MONSIEUR EINSTEIN
La théorie dite de la relativité restreinte fut énoncée en 1905 (déjà un siècle !) par un employé du bureau des brevets de 26 ans totalement inconnu : Albert Einstein. Cette théorie explique une notion pouvant paraître "simple" : la vitesse de la lumière est invariante pour tous les systèmes d'inertie. De cette petite remarque, on tira un océan de conclusions aberrantes pour l'époque et qui occupent encore les physiciens actuels.
Voici la traduction originale du texte de la théorie de la relativité restreinte :
..."Considérons un système, un laboratoire L, en mouvement, avec une vitesse constante V inférieure à la vitesse de la lumière (299 792,458 km./s.) C, par rapport à un système de base F. On a dans le laboratoire L une source de lumière S et un miroir M à une distance D de S, de telle sorte que la lumière va de S à M, est réfléchie, et retourne de M à S ; de telle sorte aussi que la direction du rayon SM est perpendiculaire à la direction de la vitesse V de L par rapport à F. Dans le trajet d'aller de la source S au miroir M et retour, la lumière a à parcourir une distance 2D mesurée par un mètre attaché à L ; mais mesuré dans L par un mètre attaché à F le trajet est plus long, parce que le miroir M est en mouvement par rapport à F. Soit 2D' la longueur de ce trajet, Le rapport D/D' qu'ont peut appeler K pour abréger, est facile à calculer. Il ne demande pas plus de connaissances mathématiques que le théorème de Pythagore, et son expression est K = 1/√1-V2/C2, comme V est plus petit que C, K est plus grand que 1. K n'est pas beaucoup plus grand que 1 si V est très petit par rapport à C, mais devient très grand si V approche de C. Afin de déterminer la proportionnalité de K par rapport à V, nous devons considérer le temps pris par la lumière pour aller de la source S au miroir M et revenir à S. Quelque appareil de mesure du temps, une horloge sur le mur, une montre sur la table, un pendule suspendu au plafond, ou un sablier, est indispensable dans le laboratoire L. L'intervalle de temps entre le départ du rayon lumineux depuis S et son retour, est mesuré selon la durée que l'aiguille de l'horloge ou de la montre a mise pour bouger d'un certain angle, le pendule pour faire un certain nombre d'oscillations ou une certaine quantité de sable pour couler dans le sablier. L'unité de temps est un certain angle arbitraire de l'horloge ou de la montre, un nombre arbitraire d'oscillations pendulaires ou une quantité arbitraire de sable. Maintenant, L'INVARIANCE DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE signifie ceci : le quotient de la distance que parcourt le rayon lumineux, par le temps employé à parcourir cette distance, est égal à une constante C qu'elle que soit la vitesse V de la source. La valeur de la distance est D si on la mesure avec le mètre attaché à L, et D' si l'on utilise le mètre attaché à F. Si alors nous désignons par T le temps que met la lumière pour aller de S à M et revenir à S, et en nous servant du mètre de L ; si nous le désignons par T' lorsque nous nous servons du mètre de F, nous avons : C = 2D/T et C = 2D'/T' d'où T'/T = D'/D = K ce qui signifie toutefois que le résultat de la mesure dépende de K et par conséquent de V. Plus grande est la vitesse du laboratoire L par rapport au système F, plus grand est l'angle dont tourne l'aiguille de l'horloge pendant le trajet d'aller et retour de la lumière au miroir. De même, avec un pendule ou un sablier, plus grand est le nombre d'oscillations, ou plus grande la quantité de grains de sable. Donc, en mesurant cette intervalle de temps, l'observateur dans L serait capable de déterminer la vitesse V par des observations faites uniquement dans son laboratoire L. Et pourtant, ceci contredit au PRINCIPE DE LA RELATIVITÉ. La contradiction provient d'une affirmation traditionnelle fondée sur l'idée newtonienne de temps absolu. Selon Newton, horloges, montres, sabliers, et tout autre instrument à mesurer le temps, fonctionnent exactement à la même allure, quelles que soient leurs vitesses. Particulièrement, une horloge dans le laboratoire L marche exactement à la même allure qu'une horloge fixée au système fondamental F. S'il en est ainsi, T ne peut différer de T'. D'autre part, nous avons déduit que T'= KT. Ce qui veut dire que le temps T' est différent de T, et que la différence dépend de K. Comme K dépend de V, la marche d'un "garde-temps" dépend elle-même de la vitesse V de son mouvement. On doit alors, rejeter l'affirmation traditionnelle selon laquelle la marche du temps est indépendante de sa vitesse. Pour édifier une théorie de la lumière et du mouvement, nous avons à supposer que l'horloge dans le laboratoire L marche plus lentement que celle du système fondamental F. L'écart dépendant de la vitesse V de L par rapport à F. Ainsi, tandis que les aiguilles dans F tournent d'un angle A, celles de l'horloge dans L tournent d'un angle plus petit A/K ; tandis que le pendule dans F fait N oscillations, celui de L en fait seulement N/K ; si Q grammes de sable coulent à travers le sablier dans F, il en coule Q/K dans L ; et c'est ainsi que l'intervalle de temps mis par la lumière pour aller de S à M et en revenir - mesuré par un instrument quelconque attaché à L, - dépendra seulement de la vitesse V de L et non pas du mode spécial d'instrument employé, ce qui démontre qu'une horloge en mouvement, qu'elle qu'en soit la construction, marche plus lentement qu'une horloge au repos. [...] Par analogie, considérons une personne au repos dans F, et dont le cœur bat à raison de 70 pulsations par minute. Si cette même personne se meut avec la vitesse V par rapport à F, son cœur ne battra plus que 70/K fois par minute. Mais on doit se rappeler qu'il s'agit de 70/K mesuré par une horloge attachée à F ; si la mesure est faite selon une horloge qui voyage avec la personne, l'horloge retardera et les battements de cœur se feront juste à 70. Puisque ce même retard affecte pareillement tout le métabolisme du corps, on pourra dire que la personne en mouvement "vieillit" moins qu'une personne demeurant dans F. En conclusion, nous pouvons dire que la DURÉE VRAIE d'un événement est la durée mesurée par l'horloge d'un système de référence particulier. Toute autre durée n'est qu'une illusion due à une altération déterminée dans la marche de l'horloge."
Théorie de la relativité restreinte du temps.
Albert Einstein.
Berne, 1905. |