Théorie de la relativité

La théorie de la relativité, qu'Albert Einstein a développée en 1905, se divise en deux théories. La théorie spéciale de la relativité a été publiée pour la première fois dans Electrodynamics of Moving Bodies. La théorie de la relativité générale était une extension de la théorie précédente et elle a été publiée plus tard dans The Foundation of the General Theory of Relativity. Einstein a tenté de comprendre les phénomènes dans des situations où la physique newtonienne ne pouvait pas les traiter avec succès, en proposant de nouveaux concepts révolutionnaires en matière de temps, d'espace et de gravité. La théorie spéciale de la relativité reposait sur deux postulats principaux : premièrement, la vitesse de la lumière est constante pour tous les observateurs ; deuxièmement, les observateurs se déplaçant à des vitesses constantes devraient être soumis aux mêmes lois physiques. Suivant cette logique, Einstein a théorisé que le temps devait changer en fonction de la vitesse d'un objet en mouvement par rapport au cadre de référence d'un observateur. Les scientifiques ont testé cette théorie par l'expérimentation - en prouvant, par exemple, qu'une horloge atomique tictaque plus lentement lorsqu'elle se déplace à grande vitesse que lorsqu'elle est immobile. L'essence de l'article d'Einstein était que l'espace et le temps sont tous deux relatifs (plutôt qu'absolus), ce qui était censé être vrai dans un cas particulier, l'absence de champ gravitationnel. Le concept de relativité était révolutionnaire à l'époque. Les scientifiques du monde entier débattaient de l'équation d'Einstein E=mc2, qui suggérait que l'énergie et la matière étaient égales et qu'une particule de matière pouvait se transformer en une énorme quantité d'énergie. Cependant, comme la théorie de la relativité restreinte n'était valable qu'en l'absence de champ gravitationnel, Einstein s'est efforcé pendant 11 années supplémentaires d'intégrer la gravité dans ses équations et de découvrir comment la relativité pouvait également fonctionner de manière générale. La théorie de la relativité générale affirme que la matière rend l'espace courbe. Elle postule que la gravitation n'est pas une force, telle que la conçoit la physique newtonienne, mais un champ courbe (une zone de l'espace sous l'influence d'une force) dans le continuum espace-temps qui est en fait créé par la présence de la masse. Selon Einstein, cette théorie pouvait être testée en mesurant la déviation de la lumière des étoiles voyageant près du soleil ; il affirmait à juste titre que la déviation de la lumière serait deux fois plus importante que celle attendue par les lois de Newton. Cette théorie expliquait également pourquoi la lumière des étoiles dans un champ gravitationnel fort était plus proche de l'extrémité rouge du spectre que celle des étoiles dans un champ plus faible. Einstein a passé les 30 dernières années de sa vie d'adulte à essayer de découvrir une théorie des champs unificatrice dans laquelle toutes les propriétés de la matière et de l'énergie pourraient être exprimées par une seule équation. Ses recherches ont été contrariées par le principe d'incertitude de la théorie quantique, qui stipule que le mouvement d'une seule particule ne peut jamais être mesuré avec précision, car la vitesse et la position ne peuvent être évaluées simultanément avec un certain degré de certitude. Bien qu'il n'ait pas réussi à trouver la théorie complète qu'il recherchait, le travail de pionnier d'Einstein a permis à d'innombrables autres scientifiques de poursuivre la quête de ce que certains ont appelé "le Saint Graal des physiciens".