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La théorie de la relativité générale: je ne suis pas einstein, peut-on m'aider?

Témoignage d'internaute trouvé sur web-libre - 09/05/11 | Mis en ligne le 29/04/12
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J'avoue. J'ergotais avant de donner une réponse à cette question vu qu'elle nécessitera forcement de longs développements ; mais comme elle fut posée par une admiratrice ? Baste ! Des mots, ne soyons pas avare ! Dans la relativité, nous devons distinguer deux théories sous-jacentes : -la relativité restreinte développée par Poincaré et Einstein (bien que de mauvaises langues disent qu'Einstein a surtout plagié sans scrupules le mourant Poincaré) ; -la relativité générale développée par Einstein, Hilbert et Minkowski (bien que de mauvaises langues disent qu'Einstein a surtout pompé Hilbert). (PS de ce meli-mélo de savoir qui a découvert quoi : en tout cas, une chose est sure ; Einstein a bel et bien volé les travaux du français Perrin pour la résolution du mouvement brownien. Ce dernier, père du CNRS, a toujours dit qu'Einstein était un escroc. Conséquence du vol : le prix Nobel a "oublié" Einstein pour la mesure des longueurs des atomes, corolaire logique de la résolution du mouvement brownien ? ). LA RELATIVITE RESTREINTE : "comment voit-on le monde en chevauchant un faisceau de lumière ? " "Ou l'on voit que le même objet, selon qu'il est vu comme immobile ou en mouvement, n'est pas de la même longueur et son temps ne s'écoule pas au même rythme" Pour comprendre la relativité restreinte, il faut comprendre le concept de "référentiel" . Un référentiel, c'est ce à quoi ressemble le monde vu de l'endroit où l'on se trouve. Imaginez que vous êtes au bord d'une route en pleine compagne, entouré d'arbres. Sur la route, arrive vers vous une voiture qui roule à une vitesse de 1OO km/h. En sens inverse de la voiture, arrive un camion qui roule également à la même vitesse : -pour vous, immobile sur le bord de la route, les arbres apparaissent stationnaires et la voiture "fonce" à 100 km/h ; -pour le conducteur de la voiture, "vous" bougez vers lui à 1OOkm/h ainsi que les arbres qui défilent sur le coté ; -pour le camion, la voiture qui arrive sur elle semble rouler à 200 km/h tandis que les arbres se déplacent à 100 km/h en sens opposé de celui du conducteur de la voiture ? 3 référentiels différents ; trois perceptions différents du mouvement et de la vitesse. Comment l'expliquer ? Intuitivement, nous savons que la vitesse= distance/ temps. Cela pourrait donc dire que dans ces trois référentiels, la distance (mètre) et le temps (seconde) ne sont ? Tout simplement pas les mêmes ! Einstein et Poincaré ont posé deux postulats (les remettre en question, et c'est tout la relativité qui s'effondre) : -les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels (grosso modo, quelque soit la vitesse à laquelle on se déplace dans un même référentiel, un mètre mesurera toujours un mètre si on se déplace à une vitesse constante bien sur ! ). --la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels. (Résultat de la fameuse expérience de Morley-Michelson). Ainsi, la raison pour laquelle nous considérons que la vitesse d'un objet change lorsque notre vitesse relative change (c'est le cas quand on se déplace plus ou moins vite par rapport à un objet) , c'est que nous supposons que la distance et le temps sont constants. C'est-à-dire que nous pensons qu'un mètre ou une seconde pour l'observateur est le même qu'un mètre ou une seconde pour le conducteur de la voiture ou du camion. Toutefois, si nous acceptons l'idée que la vitesse de la lumière reste constante dans tous les référentiels, cette idée de distance et de temps constants est forcement fausse puisque nous pouvons simplifier l'équation de la vitesse de la lumière par l'équation suivante : la vitesse= lumière (constante) /temps. Cela veut dire que la distance et le temps doivent changer lorsque les vitesses relatives de deux objets changent pour que la vitesse de la lumière reste constante. En somme, et pour revenir à notre histoire de voitures, les temps et les distances ne sont pas les mêmes pour l'observateur au bord de la route ou pour le conducteur. Ces différences sont minimes dans la vie quotidienne mais deviennent cruciales à des vitesses proches de la lumière. C'est pourquoi la relativité répond à la question de savoir ce que l'on verrait en se déplaçant à des vitesses proches de la lumière : on verrait une dilatation du temps et une contraction des longueurs : -dilatation des temps : dans une fusée qui s'envole, le temps se "contracte" par rapport au temps d'un observateur terrestre ; -contraction des longueurs : une fusée qui s'envole se "raccourcit" par rapport à la même fusée au repos. LA RELATIVITE GENERALE : "ou l'on découvre la vraie nature de l'accélération et que si le temps et l'espace sont relatifs, l'espace-temps est, quant à lui, absolu" La relativité restreinte a un léger défaut : il ne s'applique qu'à des référentiels en "translation relative uniforme" : c'est-à-dire que le concept d'accélération, elle ne connait pas (rappelez vous le postulat 1). Or l'accélération ; tous les suicidés par défenestration vous le diront, ça existe ! Suffit de sauter dans le vide pour subir une accélération de sa vitesse ? Comment alors aménager la Restreinte dans un monde ou l'accélération existe ? Einstein a alors une expérience de pensée féconde : il imagine un individu dans un ascenseur qui tombe en chute libre. Il a "l'insigh" de comprendre que cette personne n'aura même pas l'impression de tomber en chute libre si elle accélère (et les objets autour de lui) au même rythme que l'accélération de la cabine ? Si je tombe et que tous les objets tombent autour de moi à la même vitesse que moi, comment pourrais-je savoir que je tombe ? La conclusion vient d'elle-même et vous trouvez comme Einstein le graal de la physique : vous comprenez alors que : Accélération= gravité. Prenons un exemple : les voyageurs de vaisseau spatial peuvent avoir l'expérience de la gravité en accélérant tout simplement leur vaisseau : ils se scotchent alors sur le sol comme nous-mêmes nous le faisons sur la terre ! Il n'a donc pas de différence entre l'accélération et la gravitation. Et ça, c'était incompatible avec les lois de Newton puisque ce dernier considérait la gravitation comme une simple force produite par deux masses. Mais alors, si la gravitation est une simple accélération ; elle est l'accélération de quoi ? Et vous entrez dans la partie la plus "zarbi" de la relativité : l'espace-temps. La gravitation ne serait en fait que la déformation de l'espace et du temps (dit "espace-temps") causés par les corps que l'espace-temps contient ! Essayons de donner une image simple : imaginez une grande feuille de papier : elle représente l'espace-temps. Mettez sur cette feuille que vous tenez bien à plat des billes. Ces billes, plus lourdes que la feuille, vont la courber en différents endroits (voir même la déchirer : on aura alors un trou noir). Ces billes représentent des planètes qui "courbent l'espace-temps" . Comme on trouve des billes de différentes tailles, imaginons que vous avez une grosse bille sur votre feuille : elle la "courbe" donc ! Mettez à coté une petite bille. Que fait-elle ? Elle est "happée" par la courbure de la grosse bille et va la rejoindre. Hé bien ! Vous venez de simuler la gravitation ! Conclusion : les courbures des planètes sur l'espace-temps produisent les effets visibles de la gravitation : soit l'impression que deux masses s'attirent si une plus faible se trouve proche de la courbure de la grande masse. Plus un objet est massif, plus il distord l'espace-temps et plus les trajectoires des objets passant à coté sont courbées. On retrouve ainsi les trajectoires en ellipse décrites par Newton et Kepler de nos planètes ? Et si les longueurs et les temps sont relatifs aux référentiels donnés, si vous pouviez être sur l'espace-temps lui-même (impossible évidemment) , vous auriez la position d'un Dieu avec des distances et des temps absolus. "Ne prenez pas la vie trop au sérieux. De toute façon, vous n'en ressortirez pas vivant ! "
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248329
b
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