Le premier père de la relativité

Aujourd’hui, quand on s’intéresse à la relativité, on voit presque toujours apparaître Einstein comme son père. Mais, ce n’est pas forcément juste. Einstein est le premier à avoir réellement compris et formulé la relativité. Il s’est basé sur les travaux de Galilée et de Maxwell pour écrire les équations définissant la relativité restreinte. Oui, j’ai bien dit Galilée. Le même Galilée qui a tourné la lunette vers le ciel pour observer la Lune et les planètes 3 siècles avant les travaux d’Einstein..

 

1. Galileo Galilei

Galilée est né à Pise en 1564. C’est son professeur de dessin qui lui donnera goût aux mathématiques quand il eut 17 ans. En 1589, à l’âge de 25 ans donc, il obtient par le grand-duc de Toscane un poste d’enseignant à Pise. Deux ans auparavant, il avait tenté de rejoindre le Collège Romain sans grand succès. A l’époque, le Collège Romain, c’était un peu la Sorbonne à l’époque des Curie. Un des établissements les plus prestigieux au monde. En 1592, il devient professeur à Padoue (Italie) et commence à construire des instruments de navigation, compas, etc pour arrondir ses fins de mois. Galilée est un éminent physicien à notre époque, mais il ne l’était pas vraiment à la sienne..

 

A partir de 1597, Galilée s’intéresse à la chute des corps. La légende des objets lancés depuis le haut de la tour de Pise sous une foule acclamatrice, c’est faux. Il n’était qu’un simple professeur, très peu de personnes auraient été le voir pour démontrer que Aristote avait tort alors qu’on le savait déjà.. Mais il s’est ensuite intéressé aux mouvements sur les plans inclinés et dans Dialogue sur les deux principaux systèmes de notre monde, il crée une expérience de pensée qui va jeter la première pierre de la relativité galiléenne.

 

2. Ses travaux sur la relativité

En 1624, et avec « l’accord » du pape Urbain VIII, Galilée publie son Dialogue sur les deux principaux systèmes de notre monde. Dans cette ouvrage, trois personnages discutent des deux grandes théories existantes sur le monde : l’héliocentrisme et le géocentrisme.

 

Il faut savoir que Galilée soutenait la thèse copernicienne de l’héliocentrisme. Le Soleil est au centre de l’Univers, la Terre et toutes les planètes tournent autour. La religion, elle, soutenait la thèse géocentriste de Ptolémée. La Terre est au centre de l’Univers, le Soleil et les autres planètes tournent autour.

 

Pour défendre sa théorie, Galilée va créer une expérience de pensée. Il cherche à prouver que le mouvement est relatif et non pas absolu comme on peut le penser car un des principaux arguments de la thèse géocentrique est : « si la Terre tourne autour du Soleil, pourquoi n’y a-t-il pas de preuve de ce mouvement à notre échelle ? ».

 

Imaginez un bateau en mouvement rectiligne uniforme (mouvement suivant une ligne droite et avec une accélération nulle) par rapport au rivage. Une personne est sur le bateau tandis qu’une deuxième est assise sur le rivage. Pendant que le bateau avance, on laisse tomber un boulet le long du mât. Quel sera la trajectoire du boulet selon chacun des observateurs ? Celui sur le bateau verra simplement le boulet tomber verticalement alors que celui sur le rivage va voir le boulet suivre une trajectoire parabollique. Et c’est exactement ce que décrit la relativité restreinte d’Einstein.

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