Principe de relativité

“ La théorie de Relativité restreinte concerne exclusivement, — mes lecteurs ne l’ont pas oublié, — les systèmes en mouvements uniformes les uns par rapport aux autres, c’est-à-dire ces systèmes qui jouent dans la mécanique traditionnelle un rôle privilégié, et qui sont les seuls auxquels s’applique le principe de relativité classique de Galilée et de Newton. ”

“ 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. ”

“ Or, il est facile de montrer que le principe de relativité, joint au principe de conservation de l’énergie, fournissent, quand on admet la cinématique de Galilée, toutes les lois fondamentales de la mécanique rationnelle, en particulier la conservation de la masse, introduite d’ordinaire comme un postulat indépendant, et celle de la conservation de la quantité de mouvement. ”

“ Le mouvement d’un point matériel libre dans cet Univers et la trajectoire d’un rayon lumineux sont déterminés d’autre part, dès que l’on connaît la distribution du champ de gravitation, par les lois générales de la mécanique et de l’optique conformes au principe de relativité généralisé. ”

“ Aussi bien l’expérience s’est chargée de ruiner cette interprétation du principe de relativité ; toutes les tentatives pour mesurer la vitesse de la Terre par rapport à l’éther ont abouti à des résultats négatifs. ”

“ De même encore que la géométrie affirme l’existence d’un espace indépendant des systèmes particuliers de coordonnées qui servent à en repérer les points, et permet d’en énoncer les lois sous une forme intrinsèque grâce à l’introduction d’éléments invariants (distances, angles, surfaces, volumes, etc.) , la physique, par l’intermédiaire du principe de relativité affirme l’existence d’un Univers indépendant du système de référence qui sert à repérer les événements. ”

“ Par suite de l’invariance générale des lois physiques, nous devons admettre que les mêmes forces doivent se manifester lorsque notre système de repères est immobile et que l’univers tout entier tourne autour de lui. Tel est le sens de cette affirmation. D’après le principe de la relativité généralisée, on peut aussi bien considérer la terre comme tournant par rapport au ciel étoile immobile, que le ciel étoile comme tournant par rapport à la terre immobile. ”

“ Mais la conception de la relativité de l’espace est certainement plus répandue [60] ; elle est, pour ainsi dire, courante dans l’exposé des principes de la science. Ce n’est pas que l’argumentation de Newton ait été valablement réfutée. Mais on éprouve, dirait-on, une répugnance intime à en admettre les conséquences. Il suffit, pour s’en convaincre, d’examiner la formule du principe d’inertie telle que nous l’avons citée d’après d’Alembert. Qu’est-ce que le corps en repos dont il est question dans la première partie ? ”

“ Son développement a été poursuivi, principalement par M. Einstein, avec une admirable continuité de pensée, en deux étapes principales : celle de la relativité restreinte de 1905 à 1912 et depuis 1912 celle de la relativité généralisée. La nouveauté et quelquefois l’étrangeté des conceptions auxquelles elle conduit rend particulièrement difficile sa pleine intelligence, mais son importance justifie largement l’effort qu’elle peut demander. ”

“ Enfin, la relativité s’est montrée un guide très sûr pour l’exploration du domaine de la physique des quanta.
On sera donc tenté de dire : si tous ces fondements de la physique classique sont demeurés intacts : qu’est-ce donc qui a changé du fait de l’apparition de la nouvelle physique ? La réponse à cette question nous sera apportée très simplement si nous examinons ce que signifie la notion de quantum élémentaire d’action. Cette notion se réduit en définitive à poser en principe l’équivalence d’une énergie et d’une fréquence vibratoire : E = hν. ”

“ C’est ce qui a fait dire que la physique se trouve ramenée à la géométrie.
IV. 16.Dans un Univers euclidien, on dit qu’il n’y a pas de champ permanent de gravitation. Donc dans un Univers, où il y a un champ gravitationnel, les ne satisfont pas aux vingt équations dont nous avons parlé plus haut. D’autre part, s’il y a, pour un Univers, des relations entre les et leurs dérivées partielles le caractérisant, les idées d’invariance imposées par le principe de relativité exigent que l’ensemble de ces relations ait une forme invariante quand on fait un changement quelconque de coordonnées. ”

“ Quant à la grandeur absolue de cet étalon, il y a longtemps que les savants ont renoncé à donner un sens à cette expression. Quoi qu'on ait pu dire de la relativité, il semble bien que c'est un principe appelé à gouverner nécessairement toute science humaine et qui tient au mécanisme même de comparaison qui est à la base de touté cette science, comme à la base même de toutes nos perceptions sensorielles. ”

“ Les équations qui régissent les lois des phénomènes physiques en présence d’un champ de gravitation quelconque doivent conserver leur forme quand on change d’une manière quelconque le système de référence employé. ”

“ La théorie de la relativité, bien qu’elle ait commencé par jeter un certain trouble dans les notions traditionnelles de temps et d’espace s’est, en fin de compte, comportée comme le couronnement de l’édifice de la physique classique. ”

“ Ainsi donc, la théorie de la relativité, si souvent mal comprise, non seulement n’a pas supprimé l’absolu, mais encore elle a fait ressortir mieux que jamais combien la physique est liée à un monde extérieur absolu. ”

“ De même, les vaines tentatives faites en vue de mesurer le mouvement absolu de la terre, sont au point de départ de la théorie de la relativité. La recherche expérimentale et la recherche théorique sont donc inséparablement unies l’une à l’autre et aucun progrès de l’une n’est concevable sans un progrès correspondant de l’autre. ”

“ 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. ”

“ Rappelons-nous, en effet, que la théorie de la relativité a abouti à la découverte de la valeur absolue de l’énergie. C’est être bien superficiel que de s’en tenir, sans plus, à la nécessité d’introduire le temps et l’espace dans le domaine du relatif, sans se demander où peut mener un pareil changement. ”

“ Relativisme. — Controverse antidogmatique et symbolo-Udéiste sur la foi : 11, 49-07 — Morales subjectivistes : 1917-26. — Morale sociologique : îv, 1446-70. — Relativisme et le modernisme : ni 650-i. — Voir Idéalisme ; Immanence (Doctrine) ; Immanence (Méthode) ; Intellectualisme ; Kant ; Pensée (Libre) ; Relativité.
Relativité. — Article (L. Pouquet) : iv, 822-57.
— Le principe de la relativité. L’éther et la vitesse de la lumière. 1°. La relativité restreinte. Définition du temps propre et de la longueur propre. L’intervalle d’univers et son invariance. ”

“ Mais dès qu’on considère un observateur placé très loin de la chose observée, c’est la relativité généralisée qui doit entrer en ligne, car elle seule tient compte de l’intervention, variable avec les lieux, des champs de gravitation. La relativité généralisée est l’extension de cette théorie localement vraie qu’est la relativité restreinte. ”

“ Les équations de la théorie de la relativité générale permettent de montrer que cette réduction totale de l’inertie à l’action réciproque entre les masses — comme l’a demandé par exemple E. Mach — n’est possible que si l’Univers est spatialement fini. ”

“ Si tout cela est vrai, — et nul ne contestera que cela ne soit vrai, — nous devons logiquement conclure que la théorie de la Relativité est la seule donnant une représentation et une explication complètes des faits connus, et qui ait permis d’aller plus loin encore en prévoyant des phénomènes nouveaux. ”

“ On a dit que la relativité ne peut être qu'une notion découlant de connaissances mathématiques transcendantes, qu'une conception purement mathématique de l'Univers, impossible à traduire en termes simples, inaccessible au psychisme moyen de l'homme. ”

“ Toutes les fois qu’une idée nouvelle très importante apparaît dans la science, elle est soumise aux épreuves les plus diverses et, si elle s’est montrée féconde, on s’efforce d’en faire le fondement de tout un enchaînement systématique d’idées, aussi général et aussi parfaitement clos que possible. Ainsi en a-t-il été de la théorie de la relativité et c’est ce qui a également lieu, à l’heure actuelle pour la physique des quanta. ”

“ Le célèbre physicien vient, récemment, de fondre en une seule les deux qualités primitives qu’il avait dû conserver dans sa doctrine de relativité : la gravitation cause de tout mouvement et base de la mécanique d’une part, l’électromagnétisme fondement de l’optique, ainsi que des phénomènes d’électricité et de chaleur d’autre part. Grâce à une construction de l’espace différente de toutes celles qu’il avait imaginées jusqu’ici, il parvient à exprimer, par les mêmes formules mathématiques, changements et lois tant du champ électromagnétique que du champ de gravitation. ”

“ Les théories de la relativité ont donc pour elles la très forte présomption que constitue leur succès à cette sorte de concours ouvert depuis Newton. C’est, pour le profane qui ne peut entrer dans la discussion, un élément important de conviction. ”

“ Pour beaucoup de Physiciens, « une théorie physique ne doit pas avoir la prétention de donner des apparences une explication conforme à la réalité ; sa partie essentielle, c’est le moule analytique dans lequel elle cherche à enfermer les choses ». Dans ce cas, la Théorie de la Relativité n’est qu’une construction mathématique, n’ayant qu’un lien mystérieux, caché pour nous, avec la nature qui existe hors de nous. ”

“ La base solide de la théorie de la Relativité, c’est le désaccord entre les notions d’espace et de temps qu’admettent, d’une part la mécanique classique, d’autre part les lois de l’Electromagnétisme. L’expérience condamne la première, en faveur des secondes. ”

“ En posant , on trouve immédiatement que les coordonnées d’un point suffisent aux conditions de la théorie de la relativité :
Avec ce mode de représentation qui ne contient aucune grandeur imaginaire, il est facile et simple de démontrer graphiquement les différents résultats de la théorie de la relativité (contraction des longueurs, ralentissement des horloges, changement de la masse, de l’énergie, du volume, etc) . ”

“ Mais le sacrifice qui est ainsi demandé à notre intuition est insignifiant et quasi nul si on le compare aux avantages inestimables qu’il a procurés, parce qu’il rend possible une synthèse de l’univers d’une simplicité et d’une amplitude vraiment grandioses.
Si quelqu’un ne pouvait, malgré tout, s’empêcher de soupçonner la théorie de la relativité de comporter quelque contradiction interne, nous lui ferions remarquer qu’une théorie dont tout le contenu peut tenir en une formule mathématique ne peut pas se contredire elle-même, pas plus que ne le peuvent deux conséquences de la même formule. ”

“ Voilà pourquoi l’antériorité inconcevable, absurde du mouvement, trouve une confirmation dans les nouveaux rapports établis par la Relativité généralisée entre l’espace-temps-matière et les champs de gravitation. Le mouvement cesse et tout contenant s’évanouit. Le mouvement est son propre lieu (relatif) ; qu’il s’agisse d’hier, d’aujourd’hui ou de demain, ce que nous appelons notre pensée retombe toujours dans la même préexistence du mouvement en coexistence avec la chose dans le Rien. ”

“ 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. ”

“ Et effectivement, à tout prendre, pour révolutionnaire qu’ait paru être la théorie de la relativité au moment de son apparition, il n’en est pas moins vrai que les coups qu’elle a portés n’étaient nullement dirigés contre les grandes lois bien établies de la physique, mais contre certaines opinions profondément enracinées, il est vrai, par suite d’une longue habitude. ”

“ 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. ”

“ Toute la synthèse de la théorie de la relativité est fondée sur cette conception brillamment vérifiée, comme on sait, dans ses conséquences, que l’Univers réel n’est à peu près euclidien que dans les régions de l’espace éloignées des masses gravitantes, et que partout où il y a de la matière, celle-ci modifie le caractère géométrique de l’espace, et apparente celui-ci à la géométrie de Riemann. ”