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Comme pas mal de monde, je n'ai pas résisté à l'appel de la science ce soir. L'auteur d'"Une brève histoire du temps" que j'avais lu avec passion voici une vingtaine d'années était donc de passage dans notre cité pour un soir, le temps d'une conférence évènement. Et je n'ai pas regretté ma soirée. Quelle émotion de voir arriver ce petit homme apparemment tout rabougri dans son fauteuil électrique et pourtant si lucide dans sa tête ! Sa passion si communicative, ses connaissances si passionnantes et son humour un peu décallé ont rythmé une conférence qui est passée à la vitesse de l'éclair. Certes, si on connaît déjà ses thèses, on n'a pas appris grand chose ce soir. Mais entendre la voix synthétique de son ordinateur expliquer les origines de l'univers était un moment unique.
Après la passionnante conférence de l'impressionnant cosmologiste anglais, j'ai cherché à rester dans l'ambiance. Et je suis tombé sur ce petit documentaire d'Arte qui explique de manière simple et compréhensible la théorie de la relativité d'Einstein. Je le trouve très bien réalisé et très intéressant.
Bref, voici ce qu'il faut retenir, à mon avis, des deux théories d'Einstein :
La vitesse de la lumière est une constante pour tout observateur. S'il est en mouvement et que la vitesse de la lumière s'additionne ou se soustrait à sa propre vitesse, on transgresse donc cette loi. La seule explication possible, c'est que pour l'observateur le temps s'écoule plus lentement. Ainsi, la distance plus faible parcourue par la lumière relativement à l'observateur est compensée par un temps qui s'écoule plus lentement.
La conséquence, c'est que le référentiel espace-temps, en apparence identique pour tout le monde, est propre à chacun. Le temps en particulier, est une donnée associé à chaque objet. Et l'espace, le temps ainsi que la vitesse ne peuvent être définis que relativement à ceux d'un autre objet. Il n'existe pas de temps de référence, d'espace de référence ou de vitesse nulle.
Même la masse est relative. En fait elle augmente avec la vitesse. Un objet atteignant la vitesse de la lumière devrait avoir une masse infinie. Mais il est impossible d'accélérer un objet possédant une masse infinie, c'est pour cela qu'un objet de masse non nulle ne parvient jamais à atteindre la vitesse de la lumière. Seules des particules dépourvues de masse, tels que les photons, les particules composant la lumière, peuvent l'atteindre. Mais sans la dépasser puisque c'est la vitesse maximale dans l'univers.
Mais aussi, l'une des grandes découvertes d'Einstein, c'est que la masse peut être convertie en énergie et inversement. Il s'agit de sa célèbre équation E=mc2. La masse multipliée par une constante est égale à son équivalent en énergie. Mais la constante étant la vitesse de la lumière au carré, soit une valeur énorme, cela signifie que l'énergie que contient la masse est gigantesque ! Et c'est cela qui est utilisé par les processus nucléaires. En faisant disparaître une toute petite partie de la masse lors de réactions nucléaires, on produit une grande quantité d'énergie. Par exemple pour ce qui est de la fusion de l'hydrogène qui se produit dans le coeur des étoiles, mais aussi des bombes H, le résultat de la fusion et l'hélium, qui est plus léger que les atomes d'hydrogène qui ont fusionné. La différence est convertie en énergie. C'est ça qui fait briller les étoiles...
Finalement, la relativité générale nous apprend que la masse a la propriété de déformer l'espace-temps. C'est l'explication relativiste de la gravité. C'est ainsi qu'Einstein a prévu théoriquement l'existence des trous noirs. En effet, une étoile s'effondrant sur elle-même sous l'effet de sa propre gravité va atteindre une densité telle qu'elle va produire une distorsion infinie de l'espace-temps, jusqu'à faire disparaître un petit bout de l'univers ! L'existence des trous noirs a depuis été confirmée par l'observation.