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La relativité restreinte, est une théorie élaborée par Albert Einstein en 1905. Dix ans plus tard, il publie la relativité générale, théorie relativiste dea gravitation qui s’appuie sur les concepts d’espace-temps et des espaces non euclidiens.
Elle est basée sur deux principes :
Le principe de relativité indique que les systèmes physiques se comportent de la même manière dans tout référentiel galiléen (=inertiel). Cela signifie qu’il n’y a pas de référentiel “absolu”: tout référentiel galiléen est équivalent.
Note: Un référentiel est galiléen si un point qui ne subit aucune force est en translation rectiligne uniforme dans ce référentiel.
L’invariance de la vitesse de la lumière indique que dans tout référentiel galiléen, la vitesse de la lumière est la même. Autrement dit : la vitesse de la lumière ne dépend pas de la vitesse de la source qui l’émet.
A partir de ces deux principes, Einstein explore le concept de simultanéité et arrive à la conclusion qu’il n’existe pas un temps absolu identique dans tout l’univers. Il est découle entre autre le phénomène de “ralentissement des horloges en mouvement”.
La relativité restreinte ne parvient pas à modéliser la gravitation. C’est en pensant à une personne en chute libre qu’Einstein eut un éclair de génie : comme une personne en chute libre ne sent pas son propre poids, c’est qu’elle doit être un référentiel galiléen !
Einstein posa alors le principe d’équivalence : un référentiel soumise a l’attraction gravitationnelle est équivalente à un référentiel en accélération “vers le haut”. Les deux situations sont indissociables au niveau physique.
La gravitation n’est pas une force qui attire les corps entre eux, mais le résultat de la déformation de l’espace-temps par la masse des corps. A la proximité d’une masse importante (ex: le soleil) l’espace temps est déformé et une trajectoire rectiligne uniforme apparaît comme courbe pour un observateur extérieur.
Les géodésiques sont la trajectoire la plus courte d’un point A à un point B sur une surface donné. Les avions suivent des géodésiques du globales pour aller d’un aéroport a l’autre. Mais d’un point de vue extérieur à la terre, leur trajectoire apparaît comme courbe.
Avec la relativité générale, Einstein a fait une prédiction sur la deviation des rayons lumineux (pourtant sans masse) passant a proximité de corps célestes. Cette déviation, inexplicable par la mécanique newtonienne, a été observée expérimentalement dès 1918, en observant la position des étoiles lors d’une éclipse Solaire.