L'UNION FAIT LA FORCE



Les forces de gravitation s'ajoutent...
Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II



La force de gravitation est sans conteste la force qui domine la scène astronomique. C'est même la force devant laquelle s'incline, nous le verrons plus tard, toute autre action. Pourtant, en y réfléchissant, on peut se demander pourquoi, car elle est prodigieusement faible devant les autres forces physiques qui agissent dans l'Univers.

Illustrons cette dernière remarque.

Lorsque nous vivons, marchons, jouons, sautons, courons, la majeure partie de l'énergie que nous dépensons sert à vaincre la pesanteur. Il s'agit par exemple de soulever des objets, d'animer notre corps de mouvements qui le déplacent dans le champ d'attraction terrestre comme monter, descendre, etc. Or, étant autonomes, nous tirons cette énergie nécessaire de processus chimiques qui se déroulent à l'intérieur de notre corps. Et comme ce sont au bout du compte les attractions électriques entre charges atomiques qui règlent les bilans d'énergie des réactions chimiques, on peut dire que l'énergie que nous déployons est fondamentalement d'origine électrique.

D'un côté donc il y a l'énergie électrique que nous dépensons, de l'autre, l'énergie de gravitation à laquelle notre corps se mesure. Or la chose remarquable est le contraste absolument colossal entre les ordres de grandeur des masses respectivement mises en jeu : la centaine de grammes pour le poids des aliments et la dizaine de kilogrammes pour le poids de notre corps ou des objets soulevés contre quelque 6×1027 grammes pour la Terre qui nous attire. Or comme point de comparaison, 1027 est également la taille de l'Univers visible (difficile d'imaginer plus grand !) exprimée en centimètres.

Les forces électriques de quelques centaines de grammes nous rendent capables de vaincre les forces gravitationnelles de l'énorme masse terrestre !

Cette immense disproportion entre les forces électriques et les forces de gravitation traduit la faiblesse relative de ces dernières, si minuscules par rapport aux premières qu'il faut multiplier les masses par des milliards de milliards de milliards (soit 109×109×109 = 1027) pour retrouver un même niveau énergétique. Ces facteurs colossaux sont précisément ceux qui caractérisent les masses des objets célestes (les étoiles étant d'ailleurs encore un million de fois plus massives que la Terre) et c'est la présence de ces masses gigantesques qui explique pourquoi les forces de gravitation jouent un rôle majeur en astronomie, malgré l'insignifiance relative de l'intensité des forces d'attraction universelle. En fait, on se trouve en présence d'une accumulation énorme de forces individuellement très faibles.

En y réfléchissant, on peut se demander cependant pourquoi les forces électriques perdent à un certain moment leur prééminence alors qu'elles sont si puissantes.

Simplement l'efficacité de l'attraction électrique pour un petit nombre de particules est en même temps la raison de son inefficacité dans le cas d'une grande accumulation de charges. En effet, cette force est si puissante qu'une charge de signe donné 1  aura tendance à attirer fortement toute charge de signe opposé se trouvant dans son voisinage, charge qui dès lors aura tendance à neutraliser la première. Dans ces conditions un milieu donné ne pourra pas acquérir la charge globale qui lui permettrait d'attirer l'hypothétique maxi-charge de signe opposé.

Charges positives et charges négatives ne peuvent pas coexister en blocs de charges indépendants les uns des autres car elles s'annulent réciproquement en se combinant entre elles.

Or ce jeu entre charges positives et négatives, qui les rend collectivement inopérantes, n'a pas d'équivalent dans le cas des masses gravitationnelles. Il n'y a pas de « contre-masses », c'est-à-dire des sortes de masses « négatives » dans notre Univers physique. Corrélativement, il est impossible de faire écran à la gravité, de sorte que des masses gravifiques élémentaires peuvent s'ajouter les unes aus autres en accroissant sans cesse le champ de gravité de l'ensemble qu'elles constituent.

Qu'est-ce qui peut s'opposer à la force de gravitation ?


1.   Une charge électrique peut être positive (comme le proton) ou négative, comme l'électron. Des charges de signes opposés s'attirent tandis que des charges de même signe se repoussent.
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Version revue, corrigée et enrichie
du livre de Christian Magnan

La nature sans foi ni loi
Éditions Belfond/Sciences (1990)
Dernière modification : 18 septembre 2000


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