Lucien Fabre

“ Nous ne nous sommes occupés que du mouvement uniforme, c’est-à-dire effectué à vitesse constante. Que se passe-t-il dans le cas d’un mouvement accéléré où la vitesse s’accroît à chaque instant ? Nous le savons par expérience : par suite de l’inertie, nous sommes projetés en avant au moment où la locomotive accroît brusquement son allure. Même dans la nacelle close et sans repères du dirigeable silencieux dont nous avons parlé, nous aurions conscience du mouvement accéléré. Donnons à cette nacelle un mouvement de descente ayant une accélération égale à celle qu’elle aurait en chute libre. ”

“ Lorsqu’on examine la transformation de Lorentz, base de la théorie restreinte, on constate que le temps y est représenté analytiquement, par deux lettres t et t’, la première donnant le temps propre du système S et l’autre, le temps propre du système S’ (voir p. 173, 4o) . Comme on peut avoir en présence autant de systèmes que l’on veut, on voit, en fin de compte, que le temps est représenté par une infinité de lettres : t, t′, t′′... Or, dans la mécanique et la physique classiques, le temps étant universel, il est toujours symbolisé par une lettre unique. ”

“ Une expérience extrêmement précise de Fizeau prouve que cet éther dans lequel se déplace la terre est, s’il existe, immobile par rapport à tous les astres. Ne peut-on, grâce à la lumière, autrement dit par une expérience optique, mesurer la vitesse de la terre par rapport à cet éther au repos, c’est-à-dire sa vitesse absolue ? Si nous faisons parcourir à la lumière un trajet dans un sens tel que sa vitesse doive s’ajouter à celle de la terre, la raison nous suggère qu’elle devra le parcourir plus vite que dans le sens opposé, où la vitesse de la terre viendra en déduction de la sienne. ”

“ Les équations fondamentales de la mécanique sont évidemment, d’après l’objet même de la mécanique, les équations du mouvement d’un point matériel ; la matière y est représentée par la masse et la force ; le mouvement (c’est-à-dire l’espace et le temps) par l’accélération.
Elles considéreront un point matériel comme complètement défini quand elles nous auront fixé : sur sa nature, par l’intervention d’un coefficient propre au point considéré et appelé masse ; sur sa position actuelle, par l’intervention de coordonnées d’espace et de temps rapportées à un système de référence. ”

“ Jamais œuvre si formidable n’exista ; jamais système du monde n’offrit une telle ampleur ; le miracle de cette existence sans rupture se mesure à notre orgueil de n’y être point étrangers. Une volonté sans tremblement a immédiatement fixé l’éclair d’une lucidité qui pressait tous les faits, toutes les expériences dans les deux mondes signalées, pour en donner la synthèse et en alimenter son induction.
La puissance du génie d’Einstein apparaîtra sur les traits mêmes de cette nouvelle figure du monde qu’il a sculptée dans le marbre le plus nu. ”

“ On sait que les radiations émises par certains corps donnent lieu à des phénomènes parfaitement mesurables. Comme toujours, le sens de l’analogie est l’auxiliaire le plus précieux de la découverte ; or, du fait que, dans un coup de feu par exemple, on observe une réaction, on sera amené à se demander si l’émission d’énergie rayonnante n’implique pas un phénomène de réaction analogue. Pour un savant, le principe de l’action et de la réaction, qu’aucun fait observé n’a encore permis de rejeter, exige impérieusement l’existence d’une pression de radiation. ”

“ On peut ici saisir parfaitement le mécanisme d’application du principe de relativité. Si un point matériel se déplace depuis le voisinage des masses jusqu’en un lieu non soumis à la gravitation, pour que l’expression mathématique de son mouvement demeure le plus simple, il faut et il suffit que le système auquel on le rapporte, l’ « espace », soit tel qu’il admette à chaque instant sa trajectoire instantanée comme géodésique. ”

“ Baignant dans la lumière ou l’obscurité, tangent par le sens intéressé à l’ambiance qui y suscite les impressions lumineuses, l’homme ne réclamait pas plus d’explication pour la vue que pour le toucher. Il en exigea lorsqu’on lui apprit que la lumière n’est pas un phénomène accompli à vitesse infinie et, par là même, statique, créateur d’une idée innée comme l’étendue, mais un phénomène dynamique. La lumière se propageait, en ligne droite, avec une vitesse finie et même dans le vide. ”

“ Tout comme pour mettre en mouvement un corps inerte, il faut dépenser un certain effort pour créer un courant ; de même un mobile lancé tendant à conserver sa vitesse, un courant établi tend à maintenir son intensité. Toute variation d’intensité dans un courant a donc pour résultat, par suite de l’inertie, de donner des courants parasites dont on a constaté l’existence et dont on connaît les lois.
Soumis au calcul, les phénomènes ainsi définis nous fournissent l’occasion de constater la fécondité de ce calcul ou plutôt de la représentation qu’il nous fournit. ”

“ Se référant à l’expérience de Michelson et Morlay, ils raisonnèrent ainsi : La lumière met le même temps pour parcourir deux trajets auxquels nos mesures assignent la même longueur. Or, celui des deux qui est dans le sens du mouvement de la terre est parcouru par la lumière avec une vitesse plus faible que l’autre. Tout se passe donc comme si les corps entraînés dans une translation subissaient une contraction dans le sens du mouvement.
⁂
L’hypothèse de Lorentz et de Fitzgerald semble, au premier regard, la seule possible, en tout cas la plus voisine du sens commun. ”

“ Le savant allemand remplace les lois de Newton par une nouvelle loi de la gravitation conforme au principe de la relativité généralisée. Dans le système newtonien, l’action de deux masses suffisamment rapprochées est indépendante des étoiles fixes. Il n’en est plus de même pour Einstein : tout est relatif ; l’inertie d’un corps, ne pouvant se comprendre que comme sa résistance aux accélérations relatives qu’il éprouve par rapport aux corps qui ne se meuvent pas avec lui, s’accroît avec la masse de ceux-ci. Un corps qui serait rigoureusement seul n’aurait pas d’inertie. ”

“ Il faut s’en tenir purement aux faits tels qu’ils sont. Il est nécessaire, il est du devoir du savant de donner la signification physique de ce phénomène incompréhensible. Il le traduit en langage mathématique et interprète les opérations mathématiques dont je donnerai plus loin le détail, en disant que tout se passe comme si l’écoulement du temps n’était pas le même toujours. Autrement dit : le temps va plus vite, on vieillit plus vite en un lieu qu’en un autre ; il est possible par exemple de se déplacer dans le temps qui est relatif comme l’espace avec une plus ou moins grande rapidité. ”

“ Je me représente avec une merveilleuse aisance un certain nombre de cuistres trouvant là matière à philosopher et tirant des théories d’Einstein des armes contre Kant ou contre Leibnitz ou saint Thomas. La « théorie kantienne du jugement », par exemple, est une chose ; la science en est une autre. La première établit la définition, la provenance et la critique des idées de temps et d’espace ; la deuxième traite des manifestations empiriques. La réflexion nous donne ici l’occasion de voir une fois de plus combien nos impressions premières sont fausses et que le sens commun est trompeur. ”

“ La masse des corps dépend exclusivement de la présence et de la situation relative des autres corps dans l’univers. Sa valeur n’est définie que rapportée au système auquel est également rapporté son mouvement. L’équivalence de la masse inerte et de la masse lourde fait bien saisir la valeur relative des mouvements. On conçoit désormais très bien comment un champ centrifuge peut, pour un corps en rotation, prendre la signification d’un champ de gravitation qui serait suscité par la rotation, autour de ce corps supposé immobile, de toutes les masses de l’univers. ”

“ Le calcul donne en effet pour l’expression de l’énergie d’une sphère électrisée en mouvement rectiligne, uniforme et à vitesse faible, un produit comparable à l’expression de l’énergie de la même sphère non électrisée mais où la masse de la sphère est augmentée d’une quantité donnée. Tout se passe comme si la sphère possédait une inertie additionnelle due à l’énergie potentielle de sa charge — autrement dit, tout se passe comme si l’énergie était douée d’une certaine masse ! ”

“ Le principe spécial de relativité remplace avec Minkowski cette conception par celle d’un temps-espace à quatre dimensions qui a tout de même le caractère d’un contenant.
Enfin la dernière théorie einsteinienne que nous venons d’exposer refuse à ce temps-espace le caractère d’un contenant. Pour elle, il n’existe qu’en vertu des choses. Sans la matière, il n’est pas d’espace-temps. Espace, temps, matière sont trois choses indissolublement liées que le physicien ne rencontre que réunies et que l’esprit humain ne se représente pas séparées. ”

“ Le passage du système newtonien, fondé sur le principe de la conservation de la quantité de mouvement et de la masse, au système einsteinien, nécessite la généralisation de ce principe à la conservation de l’énergie. Ce principe de conservation de l’énergie exprimé dans les équations générales de l’hydrodynamique et de la théorie des gaz a pu être d’abord transformé en équations tensorielles et ensuite déduit de la loi de gravitation ; on retrouve par ce mode l’ensemble des quatre relations identiques dont nous avons parlé à propos des dix équations d’Einstein. ”

“ Les principes placés à la base des théories mécaniques ne sont que l’énoncé généralisé de quelques faits très simples.
L’un de ces principes les plus importants est implicitement postulé, plus souvent qu’énoncé explicitement. C’est le principe classique de la relativité. Il part de l’affirmation suivante :
Il n’est pas possible, par des expériences mécaniques effectuées sur la terre, de rendre manifeste le mouvement absolu à vitesse constante de cette planète. Seul son mouvement relatif par rapport à un autre astre supposé fixe, au soleil par exemple, peut être mesuré. ”

“ Il faut donc très bien se rendre compte que la mécanique ne repose pas sur des bases d’une certitude indiscutable, d’une évidence absolue. On a essayé d’exprimer la réalité constatée, avec l’instrument mathématique le plus simple et le plus commode. Or le réel, par définition, demeure le réel. Il est indépendant des conventions ; et les mathématiques sont purement des conventions, des jeux de l’esprit ; il est donc probable qu’on ne pourra jamais faire coller exactement l’un à l’autre. Rien ne nous démontre que la réalité est simple ni continue ”

“ Asseyons-nous dans la nacelle close d’un dirigeable se mouvant par rapport au sol sans trépidation et à vitesse constante au milieu des nuages. Nos sens ne nous avertiront pas du mouvement. Tentons une expérience : faisons choir un corps ou osciller un pendule par exemple. Les résultats des mesures que nous effectuerons seront les mêmes qu’au repos et par conséquent ne décèleront pas davantage le mouvement. Bien plus : si nous croisons un autre dirigeable, immobile celui-là par rapport à la terre, il pourra aussi bien nous paraître en mouvement. ”

“ Si le temps ne s’écoule pas de même sur la terre, par exemple, et sur le soleil, si les chronomètres ne peuvent avoir les mêmes durées d’oscillation, on peut dire que le même corps n’aura pas la même couleur sur la terre et sur le soleil. Einstein a calculé que le métal sodium par exemple devait donner sur la terre une flamme dont il a déduit exactement de ses théories les caractéristiques par rapport à celle que donne le même métal dont on a constaté la présence dans l’atmosphère du soleil. ”

“ Mais Faraday fit plus. En 1845, il découvrit un phénomène lumineux (la rotation du plan de polarisation) produit sous l’action d’un champ électromagnétique. Un lien apparaissait entre l’électricité et la lumière. On ne peut lire les œuvres de Faraday sans une émotion pathétique : on le sent à chaque instant voisin de la découverte, hésitant à franchir un pas qui apparaît monstrueux au physicien de cette époque, et abandonnant ou plutôt n’énonçant pas les pensées que ses observations expérimentales lui suggéraient naturellement. ”

“ Nous pouvons tout de suite déduire de l’hypothèse de Lorentz une conséquence étonnante : il ne peut exister de vitesse supérieure à celle de la lumière. En effet, le symbole de celle-ci entre dans l’expression du coefficient de contraction de manière telle que la valeur de la contraction deviendrait infinie pour un corps dont la vitesse atteindrait celle de la lumière. À cette vitesse il ne peut donc exister que des corps infiniment plats. Ceci est un très curieux exemple des affirmations d’ordre matériel auxquelles peut conduire l’interprétation des résultats exprimés en langage mathématique. ”

“ En deux mots, j’ai toujours régardé les équations de la théorie de la relativité restreinte d’Einstein comme représentant exactement les faits que nous connaissons, et je pense que les faits nouveaux qu’on découvrira entreront dans le même moule pendant de nombreuses années. Je pense qu’il n’y a pas une seule contradiction logique dans ce système d’équations. De même je pense que la théorie généralisée (gravitation-inertie) , est une admirable construction, dont les équations représentent exactement les relations numériques entre les grandeurs mesurables. ”