Paul Langevin

“ Pour Einstein, le mouvement spontané des corps suit précisément une géodésique de notre Univers. Si l’Univers est euclidien, c’est un mouvement rectiligne et uniforme ; s’il ne l’est pas, c’est autre chose, autre chose qui s’écarte du mouvement rectiligne et uniforme dans la mesure où notre Univers s’écarte d’être euclidien. Le mouvement de chute libre de notre corps nous prouve que l’espace et le temps (puisque c’est l’ensemble qui intervient ici dans l’Univers) , n’ont pas le caractère euclidien, et la gravitation manifeste justement cette non-euclidianité de l’Univers. ”

“ Jamais un physicien travaillant dans son laboratoire n’a besoin de se demander, pour prévoir ce qui va se passer, pour l’expliquer, à quel moment de l’année il est, quel est le mouvement d’ensemble de la Terre par rapport au Soleil, ou à une position de la Terre à un autre moment, ou encore par rapport à tels ou tels axes plus ou moins absolus qu’on voudra imaginer. L’expérience la plus constante des physiciens montre que le mouvement de translation uniforme d’ensemble d’un système matériel n’a aucune influence sur les phénomènes observés à l’intérieur de ce système. ”

“ Einstein considère qu’on ne peut pas effacer la gravitation partout, qu’on peut l’effacer localement, qu’on peut trouver un univers euclidien qui est tangent, qui coïncide dans une petite étendue avec l’univers réel, mais qu’on ne peut pas rendre tout l’Univers euclidien par un choix convenable de coordonnées. C’est tout à fait analogue à ce fait que, lorsque nous prenons une surface comme celle de cette carafe, qui n’est pas développable, dont la géométrie n’est pas euclidienne, nous pouvons la faire coïncider sur une petite étendue avec un plan ou une surface développable. ”

“ Qu’un corps soit froid ou qu’il soit chaud, qu’il contienne de l’eau ou que j’y comprime l’oxygène et l’hydrogène qui résultent de la décomposition de l’eau, au point de vue newtonien la manière dont ce corps résiste aux changements de vitesse serait exactement la même. Il en serait également ainsi que le corps soit en repos ou qu’il soit en mouvement. C’est une notion fondamentale en mécanique que l’effet de la vitesse est indépendant du mouvement antérieurement acquis. La masse sera la même si le corps est en repos ou s’il est en mouvement : c’est la masse absolue. ”

“ Si donc nous concevons la gravitation comme une courbure de l’espace, analogue à une courbure d’une surface, et si nous affirmons que les mouvements spontanés des corps qui tombent sur la Terre et des astres qui tournent autour du Soleil ne sont pas dûs à des attractions dans un espace euclidien, mais qu’ils sont simplement des mouvements géodésiques dans un Univers non euclidien, ce caractère non euclidien tient à ce qu’il y a de la matière dans l’espace. ”

“ Cet Univers est, en gros, sphérique à trois dimensions. Seulement, il y a des bosses dessus ! Le Soleil détermine une de ces bosses, et la Terre dans son mouvement annuel, suit les géodésiques de cette bosse. Si vous imaginez une bosse sur une surface et sur cette bosse une géodésique, au sens géométrique sensible pour nous, c’est-à-dire une ligne qui tourne autour de cette petite bosse la trajectoire de la Terre autour du Soleil est l’analogue de la trajectoire géodésique que suivrait sur cette surface un point lancé, mais lié à la surface. ”

“ Du moment où notre Univers est conçu comme modifié par la présence de la matière et de l’énergie en général, non seulement un corps, en suivant sa géodésique, ne s’y déplacera pas en ligne droite d’un mouvement uniforme, mais encore la lumière qui représente de l’énergie et qui, dans l’Univers euclidien se propage en ligne droite, n’étant plus dans un Univers euclidien, ne se propagera plus en ligne droite : d’où la déviation de la lumière venant d’une étoile, quand elle passe dans la région de l’Univers fortement perturbée qui se trouve au voisinage du Soleil. ”

“ Ce qu’il y a de remarquable, c’est que ce mouvement sous l’action de la gravitation va être le même pour tous les corps, pourvu qu’ils aient été lancés de la même manière, et qu’il suffit de connaître un point où le corps passera et avec quelle vitesse il y passera pour savoir quel sera son mouvement ultérieur. Il n’y a pas besoin pour cela de savoir ce qu’il est. Tous les corps se comportent exactement de la même manière dans un champ de pesanteur ou de gravitation. ”

“ Comme le vieil Antée, lorsqu’il avait touché la Terre, on y puise de nouvelles forces pour expliquer et prévoir les phénomènes.
La théorie nouvelle permet de comprendre dans une seule synthèse un ensemble énorme de faits, puisque nous y faisons entrer maintenant non seulement l’électromagnétisme qui a conquis l’optique, mais toute la mécanique, toute la théorie cinétique, l’hydrodynamique, la thermodynamique et l’élasticité. Au fond, toute la physique est unifiée et simplifiée. ”

“ Au point de vue théorique, nous ne pouvons nous empêcher d’être sur la Terre et placés dans un champ de gravitation quand nous rapportons les événements à des axes liés à la Terre, mais si nous pouvions admettre que nous sommes en mouvement par rapport à un système de référence convenablement choisi dans lequel la gravitation aurait disparu, cela serait bien plus commode. En fait, on s’aperçoit que ce n’est pas possible, et Einstein a bien vu qu’il en était ainsi. On ne peut faire disparaître partout le champ de gravitation, mais seulement dans une petite région. ”

“ Pour déterminer laquelle, nous voyons d’une part que l’électromagnétisme nous explique des quantités de choses d’une manière infiniment plus précise que la mécanique, et d’autres choses que la mécanique n’explique pas. D’autre part, cet électromagnétisme va-t-il nous expliquer la mécanique ? La mécanique ordinaire n’est-elle qu’une théorie de première approximation, une théorie assez grossière dont l’autre théorie va nous donner une seconde approximation beaucoup plus précise ? ”

“ Pour qu’il en soit ainsi quelle que grande que soit la distance entre les événements et quelque petit que soit leur intervalle dans le temps, il faudrait que nous disposions d’un moyen d’agir ou de signaler instantanément à distance.
La notion de temps absolu se présente ainsi comme solidaire des notions d’action instantanée à distance, d’existence d’ondes se propageant ou de mobile se déplaçant avec une vitesse infinie. ”

“ Pour arranger les choses, au lieu de construire la cinématique à partir du temps absolu, peut-être pouvons-nous reconstruire la notion du temps en lui donnant une base expérimentale, c’est-à-dire en supposant que chacun des observateurs qui sont liés à la Terre, soit maintenant, soit plus tard, définissent le temps, établissent la concordance des temps comme je l’ai dit tout à l’heure, par des échanges de signaux lumineux. ”

“ Toute l’histoire de la physique, à la fin du XVIIIe siècle et pendant une grande partie du XIXe siècle, a consisté simplement à développer les autres parties de la physique sur le modèle de la théorie newtonienne de la gravitation, sur le modèle de la mécanique céleste. ”

“ Si toute l’inertie est due à la présence de matière, le développement de la théorie montre que nécessairement la quantité totale de matière doit être finie, et que l’Univers également doit être fini, c’est à dire que cet Univers doit être pour les trois dimensions de l’espace l’équivalent de ce qu’est la sphère à deux dimensions. ”

“ Sa façon de tomber, c’est de continuer à monter, et ensuite de retomber, ou, s’il a été lancé avec une force suffisante dans l’espace, sa façon de tomber serait de tourner autour de la Terre, comme la Lune. Newton a montré que le mouvement des astres représente leur façon de tomber.
Imaginons des corps situés à l’intérieur du boulet de Jules Verne. Il n’y a plus de gravitation puisque ces corps, tombant en même temps que lui n’ont aucune accélération par rapport au boulet de Jules Verne. Dès qu’il est libre, qu’il est en train de tomber, il n’y a plus de pesanteur à son intérieur ”

“ L’ouvrier le moins instruit a la notion de l’inertie. Il sait très bien que pour arrêter un volant qui est en marche il faut faire un effort, que ce volant résiste aux changements de vitesse. Il a le sens de l’inertie. Nous avons en quelque sorte l’intuition de la mécanique, ce qui nous fait considérer les phénomènes mécaniques comme simples, et, ces phénomènes étant simples, c’est à partir d’eux que nous devons essayer d’expliquer les autres, ceux qui en principe nous apparaissent compliqués. ”

“ Nous verrons que cette conception de Gauss et de Riemann est à la base de toute la théorie de Relativité généralisée. Pour celle-ci, l’Univers réel est non-Euclidien, mais il possède au voisinage immédiat de chacun de ses éléments un Univers Euclidien tangent dont la conception résumera la première étape du développement de la théorie, celle que nous désignerons sous le nom de Relativité restreinte. ”

“ Eh bien, Einstein a pu développer entièrement la théorie, nous donner les lois suivant lesquelles c’est la matière, ou plus exactement l’énergie présente dans l’Univers, puisque nous avons ramené tout à l’heure l’une des notions à l’autre, qui détermine la courbure de l’espace et le mouvement spontané. ”

“ Vous savez comment Newton a introduit la loi de gravitation, en vertu de laquelle les corps présents dans notre espace euclidien, invariable, intangible, exercent des actions les uns sur les autres, c’est-à-dire que la présence de l’un modifie le mouvement de l’autre. ”

“ Les propriétés de l’Espace, c’est-à-dire les propriétés des figures que nous pouvons construire avec des objets matériels, des règles par exemple, seront-elles indépendantes de l’endroit où nous serons placés, à proximité plus ou moins grande d’une masse importante de matière comme la Terre ou le Soleil ou même l’intérieur de cette masse ? ”

“ Quand on veut lui communiquer ce que nous appelons une accélération, en faisant agir sur lui une force, il cède plus ou moins volontiers à l’action de cette force. Pour une même action, il prendra un mouvement plus ou moins rapide, sa vitesse changera plus ou moins lentement suivant qu’il sera plus ou moins inerte. Un gros corps résistera plus, se mettra en mouvement moins facilement qu’un petit, cette propriété d’inertie étant caractérisée par ce que Newton a appelé la masse du corps. ”

“ Ce qu’espèrent certains physiciens, c’est de pouvoir faire rentrer dans la même synthèse ce qui reste de la physique, et par conséquence toutes les autres sciences, en constituant une géométrie plus générale que celle d’Einstein, qui comprendrait l’électromagnétisme et la gravitation comme des aspects particuliers. ”

“ Dans ces conditions, lorsqu’il n’y a pas d’action causale possible de l’un sur l’autre, il n’y a aucun inconvénient à ce qu’on les considère comme se succédant indifféremment dans un sens ou dans l’autre. Au contraire, tous les couples d’événements qui sont assez rapprochés dans l’espace pour qu’un signal lumineux parti du premier puisse arriver avant le second à la portion de matière dans laquelle celui-ci se produit, auront un ordre de succession invariable. ”

“ Des lois aussi fondamentales que celles de la Géométrie ne sont pas données a priori par un décret de la Nature antérieur à l’existence de toute matière et de tout phénomène, mais sont au contraire, comme il semble plus naturel, déterminées en tout lieu et à tout instant, par toute la réalité présente. ”

“ Nous avons ici affaire non plus à un ensemble à trois dimensions comme l’espace ou à un ensemble à une dimension comme le temps, dont les instants se succèdent en quelque sorte en série linéaire, mais nous avons affaire à un ensemble d’événements, à ce que nous appelons une multiplicité qui est en réalité à quatre dimensions. ”

“ Or, si l’on place la dynamique sur une base physique, on s’aperçoit que la notion de masse absolue est connexe de la notion de temps absolu, que c’est le vieux temps absolu qui est responsable de tout ; il est adéquat à la propagation instantanée et il exige une masse absolue. ”

“ Du moment que nous n’observons que des enchaînements de coïncidences absolues, nous devons pouvoir, et nous pouvons maintenant, énoncer les lois physiques sous une forme indépendante du système que nous employons pour repérer les événements, exactement comme les lois de la géométrie sont indépendantes du système de coordonnées qu’on emploie pour fixer la position des points. ”

“ C’est parce qu’il y a d’autre matière, qu’une portion quelconque de matière est inerte, c’est parce qu’il y en a d’autre, que quand cette matière tourne, il s’y produit des effets de force centrifuge, qu’un corps qui lui est attaché se met à tendre le fil qui l’attache, et qu’il apparaît un champ de force d’inertie. ”

“ Dans notre synthèse, que je viens d’esquisser rapidement, il y a deux lacunes : d’abord le fait que l’indépendance du mouvement d’ensemble d’un système et de l’aspect des phénomènes est restreinte au cas des mouvements de translation uniforme ; puis le fait que dans tout ceci il n’est pas question de la gravitation.
La gravitation est un phénomène sui generis qu’on a bien essayé d’interpréter d’abord mécaniquement (il y a les vieilles théories de Lesage, les corpuscules ultra-mondains, etc.) , puis par l’électromagnétisme. ”