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La relativité, c'est l'ensemble des théories qui tentent d'expliquer le mouvement relatif des corps. La physique moderne connaît en fait deux théories de la relativité très différentes, la relativité restreinte et la relativité générale, toutes deux développées au début du vingtième siècle par Albert Einstein. La théorie de la relativité et ses ramifications font aujourd'hui partie des concepts fondamentaux de la physique.
La relativité restreinte
En 1905, dans le premier article qu'il publia sur le sujet, Einstein nia l'existence du mouvement absolu. Selon lui, aucun corps particulier ne pouvait servir de référentiel universel. Cependant, tout corps fournit un système de référence convenable dans lequel tout mouvement peut être étudié. Ce qu'il traduisit dans son premier postulat: "Les lois physiques de la nature sont les mêmes dans tous les référentiels galiléens". Pour simplifier, on peut remplacer "référentiels" par "points de vue". Lorsque Maxwell découvrit que la lumière était une onde électromagnétique, Einstein appliqua les équations de Maxwell à son premier postulat pour en arriver au second. Autrement dit, la vitesse de la lumière ne peut être additionnée par une vitesse supplémentaire (loi d'addition des vitesses). Einstein en est arrivé à deux hypothèses, soit les mesures varient d'un référentiel à un autre, soit c'est le temps qui varie d'un référentiel à un autre. Ceci peut paraître étrange, mais ces deux hypothèses étaient exactes. Ces deux phénomènes se nomment "contraction des distances" et "dilatation du temps".
Imaginons deux règles identiques, l'une immobile et l'autre se déplaçant horizontalement dans le sens de sa longueur à une vitesse approchée de celle de la lumière (300 000 000 m/s). Le principe de contraction des longueurs dit que la règle qui se déplace est plus petite et que ce phénomène est réel et non pas une illusion. Cependant, elle rapetisse seulement dans le sens où elle se déplace, la règle rapetisse en longueur mais garde sa largeur initiale.
La masse et l'énergie
L'énergie existe sous bien des formes. Dans sa théorie de la relativité restreinte, Einstein a découvert une nouvelle forme d'énergie, l'énergie de masse. Einstein a découvert qu'un objet au repos possède de l'énergie en soit. Cette quantité d'énergie est donnée par la célèbre expression : E= mC² (E= énergie, m= masse, c= vitesse de la lumière). Comme la vitesse de la lumière est très élevée, l'énergie de masse en soit a un potentiel plus élevé que toute autre forme d'énergie. On peut constater l'existence de l'énergie de masse dans de rares cas, comme dans la fission nucléaire. La somme de l'énergie cinétique et de l'énergie de masse peut être écrite comme ceci:
E = mC²(1 - v²/c²)^1/2
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