Au début du XXe siècle, Albert Einstein bouleverse notre vision de l'espace, du temps et de la gravité avec ses deux théories de la relativité. Un siècle plus tard, elles sont vérifiées jusque dans nos téléphones.
Chiffres clés
- Vitesse de la lumière
- ≈ 300 000 km/s
- Relation célèbre
- E = mc²
- Confirmation éclatante
- déviation de la lumière, 1919
- Ondes gravitationnelles
- détectées en 2015
Une idée de départ surprenante
Toute la relativité part d'un constat déroutant : la vitesse de la lumière est la même pour tout le monde, environ 300 000 km/s, quelle que soit la vitesse à laquelle on se déplace. Que vous couriez vers un rayon lumineux ou que vous le fuyiez, il vous dépasse toujours à la même vitesse.
Ce simple fait, impossible à concilier avec notre intuition, oblige à revoir les notions les plus solides : le temps et l'espace eux-mêmes.
La relativité restreinte (1905)
Puisque la vitesse de la lumière ne change jamais, c'est le temps qui doit s'adapter. Conséquence spectaculaire : le temps ne s'écoule pas au même rythme pour un objet rapide et pour un objet immobile. À très grande vitesse, les durées s'allongent, les longueurs se raccourcissent.
Autre conséquence, la plus célèbre de toute la physique : masse et énergie sont deux formes d'une même chose.
La relativité générale (1915)
Dix ans plus tard, Einstein s'attaque à la gravité. Sa grande idée : la gravité n'est pas une force, mais une déformation de l'espace-temps par les objets massifs. Une planète « tombe » autour du Soleil non pas tirée par une corde invisible, mais parce qu'elle suit la courbure de l'espace, comme une bille roule au fond d'un entonnoir.
Cette théorie prédit que la lumière elle-même est déviée en passant près d'un astre massif. La confirmation, lors d'une éclipse de Soleil en 1919, rendit Einstein mondialement célèbre du jour au lendemain.
Des confirmations quotidiennes
Loin d'être abstraites, ces théories se vérifient tous les jours :
- Le GPS doit corriger en permanence les effets relativistes ; sans cela, il se tromperait de plusieurs kilomètres en une journée.
- Les ondes gravitationnelles, ces vibrations de l'espace-temps prédites par Einstein, ont été détectées pour la première fois en 2015 — un siècle après.
- Le Soleil et les centrales nucléaires tirent leur énergie de la relation E = mc².