La courbure de la lumière, comment l'éclipse de 1919 a validé la révolution d'Einstein

“ Aux cycles astronomiques selon des lois déterminées, s’ajustent tous les développements d’énergie ordonnée, qui, aussi loin que notre observation peut atteindre, constituent les caractéristiques du Cosmos. Avec sa découverte de la gravitation universelle, Newton nous fit entrer, par la simplicité de ses formules, dans les rapports interastraux qui paraissent être la loi de l’univers sans fin, au delà même des limites ou la relativité de nos organes nous contraint de nous arrêter. ”

“ L’explication du système du Monde qui se déduit si facilement de sa Théorie de la gravité, est à la fois une heureuse application de cette nouvelle philosophie, et un modèle que l’on ne peut trop imiter. Quelques Philosophes, avant M. Newton, ont soupçonné que la pesanteur pouvait être une propriété commune à tous les corps ; d’autres l’ont imaginé gratuitement : notre Philosophe est le premier et le seul qui ait pu le démontrer par les Phénomènes, et en faire le fondement inébranlable des Théories les plus brillantes. ”

“ Jamais il n’a fait d’hypothèse pour expliquer la cause de l’attraction des planètes et de celle de la lumière : il a démontré que cette gravitation existe ; qu’un corps grave ne retombe sur la terre que par la même force centripète qui retient les astres dans leur orbite, et qu’aucun tourbillon de matière subtile, grand ou petit, ne peut être la cause de cette force centripète. Qu’on s’en tienne là, et qu’on n’imagine pas pouvoir faire par un roman ce que Newton n’a pu faire par ses mathématiques. ”

“ Pourquoi Newton a-t-il cru—et toute la science classique après lui—que la gravitation, la chute des corps, ne rentre pas dans la mécanique dont il a formulé les lois? Pourquoi en un mot a-t-il considéré la gravitation comme une force, ou—pour employer un terme plus vague mais plus général—comme une action qui fait que les corps pesants ne se déplacent pas librement dans l'espace vide?
C'est à cause du principe d'inertie. Ce principe, base de toute la mécanique newtonienne, peut s'exprimer ainsi: un corps sur lequel n'agit aucune force conserve une vitesse et une direction invariables. ”

“ L’espace céleste, nous l’avons dit souvent, est vide ou du moins ne contient qu’une matière infiniment ténue qui, par suite, ne peut être invoquée comme un moyen d’imprimer aux astres leur mouvement commun. Cette difficulté est si considérable, que Newton, qui avait plus qu’aucun autre mortel toute raison de se fier aux vues de sa philosophie, s’est vu forcé d’abandonner entièrement l’espoir d’expliquer par les lois de la Nature et les forces de la matière l’impulsion originelle communiquée aux planètes, quoique l’accord des mouvements indiquât nettement l’existence d’une cause mécanique. ”

“ SUPÉRIORITÉ DE LA MÉTHODE NEWTONIENNE. L'avantage de la méthode newtonienne sur les autres est de n'être pas sous la dépendance d'une fiction; comme les formules mathématiques, elle est vérité par elle-même, quel que soit le signe qu'elle emploie; c'est dans ce sens que Newton disait, hypotheses non fingo. Peu importe quels soient les principes de l'attraction , de l'électricité, du calorique, k de la lumière, de la vitalité, le moyen ne dépend pas de ces principes ”

“ Ce principe de la gravitation universelle est-il une simple généralisation des deux énoncés qu’ont fournis les lois de Kepler et leur extension aux mouvements des satellites ? L’induction peut-elle le tirer de ces deux énoncés ? Nullement. En effet, il n’est pas seulement plus général que ces deux énoncés ; il ne leur est pas seulement hétérogène ; il est en contradiction avec eux. ”

“ Quand on rencontre dans la nature des identités de ce genre, des faits aussi singuliers, il est naturel de chercher à les élucider autrement que par une bien invraisemblable et fortuite coïncidence. C’est pourtant à quoi s’était résigné Newton. C’est à quoi ne s’est pas résigné Einstein, et son étonnante pénétration a trouvé la solution de l’énigme dans la théorie de la Relativité généralisée, qui réunit en une synthèse grandiose et unique ces domaines entre lesquels la science classique maintenait une injustifiable barrière : la gravitation et la mécanique. ”

“ Pourtant la théorie de la relativité laissait jusqu'ici de côté un phénomène fondamental, essentiel, répandu partout et toujours dans le cosmos: la gravitation, propriété mystérieuse des corps qui gouverne les atomes infimes aussi bien que les étoiles géantes et dirige leurs trajectoires suivant des courbes majestueuses.
L'attraction universelle que, sur la Terre, nous appelons pesanteur, était parmi les phénomènes une sorte d'île escarpée et sans rapport avec le reste de la philosophie naturelle. ”

“ C'est qu'eux-mêmes et tous les objets voisins tombent vers la Lune avec la même vitesse que l'obus. D'où pour eux disparition de la pesanteur, de la gravitation, soudain subtilisées comme par un magicien. Le magicien, c'est le mouvement accéléré comme il convient, c'est la chute libre des observateurs.
En résumé, pour supprimer en un lieu quelconque les effets apparents de la gravitation, il suffit que l'observateur possède une vitesse convenablement accélérée. C'est ce qu'Einstein appelle le «principe d'équivalence»: équivalence des effets de la pesanteur et de ceux d'un mouvement accéléré. ”

“ La prédiction d’Einstein se trouvait réalisée avec une approximation remarquable.
Le principe d’équivalence abolit toute distinction, au point de vue des effets, entre la gravitation et l’accélération. Tout corps placé dans un champ gravitique se comportera donc comme s’il était dans un champ d’accélération. Or, nous savons que plus l’accélération est grande plus le corps se contracte ; plus, par conséquent, les phénomènes qui se passent en lui doivent se ralentir. ”

“ Disons seulement qu’Einstein a pris pour point de départ l’hypothèse qu’une transformation convenable de coordonnées est équivalente, dans le voisinage d’un point, à une force de gravitation ; c’est là l’idée directrice qui permet de ne plus parler de force et, en fait, dans cette géométrisation de la physique, l’attraction n’est plus une force, mais une propriété de l’espace. ”

“ Au lieu d’avoir l’échafaudage rigide ancien, l’espace intangible euclidien, le temps absolu et la masse absolue, nous avons une science beaucoup plus homogène, nous avons une géométrie qui est déterminée par la physique, ou plus exactement la géométrie et la physique ne font qu’un tout qui est une géométrie d’ordre supérieur, la gravitation n’étant qu’un des aspects de cette géométrie. ”

“ Les lois qui régissent les phénomènes physiques sont donc intimement liées à celle de la gravitation, laquelle n’est qu’une loi de la structure géométrique de l’Univers.
La Physique est ramenée à la Géométrie. Beaucoup de Relativistes y voient même une identification. Pour les comprendre, rappelons-nous que leur Géométrie est la Géom' : trie d’un Espace physique, Espace constitué par an substratum universel, et tout différent de 1 Espace idéal conçu par les Philosophes et fondement de la géométrie Euclidienne. ”

“ Enfin il existe une relation nécessaire entre l’énergie et la masse ; toute masse est énergie et toute énergie a une masse.
Dans sa théorie de relativité généralisée, Einsten, poussant plus loin, fait dépendre la gravitation des seules mesures du mouvement. Le continuum espace-temps, trame véritable de notre univers, cesse d’être euclidien, sauf lorsqu’on s’arrête à des éléments infiniment petits. Un super-monde, celui de l’électromagnétisme, régissant les astres comme les atomes, enveloppe et conditionne le monde du sens commun. Accomplissant un nouveau pas dans la voie de l’unité. ”

“ C’est encore en méditant plus profondément qu’on n’avait fait avant lui sur les réalités sensibles, sur les fondements expérimentaux de la géométrie qu’Einstein est arrivé à la conclusion que le monde où nous vivons n’est qu’à peu près conforme à la géométrie euclidienne. Cette conclusion s’est trouvée vérifiée encore par des faits : déviation des rayons lumineux par la pesanteur, etc. J’ai expliqué déjà ces choses, et n’en veux retenir que ceci : la théorie de la Relativité part de réalités sensibles pour aboutir à d’autres réalités sensibles. ”

“ D’après les derniers résultats de la théorie de la relativité il devient probable que notre espace à trois dimensions est lui aussi approximativement sphérique, c’est-à-dire que les lois de position des corps rigides ne sont pas fournies en lui par la géométrie euclidienne, mais approximativement par la géométrie sphérique, si l’examen porte seulement sur des régions assez étendues. C’est ici le point où l’intuition du lecteur se révolte. « Aucun homme ne peut se représenter une chose pareille », s’exclame-t-il tout indigné. ”

“ A propos de celle-ci, et des difficultés auxquelles elle se heurte, et qui paraissent à certains insurmontables, Einstein dit : « C’est un mur où l’on est arrêté. C’est une chose terrible que ces difficultés ; pour moi la théorie de la relativité n’a été qu’une sorte de répit que je me suis donné dans leur examen. » Peut-on parler avec plus de modestie enjouée de ce qui a rénové toute la science ?
L’entretien dévie vers l’éclipse totale de soleil qui doit avoir lieu dans quelques mois et qui sera visible en Australie et une partie du Pacifique. ”

“ L'astronomie, la mécanique céleste y gagnent une précision et une puissance prophétique accrues. Sur les ailes triomphales du calcul, nous savons maintenant mieux que naguère suivre et précéder les orbes d'or des astres, par delà les siècles et dans l'espace démesuré.
Il existe encore un autre criterium de la loi gravitationnelle d'Einstein. Si celle-ci est exacte, la durée d'un phénomène donné augmente, selon Einstein, quand le champ de gravitation devient plus intense. Par conséquent, la durée de vibration d'un atome donné doit être plus grande sur le Soleil que sur la Terre. ”

“ Cette déviation est due à la réfraction.
Semblablement, une étoile située un peu à l'Est du Soleil (et dont la lumière est courbée, non point par la réfraction, mais par la pesanteur) nous paraîtra plus écartée de lui. Elle nous paraîtra plus à l'Est qu'elle n'est en réalité. De même une étoile située à l'Ouest du Soleil nous paraîtra décalée vers l'Ouest du bord solaire occidental.
Donc les étoiles situées de part et d'autre du Soleil paraîtront plus écartées, plus séparées les unes des autres sur les clichés pris pendant l'éclipse. ”

“ Précisément certains astronomes se sont demandé si la concordance de la théorie d'Einstein et des résultats obtenus pendant l'éclipse était autre chose qu'une coïncidence, et si les déviations observées ne provenaient pas d'une réfraction causée dans l'atmosphère du Soleil.
Cette explication paraît insoutenable. On observe parfois des comètes traversant l'espace tout près de la surface solaire. Elles subissent dans leur mouvement une résistance qui le perturberait complètement si le Soleil avait une atmosphère assez réfringente pour expliquer les déviations observées à Sobral et à Principe. ”

“ Celle qui donne de beaux résultats est toujours une bonne méthode.
Dès qu'il s'agit de plonger au fond de l'inconnu pour trouver du nouveau, dès qu'il s'agit de savoir plus et mieux, la fin justifie les moyens.
En montrant du doigt l'optique, la mécanique, la gravitation liées solidement en une neuve gerbe, la déviation de la lumière par la gravité qu'il a annoncée contre toute attente, les anomalies de Mercure qu'il a le premier expliquées, la loi de Newton qu'il a embellie et précisée, Einstein aurait le droit de s'écrier avec quelque orgueil: «Voilà ce que j'ai fait.» ”

“ Le principe de relativité, tel que le conçoit Lorentz, ne va-t-il pas nous imposer une conception entièrement nouvelle de l’espace et du temps et par là nous forcer à abandonner des conclusions qui pouvaient sembler acquises ? N’avons-nous pas dit que la géométrie a été construite par l’esprit à l’occasion de l’expérience, sans doute, mais sans nous être imposée par l’expérience, de telle façon que, une fois constituée, elle est à l’abri de toute révision, elle est hors d’atteinte de nouveaux assauts de l’expérience ? ”

“ En d’autres termes, l’univers de la Relativité est un univers aussi réel, aussi indépendant de notre esprit, aussi absolument existant que celui de Newton et du commun des hommes : seulement, tandis que pour le commun des hommes et même encore pour Newton cet univers est un ensemble de choses (même si la physique se borne à étudier des relations entre ces choses) , l’univers d’Einstein n’est plus qu’un ensemble de relations. ”

“ Einstein s’élève avec force contre l’opinion maintes fois exprimée que la théorie de la Relativité n’est qu’une construction purement formelle. C’est une théorie physique, une théorie du monde extérieur, une théorie des phénomènes, des événements de l’Univers. Il a dit ceci en propres termes : « Beaucoup de mathématiciens ne comprennent pas la théorie de la Relativité bien qu’ils en saisissent les développements analytiques. Ils ont le tort de n’y voir que des relations formelles et de ne pas méditer sur les réalités physiques auxquelles correspondent les symboles mathématiques employés. » ”

“ Entre la théorie de la Relativité, et la Réalité qui existe indépendamment de nous, il y a cependant nu lien : l’harmonie des conclusions et la puissance de synthèse de cette nouvelle théorie physique doivent bien correspondre à quelque chose de réel. On ne doit pas défendre à l’esprit humain, naturellement soucieux d’atteindre le vrai ontologique, dechercher à se rapprocher de plus en plus de la réalité extérieure. Mais l’interprétation qu’on donnera peut-être un jour des formules d Einstein et de ses collaborateurs sera autre que celle que nous avons esssayé d’exposer. ”

“ La relativité d’Einstein n’admet pas les repères impliqués par le génie qui se vantait de ne point faire d’hypothèses. Le sujet n’est pas de ceux qu’on puisse résumer, car Einstein ne nous apporte pas moins qu’une révolution de l’espace et du temps, aventure dans laquelle, même si j’en étais capable, je ne voudrais point me hasarder. Pour agrandie qu’elle puisse s’en trouver, la conception newtonienne ne continuera pas moins de nous fournir les données maîtresses de la mécanique du monde, en attendant les mises au point de l’avenir.
L’homme dans les données de sa cosmologie. ”

“ Pour la théorie de la relativité, en raison de l’arbitraire inhérent au choix du système de référence et du système de mesure, il convient de donner, en quelque façon, à ces notions un caractère seulement relatif, et c’est là, sans doute, une idée qui touche au tréfonds de notre connaissance en physique. Mais, si l’espace et le temps perdent leur caractère d’absolu, ce dernier n’est pas le moins du monde expulsé de l’univers. ”

“ Mais il est presque certain que nous nous rallierons aux conclusions d’Einstein et qu’avec lui nous affirmerons que l’Univers, si vaste qu’il soit, est fini, quoique illimité. Si l’on considère l’espace-temps du point de vue Einsteinien de la relativité, l’Univers serait incurvé : la courbure de l’espace devant être constante et telle qu’il se referme sur lui-même à la façon d’une surface sphérique. ”

“ L'Univers réel n'est donc pas euclidien. Il n'est à [149] peu près euclidien que dans les régions de l'espace où la lumière se propage rectilignement, c'est-à-dire aux endroits très éloignés de toute masse gravitante, tel celui où nous avions plus haut abandonné l'obus de Jules Verne.
Bien d'autres raisons encore font que, par suite de la gravitation, l'Univers n'est pas conforme à la géométrie d'Euclide. ”