiales et la dimension temporelle. Elle a révélé une structure de l'univers courbe, avec des étoiles déformant l'espace-temps par leur masse, comme des oranges qui s'enfonceraient dans un duvet, et avec des trous noirs creusant des puits profonds.

La théorie d'Einstein, même si lui-même ne l'a pas perçue, a aussi permis d'expliquer l'expansion de l'univers. En outre, c'est encore elle qui a rendu possible le système de positionnement GPS, permettant aux alpinistes de s'orienter dans la tempête et aux automobilistes de trouver rapidement leur destination.

La recherche continue

Reste que la théorie de la relativité, bien que largement acceptée, n'est toujours pas définitivement prouvée. Diverses expériences sont actuellement en cours. Cette année, à Cascina près de Pise, le détecteur géant européen Virgo tentera de débusquer les mystérieuses ondes gravitationnelles qui se propagent dans l'espace-temps. Et l'an prochain, la sonde américaine Gravity Probe B, lancée en avril 2004, devrait établir si une masse telle que notre planète peut vraiment déformer la structure de l'espace.

Reste aussi la gênante incompatibilité entre la relativité générale et la mécanique quantique, qui régit l'infiniment petit. Les scientifiques, soucieux d'offrir une vision cohérente du monde, rêvent d'une théorie globale, pour harmoniser l'ensemble de la physique. Pour cela, d'autres Einstein seront bien nécessaires. Lui, avait son idée: «Si les faits ne correspondent pas à la théorie, changez les faits!» PFY

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Célébrations tous azimuts

Les commémorations en l'honneur d'Albert Einstein (1879-1955) s'annoncent nombreuses et variées, pour le centième anniversaire de ses principales découvertes et les cinquante ans de sa mort. Les festivités ont déjà débuté l'an dernier dans sa ville natale d'Ulm, dans le sud-ouest de l'Allemagne, à l'occasion des 125 ans de sa naissance. Le 1er février dernier, le célèbre physicien à la triple nationalité allemande, suisse et américaine, a été célébré à Berlin, en présence du chancelier Gerhard Schröder. Deux citations géantes d'Einstein ont été apposées sur l'ambassade suisse et sur la chancellerie allemande: «Une véritable démocratie n'est pas une folie vide» et «L'Etat est pour les hommes, les hommes ne sont pas pour l'Etat».

Berne en fête

En Suisse, où Einstein a fait ses grandes découvertes, le calendrier des manifestations est chargé, avec des actes officiels, deux symposiums à Zurich et Berne, plusieurs expositions et conférences, des événements culturels et même un parcours didactique à Berne. On retiendra une grande exposition temporaire au Musée historique de Berne, avec expériences de physique et spectacles sur l'énergie, la réouverture de l'appartement rénové du savant, à la Kramgasse 49 à Berne, et la biennale artistique Bern'05. Le 18 avril, date du décès d'Einstein, une chaîne de lumière, partant de Princeton (USA), fera le tour de la Terre en hommage à l'illustre physicien. PFY

Extrait de La Liberté.ch du 22-02-2005

http://www.meteobelgium.be/forums/index.ph...st&CODE=00&f=38

[murmeli 0]

C'est marrant, je reviens à l'instant de chez ma grand-maman où je viens de lire cette article sur papier dans le journal "La Liberté", il y a 30 minutes, et maintenant j'allume l'ordinateur et je retombe sur le même article, très interessant d'ailleurs, merci Myriam.

[neibofly 0]

moi j ai acheté le numéro hors-série n°59 du mois de janvier de science et vie junior(qui n est pas si junior que ca d'ailleur ) je le conseil à tout le monde: il sont très complet et nous disent tout tout tout sur einstein,E=mc²,la relativité,les photons,les ondes G,l'espace-temps,ect ect....seul HIC c'est que c'est parfois difficile à comprendre

Modifié 22 février 2005 par neibofly

[arnastro 0]

très très belle formule.

Arnastro

[arnastro 0]

voici un document très beau

Einstein, la masse et l’énergie

Nommons T l’énergie cinétique d’une particule et étudions sa variation au cours du temps :

, avec :

Ainsi : (1)

Ceci est un calcul de la physique classique, dans lequel on a fait qu’insérer un résultat ‘relativiste’ ( ), qui exprime la variation de la masse en fonction de la vitesse du référentiel où elle est mesurée. Passons maintenant à l’espace de Minkowski, et à ses invariants, propres cette fois-ci à la Théorie de la Relativité.

Un moyen de faire intervenir le quadrivecteur vitesse minkowskien, est d’utiliser la pseudo-norme, invariante :

En effet, , soit :

La partie gênante de (1), , nous fait passer aux différentielles : , soit

Or,

Soit : ou

Ainsi : (2)

Revenons à en assemblant (1) et (2) :

(1), (2) soit :

Par intégration :

Si (par définition) Alors, , soit :

Ainsi,

Relation entre l’énergie cinétique T et l’énergie totale E de la particule :

Dans la relation , il est possible de distinguer deux parties, ou deux origines pour cette énergie cinétique. Le premier « type » d’énergie dépend de la vitesse , l’autre non . Ce deuxième apparaît donc comme résiduel, ou « indépendant » de l’état de mouvement du corps. L’expression de l’énergie cinétique est donc de la forme :

(Energie cinétique à une vitesse v) = (Energie totale à une vitesse v) – (Energie de repos indépendante de v)

Désignons par E l’énergie totale de la particule. Sa valeur est celle du terme dépendant de v dans T.

[arnastro 0]

le texte n'est pas bien passé

Einstein.doc

[chevalblanc 0]

Merci Arnastro ! ça a l'air d'être pas mal !

Je lirai ce document attentivement, ça tombe bien comme les maths c'est mon dada...

[Myriam 0]

Merci Arnastro

[arnastro 0]

de rien Myriam.

arnastro