relativite

La Relativité avant Einstein

Publié le 15 Octobre 2022 par Régis Vétillard

Catégories : #Relativité, #Einstein, #Inertie

En août 1942, les allemands ont obtenu de Darlan, la dissolution des BMA ; ceci alors que nos services pourchassaient les espions allemands en zone libre. L'un d'eux avaient même été exécuté le 19 juin 1942.

A Vichy, le gouvernement Laval, s'engage dans une collaboration qui ne peut servir nos intérêts. Après les appels à '' la Relève '' consistant en l'échange de travailleurs volontaires français en Allemagne, contre la libération de nos prisonniers ; on annonce le STO, qui rendrait ce travail obligatoire... !

A Paris, l'atmosphère est lourde. Les SS s'imposent comme les maîtres ; ils arrêtent ; les gens disparaissent...

Autour des universités, des refuges sont organisés dans les greniers des labos pour de jeunes chercheurs ou étudiants réfractaires au STO. On construit un émetteur de 300 watts, et un centre de réception couvrant entièrement le spectre hertzien de transmission est caché dans un coffre de ventilation au laboratoire de chimie nucléaire. Le labo des Arts et Métiers accueille une imprimerie de faux-papiers. La nuit on fabrique des postes pour l'écoute radio. '' L'université libre '' est diffusée en 2000 ou 3000 exemplaires, et informe des arrestations, condamne la complicité du doyen Montel et du recteur Gidel.

De tout ceci, bien sûr, rien n'est dit à personne ; encore moins à Geneviève T. qui prend à cœur le rôle qu'elle se donne de garde-malade. Lancelot ne s'en plaint pas ; il s'interroge peut-être sur la complicité qui transparaît entre sa mère et la jeune femme.... Anne-Laure emmène la jeune femme avec elle, lors de soirées mondaines, parfois également fréquentées par des officiers allemands.

Continuons nos travaux sur la Physique, avec Newton - dans la continuité de Galilée ( Newton naît l'année de la mort de Galilée : 1642) :

Pour avoir un déplacement, un mouvement, - faut-il une force ?

- Non … ! Une bille lancée, et sans frottement, peut avancer sans force : c'est un mouvement rectiligne uniforme ( M.R.U.)...

* Encore... Si je fais rouler un ballon et que soudain, je le lâche.... la vitesse du ballon est maintenue même après l'avoir lâché... C'est la loi d'inertie ( 1ère loi de Newton)

Si je suis dans un train, et que je laisse tomber une pomme.... Tombe t-elle plus loin vers l'arrière, puisque le train avance... ? Non... !

La pomme tombe tout droit. La pomme conserve la vitesse qu'elle avait, avant que je ne la laisse tomber, elle continue d'avancer.

Il se passe la même chose que, si j'étais sur terre. On peut très bien estimer, dans le train, que je suis au repos et que c'est la terre qui recule. Dans le ''référentiel terre'', il se passe la même chose que dans le ''référentiel train'' ...

A ce propos, n'oublions pas que selon Aristote, la Terre ne pouvait pas être en rotation ; parce que si l’on laisse tomber un objet d’une tour, alors il ne tomberait pas au pied de la tour.

Galilée va donc réfuter cet argument. Etre immobile est équivalent à être en mouvement rectiligne uniforme (M.R.U.).

* Attention, c'est sans compter sur d'autres forces :

Si j'envoie en l'air, ou mieux, si un canon envoie en l'air un boulet... Que va t-il faire ? Il va continuer sa course vers le haut, puis il va venir s'écraser au sol, selon une courbe...

Il s'agit là de l'effet conjugué de deux forces sur un même objet :

Revenons à la gravitation :

En effet, il y a équivalence entre '' force gravitationnelle '' et '' force d'inertie '' ( ce que l'on voit avec l'expérience du train très rapide, qui démarre, en accélération donc, dans lequel l'objet est plaqué contre la paroi, ou le conducteur sur son siège...)

Le principe d'inertie.

Le train - qui avance en M.R.U - pour s'arrêter et rejoindre le référentiel (terre) doit freiner, ceci grâce à l'action d'une force. Cette force est nécessaire pour vaincre l'inertie du train ; et modifier sa vitesse.

A présent, re-voyons le démarrage d'un train ( très très rapide) ; il allume ses moteurs : il va quitter le référentiel terre pour rejoindre le référentiel en mouvement. La force modifie la vitesse, ou engendre l'accélération ( f =m.a)

Restons dans le référentiel (inertiel) du train :

La balle ( qui n'est pas fixée) posée au sol, reste attachée au référentiel terre, et ne bougera qu'à partir du moment où elle cognera dans la paroi du fond, et sera amenée avec le train. La force d'inertie plaque la balle contre la paroi... L'accélération cause une force d'inertie qui la tient sur la paroi.

Cette équivalence entre force gravitationnelle et force d'inertie, suggérée par Einstein en 1907 est le point de départ de sa théorie de la relativité...

En quelques mots : dans le référentiel de la fusée, la balle ''tombe '' vers la paroi, ou plus exactement la balle est fixe, et la paroi avance vers la balle...

Pour la gravitation, la balle tombe vers la terre, et ce serait comme si, la surface de la terre avançait avec une accélération g... !

Finalement...

Pour Albert Einstein ( 1879-1955 ), la force de gravitation de Newton est une illusion. Avec sa théorie de la Relativité Générale, il présente une explication des effets de la gravitation qui ne fait appel à aucune force, mais serait la manifestation de la courbure de l'espace-temps...

Si avec Newton, nous étions restés à l'idée d'absolu, comme l'éternité du mouvement des astres, Einstein annonce un monde difficile à comprendre : exemple, pour Camille Flammarion, comme le note la comtesse de Sallembier qui l'a bien connu : pour lui il était '' difficile de remettre en cause, Descartes, Newton ; il ne comprenait pas la Relativité, et ne voulait pas la comprendre '':

« La raison en est bien simple - disait-il - l’essence des choses nous est inconnue. Tout notre savoir n’est qu’une interprétation des phénomènes. L’absolu nous reste secret. Nos sens terrestres ne nous laissent apercevoir que des apparences.
Qu’est-ce que la gravitation universelle décrite par Newton ? Qu’est-ce que la lumière ? La théorie classique actuellement enseignée admet que l’espace est rempli par l’éther et que la lumière est un mouvement ondulatoire dans l’éther, comparable aux ondulations qui se produisent dans une pièce d’eau dans laquelle on a jeté une pierre. Les longueurs d’ondes sont même mesurées. Newton pensait, au contraire, que la lumière représente une émission de particules lancées du Soleil et des étoiles, et la première question de son Optique est : « Les corps agissent-ils sur la lumière à distance et font-ils dévier ses rayons ? »
Ce sont là deux théories opposées, qui peuvent être soutenues toutes les deux, et la pression de la lumière solaire sur les comètes qui produit les queues cométaires, toujours opposées au Soleil, ainsi que d’autres observations, sont en faveur de l’idée newtonienne. Or, il se trouve aujourd’hui qu’un physicien suisse déjà célèbre par sa théorie fort discutée de la relativité, M. Albert Einstein, présente une théorie nouvelle qui diffère sensiblement des deux précédentes.
D’abord pour ce philosophe, l’espace n’est pas absolu, mais « relatif » et, qui plus est, relié au temps. Le temps devient une quatrième dimension de l’espace. »

(…) « J’avoue, pour ma part, que je ne la comprends pas. Il me semble que malgré l’opinion d’Einstein, l’espace et le temps ne se tiennent pas à ce degré là. L’espace peut exister sans le temps. Il est absolu et sans bornes imaginables. Lors même qu’il n’y aurait aucun corps céleste, ni Terre, ni Soleil, ni planètes, ni aucun astre, il y aurait encore de l’espace, attendu que le vide serait même un endroit où l’on pourrait imaginer que quelque chose fût placé ; tandis que le temps est essentiellement relatif, étant un produit du mouvement des astres. Si la Terre ne tournait pas, si aucun astre ne se mouvait, s’il n’y avait aucune succession de phénomènes, il n’y aurait pas de temps. Dans l’espace absolu, le temps n’existe pas. L’espace existe par lui-même ; le temps est créé par le mouvement ». Camille Flammarion ( Article paru dans la revue « L’Astronomie », vol.34, 1920 )

Newton avait réussit la synthèse de la terre ( la gravitation) et du ciel ( Copernic). C'est ce besoin d'universel, qui nous a fait rationnels tout en répondant à notre exigence d'un inconditionné.

Lancelot se remémore également l'enseignement de Paul Painlevé (1863-1933) - mathématicien, homme politique et ministre de la Guerre ( 1925-1929), et grand ami d'Anne-Laure de Sallembier. - qui tentait de repérer les caractères communs aux deux théories ( Newton et Einstein). Il se souvient aussi des débats contradictoires lors de la visite d'Einstein, début avril 1922 à Paris. Painlevé était séduit par l'audace de la théorie de la Relativité, mais il n'était pas prêt à remettre en cause l'édifice de la mécanique classique.

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1928 Davos - 2 - Albert Einstein et Paul Tillich

Publié le 23 Avril 2021 par Régis Vétillard

Catégories : #1920, #1928, #Davos, #Einstein, #Tillich, #Relativité

Une photo relate un de ces moments précieux, auquel ont assisté Lancelot et Elaine et qui permit de passionnants échanges entre Albert Einstein et Paul Tillich.

La conférence inaugurale d'Einstein portait sur « Les concepts fondamentaux de la physique en son développement » ; Tillich a donné deux conférences, l'une sur « Religion et culture» et l'autre sur « Le savoir religieux ».

Einstein, réside à Berlin, il rassure son auditoire, il n'usera pas de formules mathématiques ''compliquées'' .

Un préalable...: « Les concepts physiques sont de libres créations de l’esprit humain et ne sont pas comme il semble, seulement déterminés par le monde extérieur » ( L’évolution des idées en physique )

« C'est la pensée, ce sont les idées qui sont à l’origine de toute théorie physique »... Les mathématiques ont un caractère de certitude absolue... simplement par le fait que l'on s'accorde « sur les propositions fondamentales (axiomes) ainsi que sur les méthodes à suivre pour déduire de ces propositions fondamentales d’autres propositions »

« Ici surgit une énigme qui, de tout temps, a fortement troublé les chercheurs. Comment est-il possible que les mathématiques, qui sont issues de la pensée humaine indépendamment de toute expérience, s’appliquent si parfaitement aux objets de la réalité ? La raison humaine ne peut-elle donc, sans l’aide de l’expérience, par sa seule activité pensante, découvrir les propriétés des choses réelles ? »

« Nous constatons avec évidence combien sont dans l’erreur les théoriciens de la connaissance qui croient que la théorie vient par induction de l’expérience.[…] Il n’y a pas de méthode inductive qui puisse conduire aux concepts fondamentaux de la physique. Faute de comprendre ce fait, nombre de chercheurs au XIX siècles ont été victimes d’une erreur philosophique fondamentale. Ce fut probablement la raison pourquoi la théorie moléculaire et la théorie de Maxwell ne purent s’établir qu’à une date relativement tardive. »

Aujourd'hui, nous ne pouvons pas concevoir que toute la physique puisse être bâtie sur le concept de matière, comme le croyaient les physiciens au début du XIXe s.

Pour le moment nous acceptons deux concepts. Pouvons-nous considérer la matière et le champ comme deux réalités différentes et distinctes ? Une petite particule de matière étant donnée, nous pourrions nous figurer naïvement qu'il existe une surface définie de la particule au delà de laquelle elle cesse d'exister et où apparaît son champ de gravitation. Dans cette image, la région où les lois du champ sont valables est brusquement séparée de celle où se trouve la matière. Mais quels sont les critères physiques qui permettent de distinguer entre la matière et le champ ? Avant d'avoir connu la théorie de la relativité, nous aurions pu tenter de répondre à cette question : la matière a une masse tandis que le champ n'en a pas. Le champ représente de l'énergie, la matière représente de la masse. Mais nous savons déjà qu'une telle réponse est insuffisante quand on considère les connaissances ultérieurement acquises.

La théorie de la relativité nous a appris que la matière représente d'immenses réserves d'énergie et que l'énergie représente de la matière. Nous ne pouvons pas ainsi distinguer qualitativement entre la matière et le champ, puisque la distinction entre la masse et l'énergie n'est pas d'ordre qualitatif. La plus grande partie de l'énergie est concentrée en matière, mais le champ qui entoure la particule représente également de l'énergie, bien qu'en quantité incomparablement plus petite. Nous pourrions par conséquent dire : la matière se trouve là où la concentration de l'énergie est grande et le champ là où la concentration de l'énergie est petite. Mais s'il en est ainsi, la différence entre la matière et le champ est plutôt d'ordre quantitatif que d'ordre qualitatif... Nous ne pouvons imaginer une surface définie, qui sépare nettement le champ et la matière...

Nos lois de structure, c'est-à-dire les lois de Maxwell et celles de la gravitation, ne sont pas valables pour de très grandes concentrations d'énergie ou, comme nous pourrions dire, pour les lieux où se trouvent les sources du champ. Mais ne pourrions-nous pas modifier légèrement nos équations, de façon qu'elles soient partout valables, même dans les régions où l'énergie est énormément concentrée ?... Ne pourrions-nous pas rejeter le concept de matière et construire une physique basée uniquement sur le champ ? La matière qui produit des impressions sur nos sens n'est réellement qu'une grande concentration d'énergie dans un espace relativement petit. Nous pourrions regarder la matière comme des régions dans l'espace où le champ est extrêmement intense. On pourrait de cette façon créer un arrière-plan philosophique nouveau... Notre problème ultime serait de modifier nos lois de champ de telle sorte qu'elles restent encore valables dans les régions où l'énergie est énormément concentrée. Mais nous n'avons pas jusqu'à présent réussi à exécuter ce programme... [Avant de le faire, il faut mieux connaître] comment les formes de matières sont construites... On aborde alors les idées nouvelles de la théorie des quanta... ». ( L'évolution des idées en physique, des premiers concepts aux théories de la relativité.)

Einstein utilise l’idée des quantas de Planck, un concept pas toujours pris au sérieux à l’époque. Einstein montre qu’on peut les utiliser pour mieux comprendre certains aspects de la physique.

La relativité générale est fondée sur des concepts radicalement différents de ceux de la gravitation newtonienne. Elle énonce notamment que la gravitation n'est pas une force, mais la manifestation de la courbure de l'espace (en fait de l'espace-temps)...

Les lois régissant le mouvement des corps ont été pendant longtemps basées sur des « évidences » : le temps était « absolu », ou universel : il s’écoulait partout de la même manière.

Le temps, l’espace et le mouvement sont en fait des concepts plus subtils : le « tic-tac » d’une horloge n’est pas le même si on le mesure sur une horloge au repos ou en mouvement par rapport à l’observateur. Il en est de même pour le « mètre étalon », dont la longueur n’a pas la même valeur selon qu’il se déplace ou non par rapport à l’appareil de mesure. Nous savons aussi qu’il existe une vitesse limite, celle de la lumière, pour le mouvement de n’importe quel objet matériel. Enfin, la masse d’un corps peut varier et se transformer en énergie utilisable.

Enfin Einstein, fait part de ce qui le préoccupe actuellement, du fait des conclusions de Bohr avec Heisenberg, qui affirment que dans le domaine atomique ( que nous qualifions aujourd'hui, de façon plus large, de quantique), on ne peut plus définir l'état initial selon les modalités de la physique classique. Le ''principe de Causalité'' ( Leibnitz) ( une cause → un effet ; donne le sens du temps …) est contredit. Sachant qu'en relativité restreinte, la vitesse de lumière est invariante, elle ne peut pas être dépassée et garantit le principe de causalité...

Précisément Einstein, insiste sur ce principe de causalité stricte, et qu'il est donc inutile d'aller chercher dans la chaîne des causalités « une volonté des esprits invisibles » : une croyance « digne de l'homme primitif ». Pour Einstein le concept d'un Dieu personnel est un vestige anthropomorphique des temps primitifs, d'une religion de la peur. Sa religiosité ne porte plutôt sur un sentiment spinoziste, un « sentiment d’émerveillement » face à la rationalité et à la beauté de l'univers.

Einstein pense pouvoir élaborer une théorie unique pour expliquer comment le monde s'organise à l'aide de lois élémentaires et universelles.

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