Histoire de l'astronomie


Les théories relativistes (1/4)

L'invariance de la vitesse de la lumière

Il est une expérience très célèbre que deux physiciens de renom, Albert Michelson et Edward Morley, réalisèrent, à la fin du XIXème siècle, en vue de mesurer directement la vitesse de la Terre sur son orbite autour du Soleil. A cette fin, ils utilisèrent un interféromètre, cet appareil capable de mesurer les variations de la vitesse de la lumière avec une précision de 1/100 000. Connaissant la vitesse à laquelle notre planète décrit son orbite autour du Soleil (30 km/sec), ils s'attendaient à mesurer des variations de +/- 30 km/sec dans la vitesse de la lumière. Ainsi, lorsque la Terre se rapproche du Soleil, la vitesse de la lumière aurait dû ètre de (300 000 + 30 =) 300 030 km/sec ; dans le cas contraire, elle aurait dû avoisiner les (300 000 - 30 =) 299 970 km/sec. Il n'en fut rien en réalité : la vitesse de la lumière semblait demeurer invariablement égale à 300 000 km/sec, quelle que soit le mouvement de l'observateur, que celui-ci s'approche ou s'éloigne de la source de lumière.


La Terre se rapprochant du Soleil, la vitesse d'un rayon de lumière aurait dû ètre égale à 300 030 km/sec.
La Terre s'éloignant du Soleil, la vitesse d'un rayon lumineux devrait ètre égale à 299 970 km/sec.



Le ralentissement du temps

Plusieurs explications fort peu convaincantes furent données de ce résultat pour le moins surprenant. En 1905, un génial physicien du nom d'Albert Einstein postula que cette invariance de la vitesse de la lumière était en réalité une propriété de la lumière. Inutile, donc, de tenter de l'expliquer. Mieux valait réviser l'ensemble des théories physiques à partir de ce phénomène. Ce qu'il fit, pour en arriver à la conclusion suivante : l'écoulement du temps et l'échelle des longueurs doivent varier en fonction de la vitesse de l'observateur, de sorte que la vitesse de la lumière - cette distance parcourue par un faisceau de lumière par unité de temps - lui apparaisse toujours constante, invariablement égale à 300 000 km/sec. Une telle hypothèse remettait complètement en cause la physique de Newton, une physique reposant sur un principe simple : l'espace et le temps s'écoulent de la mème façon, quels que soient le mouvement de l'observateur et la position qu'il occupe dans l'univers.

Albert Einstein (1879 - 1955)

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