Espace●●●●●Difficulty 3 of 5

Pourquoi Einstein disait-il que la gravité n'est pas vraiment une force ?

Ton poids, ce n'est pas la gravité qui te tire vers le bas. Pour Einstein, c'est le sol qui te pousse vers le haut et t'écarte de ta trajectoire naturelle dans l'espace-temps courbé.

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Parce que dans la relativité générale d'Einstein, la gravité n'est pas une attraction : c'est la forme de l'espace et du temps. La matière et l'énergie courbent l'espace-temps, et tout ce qui tombe librement suit simplement le chemin le plus droit que cet espace-temps courbé permet. Le physicien John Wheeler l'a résumé en une phrase : l'espace-temps dit à la matière comment se déplacer, et la matière dit à l'espace-temps comment se courber.

Le point de départ d'Einstein, c'est une expérience de pensée commencée en 1907, avec un observateur en chute libre. Dans un ascenseur qui tombe, impossible de savoir que tu tombes : chaque expérience donne le même résultat que si tu flottais dans l'espace lointain, loin de toute étoile. Ça ne marche que parce que tous les objets, quelle que soit leur matière, tombent avec exactement la même accélération. Le poids que tu ressens en ce moment n'est donc pas la gravité qui te tire vers le bas. C'est ta chaise ou le sol qui te pousse vers le haut et t'empêche de suivre ta chute libre naturelle.

La gravité ne disparaît pas tout à fait en chute libre, pour autant. Deux objets qui tombent côte à côte se rapprochent un tout petit peu, parce qu'ils filent tous les deux vers le centre de la Terre. Ces petites différences, celles-là mêmes qui soulèvent les marées, sont la vraie signature d'un espace-temps courbé.

Une théorie aussi étrange devait faire ses preuves. Avec la loi de Newton, l'orbite de Mercure pivotait de 43 secondes d'arc par siècle de trop, au point que les astronomes ont imaginé une planète cachée, Vulcain, pour l'expliquer. En 1915, les équations d'Einstein ont rendu compte de ce décalage sans le moindre paramètre ajusté. Puis en 1919, deux expéditions ont photographié des étoiles à côté du Soleil éclipsé : leur lumière était déviée d'environ deux fois ce que prévoit la gravité de Newton. Einstein est devenu célèbre presque du jour au lendemain.

43″ par siècle

L'avance de l'orbite de Mercure que la gravité de Newton n'explique pas, et qu'Einstein a expliquée en 1915

Quiz

0/3

  1. 1.D'après la relativité générale, pourquoi ressens-tu ton poids quand tu es assis sur une chaise ?
  2. 2.Pourquoi Einstein a-t-il pu traiter la gravité comme une propriété de l'espace-temps plutôt que comme une force sur les objets ?
  3. 3.Pourquoi les nuages et la guerre qui ont gâché les éclipses de 1912 et 1914 ont-ils été une chance pour Einstein ?

Récap

La chute libre est le mouvement naturel, le poids c'est le sol qui t'en écarte, et l'étirement des marées est le vrai signe d'un espace-temps courbé.

Le fait surprenant · Les astronomes ont un temps attribué l'orbite bizarre de Mercure à une planète cachée appelée Vulcain ; l'espace-temps courbé d'Einstein l'a expliquée sans aucune nouvelle planète.

Sources (5)

Pas de source, pas d'affirmation. Chacun des 25 faits de cette leçon renvoie à au moins une de ces sources.

  1. [1]General relativity · Wikipedia
  2. [2]Introduction to general relativity · Wikipedia
  3. [3]Equivalence principle · Wikipedia
  4. [4]Tests of general relativity · Wikipedia
  5. [5]Eddington experiment · Wikipedia
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