EINSTEIN ET LE DÉVELOPPEMENT DE LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ RESTREINTE17 multanéité qui résultait de l'idéalisme épistémologique qu'Einstein avait adopté

de David Hume et de Ernst Mach, devait déjà conduire Einstein à la solution de son problème. Dans son autobiographie, Einstein reconnut cette dette :

toutes les tentatives de clarier ce paradoxe [de l'apparent manque de relativité en électromagnétisme] de façon satisfaisante devaient être condamnées à l'échec aussi longtemps que l'axiome du caractère absolu du temps, resp., de simultanéité était ancré dans l'inconscient. En clair, reconnaître cet axiome et son caractère arbitraire constitue déjà la solution du problème. La réexion critique qui était nécessaire pour la découverte de ce point central fut aidée de façon décisive, dans mon cas, par la lecture des écrits philosophiques de David Hume et de Ernst Mach.62

Bien que Hume et Mach avaient critiqué l'usage de concepts absolus, c'est Einstein qui devait montrer comment une telle attitude antimétaphysique pou- vait conduire à une révolution scientique. La dénition d'Einstein de la simulta- néité en termes de rayons lumineux conduisit non seulement au rejet du concept de temps absolu mais également au rejet du concept de longueur absolue puisque la mesure d'une longueur d'une tige en mouvement implique deux mesures si- multanées (détermination simultanée de la position des extrémités de la tige). Ceci montra à Einstein que de nouvelles relations de transformations entre des référentiels inertiels en mouvement étaient nécessaires. An de les déterminer, Einstein chercha un invariant et essaya tout d'abord d'en trouver un en adop- tant des hypothèses physiques plausibles à propos de la matière.63_{Après l'échec}

de ces essais, Einstein abandonna cette approche et se tourna vers une théorie fondée sur des principes comme la thermodynamique.64 _{Les deux principes de}

la thermodynamique peuvent être formulés comme des principes d'impossibilité de construction d'un perpetuum mobile de la première et deuxième espèce. Ces deux principes s'énoncent respectivement comme suit.

1. Il est impossible de construire une machine produisant conti- nuellement du travail sans lui fournir de l'énergie de l'extérieur. 2. Il n'existe pas de machine périodique dont le résultat serait de produire du travail mécanique à partir du refroidissement d'un réservoir de chaleur.65

Le deuxième principe exclut l'existence d'un paquebot naviguant sur une mer chaude et rejetant dans son sillage des paquets de glace (en accord avec le prin- cipe de la conservation de l'énergie). Il vint à l'idée d'Einstein que la vitesse de la lumière dont la constance peut être exprimée comme l'impossiblité expé- rimentale de mesurer une vitesse de la lumière diérente pour une source en mouvement pourrait servir d'invariant. Par ailleurs, le choix d'Einstein de la vi- tesse de la lumière comme invariant fut motivé par des résultats expérimentaux

62_{Einstein, "Autobiographical Notes," p. 53.} 63_{Wertheimer, "Einstein," p. 223.}

64_{Einstein, "Autobiographical Notes," p. 53.}

18 CHAPITRE 2. LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ RESTREINTE et par l'idée d'Einstein que la vitesse de la lumière pourrait être la vitesse la plus grande qui puisse exister.66

A partir du principe de relativité et du principe de la constance de la vi- tesse de la lumière, Einstein parvint à déduire des relations de transformations (appelées maintenant les transformations de Lorentz) donnant les relations de Lorentz de 1895 comme cas limite.67_{Par ailleurs, le formalisme d'Einstein conr-}

mait l'hypothèse de contraction de Lorentz. Lorentz, par conséquent, avait été dans la bonne direction. Son hypothèse de contraction toutefois, n'était plus une supposition ad hoc mais devenait dans la théorie d'Einstein une conséquence lo- gique d'un eet cinématique.

2.1.3 Réalisation d'Einstein

Nous avons vu que les deux principes de la théorie de la relativité restreinte existaient plus ou moins en 1905. On pourrait même argumenter que les théories de Lorentz et de Poincaré contenaient la plupart des éléments de la théorie de la relativité restreinte à cette date.68 _{Même si tous les éléments de la théorie}

de la relativité restreinte avaient existé en 1905, le mérite d'avoir construit la théorie de la relativité restreinte irait tout de même à Einstien. A cet égard, le cas de la théorie d'Einstein est quelque peu semblable au cas des théories de mécanique et de gravitation de Newton.69 _{L'ensemble des trois principes de}

la théorie de la mécanique de Newton (le principe d'inertie, la loi de force, le principe de l'action et la réaction) existaient plus ou moins séparément autour de 1687. En ce qui concerne la loi de gravitation de Newton, Robert Hooke avait fourni les idées centrales : l'idée que dans un référentiel d'inertie un mouvement curviligne devait être analysé à l'aide d'une seule force au lieu de deux ; l'idée d'une force inversement proportionnelle en r2_{; etc. Pourtant, le mérite des théo-}

ries de mécanique et de gravitation revient à Newton. Pourquoi ? Simplement pour la même raison qu'un tableau de peintre est signé par l'artiste et non pas par les fabricants de peinture ou de toile. Dans la même mesure qu'un tableau transcende ses éléments, il en est de même d'une théorie physique qui est un système hautement intégré et non pas simplement un ensemble d'éléments dis- joints ou d'intuitions vagues. L'une des raisons du caractère unique de la théorie d'Einstein est que bien que Lorentz et Poincaré réalisèrent le caractère néces- saire du principe de relativité et du principe de la constance de la vitesse de la lumière, ce fut seulement Einstein qui montra concrètement comment ces deux principes étaient susants pour construire une théorie cohérente. L'élaboration d'une théorie ressemble quelque peu à l'assemblage des morceaux d'un puzzle

66_{Wertheimer, "Einstein," p. 224.} 67_Ibid.

68_{Edmund Whittaker, A History of the Theories of Aether and Electricity. The Modern}

Theories 1900-1926 (1953 ; rpt. New York : Humanities Press, 1973), 2, chap.2 ; G. H. Kes- wani, "Origin and Concept of Relativity," British Journal for the Philosophy of Science, 15 (1965), 286-306 ; 16 (1965), 19-32 ; 16 (1965), 273-94 ; Heinrich Lange, Geschichte der Grund- lagen der Physik (Freiburg, München : Verlag Karl Alber, 1954), 1, chap. 10.

69_{Voir par exemple I. B. Cohen, "Newton, Isaac," Dictionary of Scientic Biography (1974),}

2.1. EINSTEIN ET LE DÉVELOPPEMENT DE LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ RESTREINTE19