OÙ SOMMES-NOUS ? UNE LEÇON DE RELATIVITÉ    




Impossible de nous situer dans notre Univers ! La relativité nous apprend que les différents points ne peuvent se repérer que les uns par rapport aux autres. En quelque sorte, chacun est comme au centre du monde, mais aucun n'est privilégié.


Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II


Comment la science nous situe-t-elle dans l'Univers ? Où sommes-nous ? La théorie de la relativité répond que nous sommes... là où nous sommes ! Ce résumé lapidaire peut sembler grossièrement insuffisant et caricatural ; en vérité, la formule est infiniment plus riche et profonde qu'elle ne le laisse paraître. Dire que « nous sommes là où nous sommes » revient à affirmer que nous n'avons aucun moyen, aux yeux de la science, de nous référer à un repère extérieur. Nous ne pouvons que partir de là où nous sommes : l'exploration de l'Univers commence ici. La théorie nous replace pour ainsi dire au « centre » du monde, après nous en avoir délogés, comme on le sait, au siècle de Copernic. À ceci près cependant qu'elle ne nous place au centre d'aucune structure, « centre » ne signifiant ici que point de départ, origine choisie pour mesurer les distances, non centre d'un certain volume préétabli.

La théorie de la relativité nous commande l'abandon définitif de tout cadre, de toute armature de référence, à laquelle nous pourrions nous raccrocher et où nous pourrions nous situer. Cette renonciation à la donnée d'un repère absolu nous plonge dans le relatif le plus total et justifie pleinement le nom de « relativité » donné à la théorie.

Relativité, encore : la même théorie reconnaît à chaque observateur potentiel, situé ailleurs, vivant à une autre époque, se déplaçant par rapport à nous, peu importe, le droit d'agir comme nous, en faisant sa physique par rapport à l'endroit où il se trouve lui-même, en rapportant ses mesures à son propre repère, en se constituant à son tour comme origine de ces mesures. La théorie de la relativité érige ce droit en principe - chacun est autorisé à tenir son propre langage - en énonçant qu'aucun observateur n'est « privilégié », qu'aucun ne peut se targuer d'être le point de référence universel. Et elle se fonde sur ce principe pour se construire.

Cette théorie s'est constituée en deux étapes. La relativité « restreinte » affirma dans un premier temps qu'un observateur pouvait conduire ses expériences de physique sans se soucier de son propre état de mouvement, de sa propre vitesse. Il pouvait formuler ses expériences dans ce laboratoire comme si ce dernier était immobile (la seule condition étant qu'il ne soit soumis à aucune force de freinage ou de poussée, c'est-à-dire, techniquement parlant, à aucune accélération). Dans une deuxième étape, et alors que cette relativité restreinte supposait aussi une absence de champ de gravitation, la relativité « générale » a étendu le raisonnement à tout système flottant librement dans l'espace, qu'il soit ou non en présence d'une masse attractive (c'est la théorie de la gravitation).

A priori, le point de vue de la relativité, ou plutôt la pluralité des points de vue qu'elle permet, présente des avantages. Et notamment celui de pouvoir énoncer et formuler toutes les lois physiques sans se préoccuper de sa propre position, de la présence éventuelle de tel corps céleste et sans avoir à effectuer de quelconques corrections pour tenir compte de tel ou tel mouvement.

Mais ces avantages se paient. En effet Einstein a montré que l'adoption des principes précédents entraînait la remise en question radicale des notions de longueur et de temps auxquelles nous étions habitués, les mesures de ces grandeurs devenant fonction de l'observateur qui les effectuait, deux observateurs pouvant très bien mesurer une même distance ou une même durée (c'est-à-dire l'intervalle spatial ou l'intervalle temporel entre deux mêmes événements) par des quantités différentes. Le fait frappe particulièrement l'imagination en ce qui concerne la mesure du temps. Il est étonnant d'apprendre que celui-ci s'écoule plus ou moins vite, autrement dit que les horloges battent à un rythme différent selon l'état de mouvement du repère considéré : une horloge ralentit si le système qui l'emporte augmente sa vitesse. Le phénomène est cependant bien réel et est illustré par la fameuse histoire des jumeaux d'âges différents.



D'après un extrait du livre de Christian Magnan,
La nature sans foi ni loi,
Éditions Belfond/Sciences (1988)
Dernière modification : 1er avril 2005


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