Cent ans de relativit´e g´en´erale

Cent ans de relativit´ e g´ en´ erale

Lo¨ıc Villain

Laboratoire de Math´ematiques et Physique Th´eorique, D´epartement de Physique,

Universit´e de Tours loic@lmpt.univ-tours.fr

Centre Galois

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle avait pr´edit et expliqu´e de nombreux ph´enom`enes (forme de la Terre, lois de Kepler, existence de Neptune, etc.) ;

I par de nombreux aspects,cadre de pens´ee encore actuel de la physique.

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle avait pr´edit et expliqu´e de nombreux ph´enom`enes (forme de la Terre, lois de Kepler, existence de Neptune, etc.) ;

I par de nombreux aspects,cadre de pens´ee encore actuel de la physique.

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle avait pr´edit et expliqu´e de nombreux ph´enom`enes (forme de la Terre, lois de Kepler, existence de Neptune, etc.) ;

I par de nombreux aspects,cadre de pens´ee encore actuel de la physique.

Centenaire de la Relativit´ e G´ en´ erale

Il y a environ un si`ecle...Albert Einstein (1879-1955)

1915, th´eorie de la relativit´e g´en´erale:

I extension de la relativit´e restreinte (1905), laquelle avait d´ej`a r´evolutionn´e les concepts d’espace, detemps, d’´energieet demasse;

I remise en cause de lagravitation universelle newtonienne(∼1687), laquelle

Relativit´ e et c´ el´ ebrit´ e

1919, Arthur Eddington (1882-1944): exp´editionbritanniquepour v´erifier la d´eviation de la lumi`ered’´etoiles lointaines par le Soleil

→annonce,`a Londres sous le portrait de Newton, qu’Einstein (allemand) a raison

→symbole important et c´el´ebrit´e imm´ediate.

Relativit´ e et c´ el´ ebrit´ e

1919, Arthur Eddington (1882-1944): exp´editionbritanniquepour v´erifier la d´eviation de la lumi`ered’´etoiles lointaines par le Soleil

→annonce,`a Londres sous le portrait de Newton, qu’Einstein (allemand) a raison

→symbole important et c´el´ebrit´e imm´ediate.

Relativit´ e et c´ el´ ebrit´ e

1919, Arthur Eddington (1882-1944): exp´editionbritanniquepour v´erifier la d´eviation de la lumi`ered’´etoiles lointaines par le Soleil

→annonce,`a Londres sous le portrait de Newton, qu’Einstein (allemand) a raison

→symbole important et c´el´ebrit´e imm´ediate.

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme plutˆot desconceptsa posteriori(exp´eriences n´ecessaires).

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme plutˆot desconceptsa posteriori(exp´eriences n´ecessaires).

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme plutˆot desconceptsa posteriori(exp´eriences n´ecessaires).

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme

Tout est relatif ?

I th´eories d’Einstein surtout connues pour larelativit´e du temps:Placez votre main sur une plaque chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous en compagnie d’une jolie fille pendant une heure et cela vous paraˆıtra une minute. C’est cela la relativit´e.;

I image amusante mais incorrecte en ce qui concerne la physique :grandeurs mesurables/objectives

I extrapolations du v´eritable sens de la th´eorie→relativisme culturel (il n’y a pas une unique v´erit´e.)

I en physique (et autres domaines) :tout n’est pas relatif →invariants;

I l’une des le¸cons de la relativit´e : certains concepts (longtemps crus)a priori (temps,espace, etc.) sont plus complexes qu’on ne le pense... et sont mˆeme plutˆot desconceptsa posteriori(exp´eriences n´ecessaires).

Physique et cartographie du monde

I Physique: tentative decompr´ehension du monde(du plus proche au plus lointain, du plus gros au plus petit) et desloisqui le gouvernent ;

I construction demod`eles(∼cartes) etconfrontation avec le r´eel(science exp´erimentale) ;

I trouver le simple et universel derri`ere le complexe et particulier.

Physique et cartographie du monde

I Physique: tentative decompr´ehension du monde(du plus proche au plus lointain, du plus gros au plus petit) et desloisqui le gouvernent ;

I construction demod`eles(∼cartes) etconfrontation avec le r´eel(science exp´erimentale) ;

I trouver le simple et universel derri`ere le complexe et particulier.

Physique et cartographie du monde

I Physique: tentative decompr´ehension du monde(du plus proche au plus lointain, du plus gros au plus petit) et desloisqui le gouvernent ;

I construction demod`eles(∼cartes) etconfrontation avec le r´eel(science exp´erimentale) ;

I trouver le simple et universel derri`ere le complexe et particulier.

Physique et cartographie du monde

I Physique: tentative decompr´ehension du monde(du plus proche au plus lointain, du plus gros au plus petit) et desloisqui le gouvernent ;

I construction demod`eles(∼cartes) etconfrontation avec le r´eel(science exp´erimentale) ;

I trouver le simple et universel derri`ere le complexe et particulier.

Physique et math´ ematique

Galil´ee (1564–1642):La philosophie est ´ecrite dans cet immense livre que nous tenons toujours ouvert sous nos yeux, je veux dire l’univers. Nous ne pouvons pas le comprendre si nous n’avons pas cherch´e `a l’avance `a en apprendre la langue, et

`

a connaˆıtre les caract`eres au moyen desquels il a ´et´e ´ecrit.Or il est ´ecrit en langue math´ematique, et ses caract`eres sont des triangles, des cercles et des figures g´eom´etriques, sans lesquels il serait impossible `a tout homme d’en saisir le sens.

Physique et math´ ematique

Galil´ee (1564–1642):La philosophie est ´ecrite dans cet immense livre que nous tenons toujours ouvert sous nos yeux, je veux dire l’univers. Nous ne pouvons pas le comprendre si nous n’avons pas cherch´e `a l’avance `a en apprendre la langue, et

`

a connaˆıtre les caract`eres au moyen desquels il a ´et´e ´ecrit.Or il est ´ecrit en langue math´ematique, et ses caract`eres sont des triangles, des cercles et des figures g´eom´etriques, sans lesquels il serait impossible `a tout homme d’en saisir le sens.

Physique et math´ ematique

Galil´ee (1564–1642):La philosophie est ´ecrite dans cet immense livre que nous tenons toujours ouvert sous nos yeux, je veux dire l’univers. Nous ne pouvons pas le comprendre si nous n’avons pas cherch´e `a l’avance `a en apprendre la langue, et

`

a connaˆıtre les caract`eres au moyen desquels il a ´et´e ´ecrit.Or il est ´ecrit en langue math´ematique, et ses caract`eres sont des triangles, des cercles et des figures g´eom´etriques, sans lesquels il serait impossible `a tout homme d’en saisir le sens.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e :initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autreset tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

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I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de

Le(s) principe(s) de relativit´ e ?

Un principed´emocratique

I tous lesobservateurssont ´egaux pour d´ecrire leslois de la physique;

I id´ee ancienne (Galil´ee vers 1632)mais qui a ´evolu´e : initialement certains

´etaientplus ´egauxque d’autres et tous les ph´enom`enes physiques n’´etaient pas inclus

Relativit´e restreinte : premier ´elargissement

I 1905, Einstein: relativit´erestreinteinclut toutes les lois physiquessauf la gravitation→temps et espace relatifs;

I 1908, Minkowski: th´eorie g´eom´etrique→notion d’espace-tempsabsolu.

Relativit´e g´en´erale et gravitation relativiste

I 1915, Einstein: approcheg´eom´etrique→g´en´eralisation du principe de relativit´e `atous les observateurs en incluant la gravitation;

I enrelativit´e g´en´erale, espace-temps=syst`eme physique influen¸cable ;

I gravitation=manifestation de lacourbure de l’espace-temps.

Plan

Relativit´e et physique classique

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Espace-temps et relativit´e g´en´erale

Relativit´e et physique classique

1

Relativit´ e et physique classique

Relativit´e et physique classique

Galileo Galilei (1564-1642, Italie)

I surtout connu pour la d´efense du Syst`eme h´eliocentrique de Copernic (proc`es par l’´Eglise)

I nombreuses contributions `a la science : p`ere de la physique moderne et de l’astronomie

I arguments en faveur de Copernic : m´ecaniquesetastronomiques

Relativit´e et physique classique

Galileo Galilei (1564-1642, Italie)

I surtout connu pour la d´efense du Syst`eme h´eliocentrique de Copernic (proc`es par l’´Eglise)

I nombreuses contributions `a la science : p`ere de la physique moderne et de l’astronomie

I arguments en faveur de Copernic : m´ecaniquesetastronomiques

Relativit´e et physique classique

Galileo Galilei (1564-1642, Italie)

I surtout connu pour la d´efense du Syst`eme h´eliocentrique de Copernic (proc`es par l’´Eglise)

I nombreuses contributions `a la science : p`ere de la physique moderne et de l’astronomie

I arguments en faveur de Copernic : m´ecaniquesetastronomiques

Relativit´e et physique classique

Galileo Galilei (1564-1642, Italie)

I surtout connu pour la d´efense du Syst`eme h´eliocentrique de Copernic (proc`es par l’´Eglise)

I nombreuses contributions `a la science : p`ere de la physique moderne et de l’astronomie

I arguments en faveur de Copernic : m´ecaniquesetastronomiques

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e galil´ eenne

Relativit´e du mouvement(∼1632) : objet chute identiquement dans un navireen mouvement `a vitesse constanteouau repos

` a quai

rouge : trajectoire vue depuis le quai si navire mobile.

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e galil´ eenne

Relativit´e du mouvement(∼1632) : objet chute identiquement dans un navireen mouvement `a vitesse constanteouau repos

` a quai

rouge : trajectoire vue depuis le quai si navire mobile.

Remarque: pour l’observateur sur lenavire, le d´eplacement estpurement vertical; pour celui sur lequai, il est `a la foishorizontal et vertical...

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e galil´ eenne

Relativit´e du mouvement(∼1632) : objet chute identiquement dans un navireen mouvement `a vitesse constanteouau repos

` a quai

rouge : trajectoire vue depuis le quai si navire mobile.

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e galil´ eenne

Relativit´e du mouvement(∼1632) : objet chute identiquement dans un navireen mouvement `a vitesse constanteouau repos

` a quai

rouge : trajectoire vue depuis le quai si navire mobile.

Remarque: pour l’observateur sur lenavire, le d´eplacement estpurement vertical; pour celui sur lequai, il est `a la foishorizontal et vertical...

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse(6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Relativit´ e du mouvement

I le mouvement est comme rien: un corps en mouvement `a vitesse constante n’est pas affect´e par sa vitesse (6=Aristote)→vitesse impossible

`

a mettre en ´evidence sans se r´ef´erer `a un autre corps

I vitesse : notionrelative(`a un autre objet, `a un observateur, etc.) et pas absolueou intrins`eque

I Illustration du caract`ere relatif :doute possible quand, dans un train en gare, on en voit un autre d´emarrer lentement

I Disciples d’Aristote:si la Terre ´etait en mouvement, une pierre lˆach´ee ne tomberait pas verticalement(argument contre Copernic)

→argument erron´e s’il n’y a que des vitesses relatives !

Relativit´e et physique classique

Formulation moderne de la relativit´ e galil´ eenne

I deux observateursen mouvement `a vitesse constantel’un par rapport `a l’autreobtiennent les mˆemes r´esultats pour toute exp´erience dechute libre;

I Remarque :acc´el´eration pas (compl`etement) relative(cf. sensations dans une voiture qui acc´el`ere `a comparer `a celles d’un pi´eton sur le trottoir) ;

I Principe de relativit´e galil´eenne:les lois de la m´ecanique sont les mˆemes pour tous les observateurs inertiels(∼tous les observateurs qui ne sont pas acc´el´er´es).

Relativit´e et physique classique

Formulation moderne de la relativit´ e galil´ eenne

I deux observateursen mouvement `a vitesse constantel’un par rapport `a l’autreobtiennent les mˆemes r´esultats pour toute exp´erience dem´ecanique;

I Remarque :acc´el´eration pas (compl`etement) relative (cf. sensations dans une voiture qui acc´el`ere `a comparer `a celles d’un pi´eton sur le trottoir) ;

I Principe de relativit´e galil´eenne:les lois de la m´ecanique sont les mˆemes pour tous les observateurs inertiels(∼tous les observateurs qui ne sont pas acc´el´er´es).

Relativit´e et physique classique

Formulation moderne de la relativit´ e galil´ eenne

I deux observateursen mouvement `a vitesse constantel’un par rapport `a l’autreobtiennent les mˆemes r´esultats pour toute exp´erience dem´ecanique;

I Remarque :acc´el´eration pas (compl`etement) relative (cf. sensations dans une voiture qui acc´el`ere `a comparer `a celles d’un pi´eton sur le trottoir) ;

I Principe de relativit´e galil´eenne:les lois de la m´ecanique sont les mˆemes pour tous les observateurs inertiels(∼tous les observateurs qui ne sont pas acc´el´er´es).

Relativit´e et physique classique

Formulation moderne de la relativit´ e galil´ eenne

I deux observateursen mouvement `a vitesse constantel’un par rapport `a l’autreobtiennent les mˆemes r´esultats pour toute exp´erience dem´ecanique;

I Remarque :acc´el´eration pas (compl`etement) relative (cf. sensations dans une voiture qui acc´el`ere `a comparer `a celles d’un pi´eton sur le trottoir) ;

I Principe de relativit´e galil´eenne:les lois de la m´ecanique sont les mˆemes pour tous les observateurs inertiels

(∼tous les observateurs qui ne sont pas acc´el´er´es).

Relativit´e et physique classique

Formulation moderne de la relativit´ e galil´ eenne

I deux observateursen mouvement `a vitesse constantel’un par rapport `a l’autreobtiennent les mˆemes r´esultats pour toute exp´erience dem´ecanique;

I Remarque :acc´el´eration pas (compl`etement) relative (cf. sensations dans une voiture qui acc´el`ere `a comparer `a celles d’un pi´eton sur le trottoir) ;

I Principe de relativit´e galil´eenne:les lois de la m´ecanique sont les mˆemes pour tous les observateurs inertiels(∼tous les observateurs qui ne sont pas acc´el´er´es).

Relativit´e et physique classique

Grandeurs absolues et relatives en physique classique

I absolues (invariantes): masse, taille, vieillissement, charge ´electrique, temp´erature, etc.

I relatives: direction du d´eplacement, vitesse, ´energie cin´etique (=due au mouvement), etc.

Remarque: taille et vieillissement absolus carespace et temps absolussuppos´es en m´ecanique newtonienne (∼boitesob´eissant aux r`egles de lag´eom´etrie euclidienne)

Cons´equence :addition des vitesses :V =u+v

Relativit´e et physique classique

Grandeurs absolues et relatives en physique classique

I absolues (invariantes): masse, taille, vieillissement, charge ´electrique, temp´erature, etc.

I relatives: direction du d´eplacement, vitesse, ´energie cin´etique (=due au mouvement), etc.

Remarque: taille et vieillissement absolus carespace et temps absolussuppos´es en m´ecanique newtonienne (∼boitesob´eissant aux r`egles de lag´eom´etrie euclidienne)

Cons´equence :addition des vitesses :V =u+v

Relativit´e et physique classique

Grandeurs absolues et relatives en physique classique

I absolues (invariantes): masse, taille, vieillissement, charge ´electrique, temp´erature, etc.

I relatives: direction du d´eplacement, vitesse, ´energie cin´etique (=due au mouvement), etc.

Remarque: taille et vieillissement absolus carespace et temps absolussuppos´es en m´ecanique newtonienne (∼boitesob´eissant aux r`egles de lag´eom´etrie euclidienne)

Cons´equence :addition des vitesses :V =u+v

Relativit´e et physique classique

Grandeurs absolues et relatives en physique classique

I absolues (invariantes): masse, taille, vieillissement, charge ´electrique, temp´erature, etc.

I relatives: direction du d´eplacement, vitesse, ´energie cin´etique (=due au mouvement), etc.

Remarque: taille et vieillissement absolus carespace et temps absolussuppos´es en m´ecanique newtonienne(∼boitesob´eissant aux r`egles de lag´eom´etrie euclidienne)

Cons´equence :addition des vitesses :V =u+v

Relativit´e et physique classique

Grandeurs absolues et relatives en physique classique

I absolues (invariantes): masse, taille, vieillissement, charge ´electrique, temp´erature, etc.

I relatives: direction du d´eplacement, vitesse, ´energie cin´etique (=due au mouvement), etc.

Remarque: taille et vieillissement absolus carespace et temps absolussuppos´es en m´ecanique newtonienne (∼boitesob´eissant aux r`egles de lag´eom´etrie euclidienne)

Cons´equence :addition des vitesses :V =u+v

Relativit´e et physique classique

Grandeurs absolues et relatives en physique classique

I absolues (invariantes): masse, taille, vieillissement, charge ´electrique, temp´erature, etc.

I relatives: direction du d´eplacement, vitesse, ´energie cin´etique (=due au mouvement), etc.

Remarque: taille et vieillissement absolus carespace et temps absolussuppos´es en m´ecanique newtonienne (∼boitesob´eissant aux r`egles de lag´eom´etrie euclidienne)

Cons´equence :addition des vitesses :V =u+v

Lumi`ere et relativit´e restreinte

2

Lumi` ere et relativit´ e restreinte

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lumi` ere et ´ electromagn´ etisme

1864, James Clerk Maxwell (1831-1879): th´eorie des ph´enom`enes ´electriques et magn´etiques

→existence d’ondes ´electromagn´etiques(vitesse : c∼300 000 km/s)

→lumi`ere visible=onde ´electromagn´etique parmi d’autres !

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lumi` ere et ´ electromagn´ etisme

1864, James Clerk Maxwell (1831-1879): th´eorie des ph´enom`enes ´electriques et magn´etiques

→existence d’ondes ´electromagn´etiques(vitesse : c∼300 000 km/s)

→lumi`ere visible=onde ´electromagn´etique parmi d’autres !

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lumi` ere et ´ electromagn´ etisme

1864, James Clerk Maxwell (1831-1879): th´eorie des ph´enom`enes ´electriques et magn´etiques

→existence d’ondes ´electromagn´etiques(vitesse : c∼300 000 km/s)

→lumi`ere visible=onde ´electromagn´etique parmi d’autres !

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Propagation de la lumi` ere et ´ ether

I ondes ´electromagn´etiques=perturbations de l’´ether (milieu m´ecanique, cf. vagues sur l’eau)

→propagation `a la vitesse c(∼300 000 km/s)par rapport `a l’´ether

I d´etermination de la vitesse de la Terre par rapport `a l’´etherpar mesure de celle de la lumi`ere par rapport `a la Terre

I ´echec de plusieurs exp´eriences dont celle de Michelson & Morley (1887)

pas d’effet observ´e→c±VT erre/Ether=cmˆeme quandVT erre/Ether varie ! ! ! la vitesse de la lumi`ere est la mˆeme pour tous les observateurs

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Propagation de la lumi` ere et ´ ether

I ondes ´electromagn´etiques=perturbations de l’´ether (milieu m´ecanique, cf. vagues sur l’eau)

→propagation `a la vitesse c(∼300 000 km/s)par rapport `a l’´ether

I d´etermination de la vitesse de la Terre par rapport `a l’´etherpar mesure de celle de la lumi`ere par rapport `a la Terre

I ´echec de plusieurs exp´eriences dont celle de Michelson & Morley (1887)

pas d’effet observ´e→c±VT erre/Ether=cmˆeme quandVT erre/Ether varie ! ! ! la vitesse de la lumi`ere est la mˆeme pour tous les observateurs

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Propagation de la lumi` ere et ´ ether

I ondes ´electromagn´etiques=perturbations de l’´ether (milieu m´ecanique, cf. vagues sur l’eau)

→propagation `a la vitesse c(∼300 000 km/s)par rapport `a l’´ether

I d´etermination de la vitesse de la Terre par rapport `a l’´etherpar mesure de celle de la lumi`ere par rapport `a la Terre

I ´echec de plusieurs exp´eriences dont celle de Michelson & Morley (1887)

pas d’effet observ´e→c±VT erre/Ether=cmˆeme quandVT erre/Ether varie ! ! ! la vitesse de la lumi`ere est la mˆeme pour tous les observateurs

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Propagation de la lumi` ere et ´ ether

I ondes ´electromagn´etiques=perturbations de l’´ether (milieu m´ecanique, cf. vagues sur l’eau)

→propagation `a la vitesse c(∼300 000 km/s)par rapport `a l’´ether

I d´etermination de la vitesse de la Terre par rapport `a l’´etherpar mesure de celle de la lumi`ere par rapport `a la Terre

I ´echec de plusieurs exp´eriences dont celle de Michelson & Morley (1887)

pas d’effet observ´e→c±VT erre/Ether=cmˆeme quandVT erre/Ether varie ! ! !

la vitesse de la lumi`ere est la mˆeme pour tous les observateurs

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Propagation de la lumi` ere et ´ ether

I ondes ´electromagn´etiques=perturbations de l’´ether (milieu m´ecanique, cf. vagues sur l’eau)

→propagation `a la vitesse c(∼300 000 km/s)par rapport `a l’´ether

I d´etermination de la vitesse de la Terre par rapport `a l’´etherpar mesure de celle de la lumi`ere par rapport `a la Terre

I ´echec de plusieurs exp´eriences dont celle de Michelson & Morley (1887)

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,

mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

→temps affich´e non physique ( ?) mais

vrai tempsinobservable

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Lorentz et Poincar´ e

Hendrik Lorentz (1853-1928) et Henri Poincar´e (1854-1912):

hypoth`eses ´electromagn´etiques obscures n´ecessairesuniquement pour expliquer l’absence de variations mesurables dec

→Poincar´e parle decomplot de la Nature

I contraction des longueurs: explique certains r´esultats exp´erimentaux,mais pas tous...

I besoin de supposer un temps local( ? !)

I explication: probl`eme de synchronisation des horloges en mouvement par rapport `a l’´ether

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Einstein et la notion de simultan´ eit´ e (1905)

Simultan´eit´e: notion pasa priorimais a posteriorietrelative`a un outil d’observation/mesure/communication

deux ´eclairs simultan´es pour un observateur ne le sont pas pour un autre...

→remise en cause de l’id´ee d’untemps absolu?

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Einstein et la notion de simultan´ eit´ e (1905)

Simultan´eit´e: notion pasa priorimais a posteriorietrelative`a un outil d’observation/mesure/communication

→remise en cause de l’id´ee d’untemps absolu?

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Einstein et la notion de simultan´ eit´ e (1905)

Simultan´eit´e: notion pasa priorimais a posteriorietrelative`a un outil d’observation/mesure/communication

deux ´eclairs simultan´es pour un observateur ne le sont pas pour un autre...

→remise en cause de l’id´ee d’untemps absolu?

Lumi`ere et relativit´e restreinte

Principe de relativit´ e selon Einstein (1905)

Conclusions partielles:

I notion de simultan´eit´e directement li´ee `a une proc´edure de synchronisation d’horlogeset donc `a des transferts d’information

I vitesse de la lumi`ere (c)=plus grande vitesse connue(gravitation ?)

I invarianceconstat´ee exp´erimentalement(par tous les observateurs inertiels) de la vitesse de la lumi`ere

→ csemble ˆetre un absoluplutˆot qu’une grandeur relative (comme les autres vitesses)

Principe de relativit´e restreinte (Einstein, 1905):les lois de laphysique (m´ecanique et ´electromagn´etisme) sont les mˆemes pour tous les observateurs inertiels

→pas de temps ou d’espace absolus maisnotions de distance ou de dur´ee relatives

→mˆemes pr´edictions que Lorentz et Poincar´e (contraction des longueurs, dilatation des dur´ees) mais sans ´etranges hypoth`eses microscopiques...