3.8 La relativité restreinte (dilatation du temps, contraction des longueurs) Théorie de la relativité. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L'expression théorie de la relativité renvoie le plus souvent à deux théories distinctes élaborées par Albert Einstein : la relativité restreinte et la relativité générale[1]. Ce terme peut aussi renvoyer à une idée plus ancienne, la relativité galiléenne qui s'applique à la mécanique newtonienne. En 1906, le physicien allemand Max Planck utilise l'expression « théorie relative » (Relativtheorie), qui met l'accent sur l'usage du principe de relativité. Dans la partie discussion de cet article, le physicien allemand Alfred Bucherer utilise pour la première fois le terme « théorie de la relativité » (Relativitätstheorie)[2],[3]. Les concepts mis en avant par la théorie de la relativité restreinte comprennent : Les mesures de diverses quantités sont relatives à la vitesse de l'observateur.
Les concepts mis en avant par la théorie de la relativité générale comprennent : Notes et références[modifier | modifier le code] ↑ (en) Albert Einstein (trad. La relativité générale et la courbure de l'espace-temps. En développant ses idées sur les conséquences du principe d’équivalence, Einstein aboutit à une nouvelle vision de la gravitation qui devait remplacer celle d’Isaac Newton : la relativité générale. L’aspect le plus important de cette théorie est la disparition du concept de force de gravitation. La courbure de l’espace-temps Pour Einstein, le mouvement d’un corps n’est pas déterminé par des forces, mais par la configuration de l’espace-temps. Par exemple, d’après Newton la Terre tourne autour du Soleil car celui-ci exerce une force gravitationnelle sur notre planète. Pour Einstein, c’est une perturbation de l’espace-temps introduite par la masse du Soleil qui est à l’origine du mouvement de la Terre.
Pour mieux comprendre cette idée, faisons appel à une analogie à deux dimensions. Que se passe-t-il lorsqu’un corps plus petit passe à proximité de l’étoile ? L’espace comme tissu élastique. La relativité générale. Relativité : la dilatation du temps observée directement au laboratoire. James Chin-Wen Chou, du NIST, devant l'horloge atomique la plus précise au monde, basée sur les vibrations d'un seul ion aluminium.
L'ion est piégé à l'intérieur du cylindre métallique (centre droit). © J. Burrus/NIST Relativité : la dilatation du temps observée directement au laboratoire - 2 Photos Il y a quelque temps, les physiciens du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont annoncé avoir réalisé l’horloge atomique la plus précise au monde. Elle est constituée d’un seul ion d’aluminium, piégé par des champs électriques, et que l’on peut exciter à l’aide d’un rayon laser. On peut ainsi faire « vibrer » l’ion en faisant sauter l’un de ses électrons d’un niveau d’énergie à un autre en environ un millionième de milliardième de seconde. Pour l’heure, les physiciens viennent de s’en servir pour mesurer un phénomène bien connu prédit par les équations de la relativité restreinte et même de la relativité générale : la dilatation du temps.
Une prédiction centenaire. Dilatation du temps. Un diagramme de Minkowski, en deux dimensions, permet une représentation de ce phénomène dans l'espace de Minkowski et peut aider à une compréhension qualitative et intuitive. Ce phénomène de ralentissement des horloges s'étend, en relativité générale, à des référentiels non inertiels, et aussi, en raison du principe d’équivalence, à des points n’ayant pas le même potentiel gravitationnel : les horloges proches d'un corps massif vont ralentir par rapport à celles qui en sont plus éloignées.
En relativité restreinte[modifier | modifier le code] Exemple[modifier | modifier le code] Considérons deux événements, par exemple l'émission de deux éclairs, par un appareil transporté par une fusée, et séparés par l'intervalle de temps Δτ mesuré dans cette fusée (c'est l'intervalle de temps propre les séparant car ces éclairs sont émis au même endroit pour la fusée). On en déduit: avec ce que l'on peut aussi obtenir par les transformations de Lorentz. Ainsi, le temps propre mesuré dans la fusée est , et. La relativite restreinte : des exemples concrets. La théorie de la Relativité La relativité restreinte : des exemples concrets Travaux pratiques (I) Trève de théorie ! On ne comprendra jamais aussi bien la théorie d’Einstein qu’à travers quelques exemples pratiques qui parlent à nos sens.
La théorie de la relativité restreinte se mêle à la physique classique dans les conditions normales de la vie. Nous pouvons reprendre l'exemple du train, car proche de nous. Einstein insista sur la notion de relativité des événements, par opposition à la simultanéité. Bien que la notion de simultanéité soit confortable dans notre vie quotidienne, nous allons prouver son non-sens en relativité. Pour expliquer la relativité restreinte (aux mouvements uniformes, donc non circulaires et non accélérés) aussi simplement que ce soit et avant d'évaluer ses conséquences scientifiques, nous devons distinguer plusieurs problèmes, énoncés précédemment dans leur cadre historique : - La relativité des distances - Le problème de la propagation de la lumière ds2 = c2dt2.