Publié par : Claude Marchis | 12 avril 2011

L’espace-temps

Publié dans le Tarn Libre le 22 avril

Adeptes de la course à pied du dimanche, pourriez-vous défier le record du 100m en 9,98 secondes du triple champion européen Christophe Lemaître ? C’est envisageable encore faudrait-il se donner les moyens physiques mais sans faire de fausse modestie ceux-ci apparaissent inaccessibles ou sinon faudrait-il s’essayer de battre ce record dans des conditions encore présomptueuses à notre époque. Imaginons, car cela reste du domaine de l’imagination, que nous parcourions cette distance dans une espèce de navette suffisamment longue, lancée dans l’espace à très grande vitesse, par exemple aux ¾ de la vitesse de la lumière. Un 100m dans ce vaisseau spatial en 15 secondes et 10 centièmes serait mesurés par des observateurs terrestres en 9, 96 secondes. Record battu!

Le temps est relatif

L’explication de cet exploit inattendu est que l’écoulement du temps peut varier. Il varie avec la vitesse. Plus la vitesse du mobile sur lequel nous sommes est grande , plus il s’écoule lentement. Depuis des siècles, les chercheurs ont édifiés des théories sur les mouvements depuis la chute des corps, du mouvement des planètes autour du système solaire unifiées par la loi de Newton, la propagation des ondes lumineuses et les équations de Maxwell. Notre terre aussi est en mouvement à une vitesse non négligeable de 30 km par seconde. Les chercheurs ont inlassablement tenté de valider ces équations dans cet univers de vitesses grandes et relatives. C’est une expérience en 1887, l’expérience de Michelson, qui introduisit une réflexion sur la notion de relativité du temps. Le mathématicien et physicien Henri Poincaré, transforma les équations de mouvement de Lorentz en faisant intervenir un temps variable et en 1905, Albert Einsten élabora sa célèbre théorie de la relativité. Sa théorie énonce que non seulement le temps se dilate mais que l’espace se contracte. Une barre d’une longueur d’un mètre embarquée dans le même vaisseau serait mesurée au sol à 0,66m. Cette conservation du couple espace-temps devrait rassurer les adeptes de la logique de la constance dans ce domaine qui tient un tant soit peu de l’irrationnel.

Cette théorie fût vérifiée en comparant des temps avec des horloges extrêmement précises, l’une embarquée en avion, l’autre autre sol. Les mesures révélèrent des différences très faibles mais concordantes avec les calculs de Einstein. Mieux encore et plus récemment, dans les accélérateurs de particules, des corps dont les durées de vie sont très courte sur notre planète, sont observées bien plus longues lorsqu’ils sont lancés à des vitesses voisinant de celle de la lumière.

Cette histoire de la relativité et le génie de Einstein ne s’arrêtèrent pas là. Le grand physicien généralisa sa théorie en l’appliquant non plus à des mouvement jusqu’alors uniformes mais aussi à des mouvements accélérés. Ses études ont montré que les masses comme la vitesse, peut modifier le continuum espace-temps. Plus le champ de gravité que la matière engendre est fort, plus il retarde le temps. Aussi le temps s’écoule plus lentement sur Jupiter planète 318 fois plus massive que la terre. Les masses contractent l’espace et le courbent. Là encore des expériences valideront cette audacieuse prédiction en utilisant notamment un des phénomènes naturels. Lors d’éclipses solaires totales, les positions des étoiles près du soleil masqué par la lune, sont légèrement modifiées du fait de la courbure de l’espace par sa masse …

Ces concepts de relativité du temps et de l’espace sont difficilement imaginables. C’est que le champ de la vision du terrien reste étroit devant l’immensité de l’univers, son entendement trop circonspect devant la complexité des forces qui la gèrent. Ces découvertes ne sont cependant pas purement spéculatives mais résultent d’une volonté à établir des théories vérifiées par rapport aux faits observés. Les théories des phénomènes de la nature sont sans cesse revues, rediscutées pour mieux comprendre le monde. Une attitude d’explorateur qui rejette les thèses de ceux qui mettent l’homme au centre du monde et lui donnent un pouvoir utopique.

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