relativité - physique.

« dimensions (trois dimensions pour l'espace et une pour le temps), dans lequel tous les événements de l'Univers ont lieu, est appelé continuum espace-temps.

Dans cetespace, le mouvement spatio-temporel d'un corps est décrit par sa ligne universelle. 4 RELATIVITÉ GÉNÉRALE En 1915, Einstein introduisit la théorie de la relativité générale dans laquelle il considère des corps accélérés les uns par rapport aux autres.

Son but initial était d'expliquerles divergences apparentes entre les lois relativistes et la loi de la gravitation.

Il adopta alors une nouvelle approche du concept de gravité, fondée sur le principe del'équivalence. D'après ce principe, les forces de gravitation sont en tout point équivalentes aux forces d'accélération.

Ainsi, dans une expérience, il est théoriquement impossible dedifférencier les deux types de forces.

D'après la théorie de la relativité restreinte, une personne située dans une voiture qui roule sur une route lisse ne peut pas savoir sielle est au repos ou animée d'un mouvement uniforme.

Selon la théorie de la relativité générale, lorsque la voiture est accélérée, ralentie, ou engagée dans un virage,l'occupant ne peut savoir si les forces produites sont dues à la gravitation ou à l'accélération. L'accélération est la variation de la vitesse au cours du temps.

Considérons un astronaute debout dans une fusée avant son décollage.

En raison de la gravité, l'astronauteest maintenu debout par une force équivalente à son poids p.

Considérons la même fusée dans l'espace interplanétaire, loin de tout corps et ne subissant aucune gravité. Lorsque la fusée accélère, l'astronaute subit à nouveau la poussée qui le maintient debout.

Si l'accélération est de 9,8 m/s 2 (accélération de la pesanteur à la surface de la Terre), la poussée qui s'exerce sur l'astronaute est égale à p, poids de l'astronaute.

S'il ne regarde pas à travers le hublot, l'astronaute ne sait pas si la fusée est au repos sur la Terre ou en accélération constante dans l'espace interplanétaire.

La force due à l'accélération ne peut donc pas être distinguée de la force de gravitation.

Selon lathéorie d'Einstein, la loi newtonienne de la gravitation est une hypothèse non nécessaire.

Einstein assimile toutes les forces, aussi bien la gravité que les forces associées àl'accélération, à des effets de l'accélération.

Lorsque la fusée est au repos sur Terre, elle est attirée vers le centre de celle-ci.

Einstein déclare que ce phénomène d'attractionest dû à une accélération de la fusée.

Certes, dans l'espace tridimensionnel, la fusée est stationnaire, elle n'est donc pas accélérée.

Mais dans un espace-temps à quatredimensions, la fusée est en mouvement suivant sa ligne universelle.

La courbure du continuum à proximité de la Terre implique une courbure de la ligne universelle de lafusée, ce qui explique son mouvement relativiste. L'hypothèse de Newton, selon laquelle deux corps sont soumis à une attraction mutuelle proportionnelle à leur masse, est donc remplacée par l'hypothèse relativiste, selonlaquelle le continuum est courbe à proximité des corps massifs.

La loi de la gravitation d'Einstein affirme alors simplement que la ligne universelle de chaque corps est unegéodésique dans le continuum.

Une géodésique est le « chemin » le plus court entre deux points.

Dans un espace courbe, les géodésiques ne sont pas nécessairement desdroites.

Ainsi, les géodésiques à la surface de la Terre sont de grands cercles.

Voir aussi géométrie ; géométrie non euclidienne ; navigation. 5 CONFIRMATION ET MODIFICATION DE LA THÉORIE La théorie de la relativité générale fut confirmée de plusieurs façons.

Nous fournirons ici quelques exemples. La théorie prédit notamment que la trajectoire d'un rayon lumineux est courbe au voisinage immédiat d'un corps massif comme le Soleil.

Pour vérifier cette prédiction, lesscientifiques choisirent d'abord d'observer des étoiles apparaissant à proximité du Soleil.

Leurs positions apparentes furent relevées, puis comparées à leurs positionsquelques mois plus tard, une fois qu'elles s'étaient éloignées du Soleil.

Les prédictions d'Einstein furent alors validées.

Ces dernières années, des tests comparables ont étéfaits sur les déflexions des ondes radio provenant de quasars éloignés ( voir radioastronomie).

Ces tests ont confirmé la théorie de la relativité générale. Un autre exemple confirme la théorie de la relativité générale.

Depuis plusieurs années, on sait que le point le plus proche du Soleil, par lequel passe Mercure, se déplaceautour du Soleil avec une période de 3 millions d'années.

Contrairement à la théorie classique, la théorie de la relativité prédit ce mouvement.

Effectuées récemment parradar, des mesures de l'orbite de Mercure ont confirmé les prédictions relativistes avec une incertitude de seulement 0,5 p.

100. 6 OBSERVATIONS RÉCENTES Après 1915, la théorie de la relativité fut développée et prit de l'importance grâce à Einstein, mais aussi aux astronomes britanniques James Jeans, Arthur Eddington etEdward Arthur Milne, à l'astronome hollandais Willem de Sitter, et au mathématicien germano-américain Hermann Weyl.

Beaucoup de leurs travaux s'efforcent d'élargir lathéorie de la relativité pour y inclure des phénomènes électromagnétiques.

Plus récemment, plusieurs chercheurs ont tenté d'unifier la théorie gravitationnelle relativisteavec l'électromagnétisme et les interactions nucléaires fortes et faibles ( voir théorie des champs unifiée).

Bien que quelques progrès aient été réalisés, aucune théorie n'est aujourd'hui acceptée de façon générale. Les physiciens ont aussi consacré beaucoup d'efforts au développement des conséquences cosmologiques de la théorie de la relativité.

Dans le cadre des axiomes d'Einstein,plusieurs voies de développement sont possibles.

L'espace, par exemple, est courbe, et son degré exact de courbure à proximité des corps lourds est connu ; mais sacourbure dans l'espace vide, causée par la matière et le rayonnement de l'Univers tout entier, demeure incertaine.

Par ailleurs, les scientifiques ne savent pas encore sicette courbe est fermée (c'est-à-dire analogue à une sphère), ou ouverte (analogue à un cylindre ou à un bol aux parois infinies).

La théorie de la relativité impliqueégalement la possibilité d'expansion de l'Univers.

Cette théorie de l'expansion rend crédible l'hypothèse selon laquelle l'histoire passée de l'Univers est finie.

Elle ouvreégalement de nombreux champs d'investigation encore peu explorés.

Voir aussi cosmologie. À la suite des prédictions d'Einstein, un autre sujet important de la recherche en physique est l'étude des ondes gravitationnelles, qui sont par exemple issues de l'oscillationou de l'effondrement d'étoiles massives, et qui perturbent le continuum espace-temps. Une grande part des dernières recherches sur la relativité est consacrée à la création d'une mécanique quantique relativiste qui soit pratique à manipuler.

Une théorierelativiste de l'électron fut développée en 1928 par le mathématicien et physicien Paul Dirac.

Par la suite, une théorie satisfaisante, appelée électrodynamique quantique,unifia les concepts de la relativité et de la physique quantique ; cette théorie est particulière à l'étude de l'interaction entre les électrons, les positrons et le rayonnementélectromagnétique.

Plus récemment, les travaux du physicien britannique Stephen Hawking constituaient une tentative d'intégration totale de la mécanique quantique et dela théorie relativiste.

Finalement, les théories de la relativité ont totalement bouleversé la notion d'espace-temps. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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