Hubert Reeves

Einstein (6)

Émission du 29 octobre 2005

L'art du bon chercheur est, d'abord et avant tout, de choisir les bonnes questions. Einstein y était passé maître. La « Relativité Restreinte » est basée sur l'acceptation du fait que la vitesse de la lumière est la même pour tous les observateurs, quel que soit leur mouvement propre. Einstein se demande lesquelles de nos idées, acceptées comme évidentes, il faut remettre en cause pour que ce fait (la vitesse de la lumière est la même pour tout observateur), fait apparemment insolite, devienne une évidence incontournable.

La « Relativité Générale » résulte d'une démarche tout à fait analogue à propos de l'expérience de Galilée au sommet de la Tour de Pise. On raconte qu'ayant laissé tomber ensemble des boules de métal de diamètres différents, il aurait noté qu'elles arrivaient au sol exactement au même instant. Mais en quoi cette simultanéité des collisions avec la terre était-elle étonnante ? Pourquoi surprenait-elle, et posait-elle question ?

• C'est qu'a priori, on pourrait penser que les plus grosses boules arriveraient les premières. La force de gravité entre les corps étant à la mesure de leur masse, on imaginerait volontiers que les boules plus grosses chuteraient plus rapidement.
• Mais, par ailleurs, on sait que, plus les corps sont massifs, plus il est difficile de les mettre en mouvement. Exemple : Les bicyclettes démarrent plus vite que les trains ! Cette propriété des corps s'appelle « l'inertie », un mot qui décrit leur aptitude (ou inaptitude) à se mettre en mouvement.

L'expérience de Galilée montre que l'inertie des grosses boules compense exactement l'accroissement de la gravité qu'entraîne leur masse. De sorte que toutes les boules, petites ou grosses, arrivent en même temps …

Einstein pressent que ce fait, d'apparence anodine, cache une réalité beaucoup plus profonde. Il se demande quel rapport il peut y avoir entre les propriétés d'une boule particulière (sa masse, son inertie) et le phénomène de la gravité universelle.

La réponse bouleverse la physique toute entière. Elle remet en question la notion même de force de gravité au sens habituel de cette expression.

Pour faire simple, voici ce que dit la théorie de la « Relativité Générale » : la masse des objets déforme la géométrie de l'espace autour d'eux. Cette déformation se manifeste sous la forme d'une courbure de l'espace. Cette courbure influence les mouvements des corps se mouvant dans cet espace.

Un exemple : la courbure de l'espace, provoquée par la masse de la Terre, contraint la Lune (et tous les satellites artificiels) à tourner autour de notre planète plutôt qu'à fuir vers les espaces lointains. Cette courbure est en quelque sorte la chaîne qui les retient prisonniers. En fait, on peut exprimer la situation de la façon suivante : la Lune se déplace sur des rails immatériels, courbés par le champ de gravité terrestre, rails qui la ramènent sans fin sur la même orbite.

Ainsi en est-il de la Terre et des planètes autour du Soleil. Ainsi en est-il aussi de toutes les étoiles qui gravitent autour du centre de notre galaxie, et du trou noir qu'elle héberge.