Quelle est la théorie de la relativité?
Il n’existe pas de "théorie de la relativité" - il n’ya que deux théories qui tombent parfois sous le même désignateur - la théorie de la relativité restreinte et la théorie de la relativité générale. Les deux ont été conçus par le célèbre physicien Albert Einstein entre 1905 et 1915. Ces deux théories ont bouleversé la mécanique classique de Newton, qui s'était maintenue pendant des siècles.
La théorie spéciale de la relativité est une théorie de la structure de l'espace-temps, qui affirme que 1) les lois de la physique sont les mêmes pour tous les observateurs en mouvement uniforme les uns par rapport aux autres et 2) la vitesse de la lumière dans le vide est la même pour tous les observateurs, indépendamment de leur mouvement du mouvement de la source de lumière. Cela conduit à des conséquences étranges. Par exemple, imaginez que vous alliez dans un train roulant à 100 mi / h près d'un autre train se déplaçant dans la même direction à 100 mi / h. De votre point de vue, le train à côté de vous semble presque immobile. Mais imaginez être dans un train roulant à la vitesse de la lumière, à côté d'un faisceau de lumière. Au lieu que le faisceau lumineux ait l'air de rester immobile, il avance devant vous à la vitesse de la lumière. La lumière est étrange de cette façon.
Plusieurs des conséquences de la théorie de la relativité restreinte sont 1) la dilatation du temps (les horloges se déplaçant près de la vitesse de la lumière fonctionnent plus lentement que les horloges stationnaires), 2) la contraction de la longueur (les objets se déplaçant près de la vitesse de la lumière semblent se contracter la direction du mouvement), 3) la relativité de la simultanéité (des choses qui semblent se produire en même temps pour un observateur stationnaire A peuvent sembler se produire à des moments différents pour un observateur en mouvement B), 4) une équivalence énergie-masse (la masse et l'énergie sont essentiellement la même chose et transmuable l'un dans l'autre).
La théorie générale de la relativité, conçue quelques années après la théorie spéciale de la relativité, est une théorie du fonctionnement de la gravité. Il était initialement basé sur le principe d'équivalence, l'idée selon laquelle l'accélération et l'immobilisation dans un champ gravitationnel d'une force donnée sont physiquement identiques. Comme aucune force spéciale n'est requise pour créer des effets d'inertie dans un objet en accélération, Einstein a proposé de penser de la même façon à propos de la gravité, renonçant à la notion classique de force gravitationnelle et en concevant la gravité comme des courbes dans l'espace-temps. Cela explique des phénomènes tels que les raisons pour lesquelles la lumière se plie en présence d'un champ gravitationnel alors qu'elle manque de masse.
La théorie générale de la relativité fournit des explications et des prédictions qui auraient semblé ridicules dans la vision du monde de la mécanique classique. Mis à part la légère flexion en présence d'un champ gravitationnel, elle prédit que le temps s'écoule plus lentement en présence d'un champ de gravité, d'orbites planétaires précaires (changement) en raison du couple exercé par le champ de gravité du Soleil. Les corps en rotation "traînent" le cadre inertiel de l'espace-temps environnant autour de lui, et que l'univers est en expansion, dans certains cas, plus rapide que la vitesse de la lumière, car c'est l'espace lui-même qui est en expansion, pas les objets qu'il contient.
Démêler les implications de ces théories a pris des décennies et est toujours en cours aujourd'hui. Les théories d'Einstein étaient si prospectives qu'il a fallu des décennies pour les tester et les confirmer avec une grande précision. Avec le recul, les idées d'Einstein ont été presque complètement validées.