À la fin du XIXème siècle, on pensait que la science physique était achevée. Il restait bien quelques petits problèmes à régler, comme celui de l’incompatibilité entre la mécanique et l’électrodynamique, mais il ne faisait aucun doute que ce n’était que des détails. Einstein parvint à étendre la loi de l’invariance des lois mécaniques dans les référentiels d’inertie à l’invariance de la lumière de l’électrodynamique… et cela révolutionna la physique.

L’invariance de la vitesse de la lumière et la vaine recherche de l’éther

Lorsque nous contemplons le ciel étoilé nocturne, il nous semble voir l’état présent de l’univers, mais il n’en est rien. La lumière provenant des étoiles ne nous parvient pas instantanément, mais voyage à 300 000 km/s : l’image qui nous en parvient est donc d’autant plus ancienne que la source est plus éloignée de nous. Non seulement ce que nous contemplons n’est pas l’état présent de l’univers, mais encore les objets célestes que nous y voyons ne sont pas tous contemporains entre eux.

La lumière ne se propage pas instantanément, ce qui fait de la lumière un corps comme un autre : c’est le photon. Toutefois, selon les lois de l’électrodynamique, la vitesse de la lumière est invariable, quelle que soit la vitesse du corps qui l’émet ou celle de celui qui la reçoit. Ceci est exprimé par le postulat suivant :

La vitesse de la lumière (dans le vide) est la même dans tous les référentiels d’inertie. Elle est indépendante du mouvement de sa source ou de l’observateur.

Par analogie avec les ondes sonores, consistant en une déformation du milieu ambiant de l’air (l’espace sans air est silencieux), les physiciens ont cherché à mettre en évidence le milieu hypothétique servant de support aux ondes lumineuses dans l’espace, milieu auquel on avait donné le nom d’éther. Comme pour l’air, immobile et déformé par les ondes sonores, l’éther devait être immobile par rapport à la progression des ondes lumineuses, ce qui devait permettre de calculer la vitesse absolue de la terre dans l’espace. Deux physiciens américains,Michelson et Morley, mirent au point un appareil nommé interféromètre, censé mettre en évidence le mouvement de la terre relativement à l’éther. Cet appareil permettait de comparer la durée de trajet aller-retour d’une onde lumineuse émise vers un miroir dans le sens du mouvement de la planète, avec celui d’une onde lumineuse émise simultanément à 90 degrés vers un autre miroir. Emis dans l’éther fixe vers un miroir fuyant devant, le signal émis en avant devait être de retour après celui émis latéralement. Les expérimentateurs eurent beau tourner leur interféromètre dans tous les sens, ils n’observèrent aucun décalage dans la réception des signaux !

La conclusion logique était d’abandonner l’idée de l’éther, mais comment expliquer alors le comportement ondulatoire de la lumière ? Hendrik Antoon Lorentz supposa alors que la résistance de l’éther avait pour effet de contracter le bras supportant le miroir de l’interféromètre dans le sens du mouvement, de telle façon que cela compense exactement la différence attendue. La formule mathématique permettant de calculer la contraction du bras en fonction de la vitesse reçut le nom de transformation de Lorentz-Fitzgerald, le résultat étant exprimé par γ (gamma).

Einstein et la synchronisation des horloges

Les préoccupations d’Albert Einstein étaient toutes autres. Employé au Bureau des brevets à Berne, il s’est intéressé au problème de la synchronisation des horloges : comment faire en sorte que deux horloges, situées en des endroits très éloignés, soient parfaitement synchronisées. Le meilleur moyen pour les faire communiquer entre elles est d’utiliser un signal électromagnétique, en tenant compte de la vitesse de propagation du signal qui est celle de la lumière. L’exemple favori d’Einstein est celui d’un train en marche longeant le quai d’une gare. Pour synchroniser ses horloges, un observateur placé au milieu du quai ou du train va d’abord s’assurer de sa position en envoyant simultanément un signal vers chacune des extrémités de son référentiel et vérifier qu’il les reçoit bien simultanément en retour. Pour connaître la distance le séparant des horloges à synchroniser, chaque observateur va relever le temps mis par chaque signal pour faire l’aller-retour dans son référentiel et diviser le résultat par deux. Il ne lui restera plus qu’à envoyer un message réglant chaque horloge des extrémités sur l’heure de l’horloge centrale en tenant compte du temps nécessaire pour effectuer le trajet.

La synchronisation des horloges

Selon la mécanique classique, à bord d’un mobile en mouvement inertiel, tout se passe comme si celui-ci était immobile, car tout ce qui s’y trouve est uniformément accéléré, d’où le premier postulat :

Toutes les lois de la mécanique sont les mêmes dans tous les référentiels d’inertie

Il devrait résulter, de la loi d’addition des vitesses de Newton, qu’à bord d’un mobile propulsé à la vitesse de la lumière, la vitesse propre des corps s’y mouvant dépasse celle de la lumière aux yeux d’un observateur extérieur immobile (addition illimitée des vitesses.)

En électromagnétisme, la vitesse de la lumière est invariable, d’où le second postulat :

La vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels d’inertie.

On en conclut que c’est une limite indépassable : aucun corps matériel ne peut aller plus vite.

Ces deux postulats sont incompatibles parce que le premier s’explique par la loi d’addition des vitesses que n’admet pas le second. L’impossibilité de dépasser la vitesse de la lumière est incompatible avec l’addition illimitée des vitesses telle que la concevait Newton. Contrairement à ce que pensait celui-ci, les vitesses ne s’additionnent pas à l’infini.

La résolution de la contradiction entre mécanique et électromagnétisme

La vitesse résulte du temps mis par un corps en mouvement pour parcourir une certaine distance. Dans la vie de tous les jours, elle est exprimée en kilomètres/heure, autrement dit en nombre de kilomètres parcourus en une heure : v (vitesse) = d (distance) / t (temps).

Si d’ > d  et  v’ = v,  alors t’ > t,  et  t’ = d’ / v.

Mathématiquement cela se tient, mais comment la durée observée dans le train en mouvement par l’observateur immobile sur la voie peut-elle être plus grande que celle vécue à l’intérieur du train ? En réalité, la théorie de la relativité élaborée par Einstein affecte également les longueurs, dans les mêmes proportions. Lorsqu’un corps est en mouvement, le temps y est ralenti et les longueurs contractées. Cette idée semble incongrue car le temps et l’espace nous paraissent extérieurs aux choses, une sorte de scène où la matière se meut. La réponse d’Einstein est que rien n’impose la croyance en l’invariabilité des durées et des longueurs. Il faut abandonner cette idée préconçue et arbitraire, car c’est la seule façon de sortir de la contradiction. Et ça marche !

Pour les savants grecs d’Alexandrie, puis ceux du Moyen-âge, le mouvement des corps était expliqué par l’impetus communiqué par l’impulsion initiale, cette force finissant par s’épuiser avec le temps. Cette conception correspondait à ce constat qu’un objet roulant propulsé sur une surface plane roule un moment puis finit par s’arrêter. En réalité, un objet auquel une impulsion initiale a donné une certaine vitesse la conserve indéfiniment, sauf ralentissement dû à un frottement ou à l’attraction d’un autre corps. C’est le frottement avec le sol (et avec l’air dans une moindre mesure) ainsi que son poids (dû à la gravitation terrestre) qui ralentissent une boule de pétanque et finissent par l’arrêter, si possible à côté du cochonnet. La tendance d’un corps à conserver la vitesse acquise en l’absence d’influence extérieure est appelée inertie, et ce mouvement est dit inertiel. Un engin spatial, que la poussée initiale d’une fusée a réussit à arracher à l’attraction terrestre, poursuit sa trajectoire dans l’espace indéfiniment sans aucun moyen de propulsion. S’il est muni de moteurs, c’est seulement pour modifier sa trajectoire ou sa vitesse. Sur la planète terre, un mobile ne peut se maintenir à vitesse constante que si une impulsion constante lui est donnée, en raison de la résistance de l’air (ou de l’eau) du frottement avec le sol et de la gravitation. La relativité Restreinte ne s’applique qu’aux corps en mouvement régulier et constant, qualifiés de galiléens, les effets de l’accélération et de la gravitation étant traités par la Relativité générale.

Le constat de Galilée

Galilée avait observé que toutes les expériences mécaniques faites à bord d’un navire, telles que la chute d’un corps ou le mouvement d’un pendule, donnent les mêmes résultats, que le navire soit immobile au port ou navigue en mer par temps calme. Il en a conclu que le mouvement ne peut être mis en évidence par de telles expériences. Bien sûr, si les voiles sont gonflées et que l’étrave fend la mer, le passager du navire qui monte sur le pont pourra en déduire qu’il avance. Il en ira cependant différemment si le vaisseau avance sur sa lancée, en mouvement inertiel, sans action de ses moyens de propulsion, aucun indice interne ne pouvant alors renseigner le passager sur son mouvement : pour savoir s’il avance, il doit se référer à un repère externe. De ce constat, tiré de l’expérience, Poincaré a fait un « principe d’après lequel les lois des phénomènes physiques doivent être les mêmes pour un observateur fixe et pour un observateur entraîné dans un mouvement de translation uniforme, de sorte que nous n’avons et ne pouvons avoir aucun moyen de discerner si nous sommes, oui ou non, emportés dans un pareil mouvement. [1]»

De ce qui précède on tire le postulat suivant :

Toutes les lois de la mécanique sont les mêmes dans tous les référentiels d’inertie (dits aussi référentiels galiléens), c’est-à-dire se déplaçant à vitesse constante.

Quelle que soit la vitesse relative des corps en mouvement inertiel, chacun d’eux peut se croire immobile car rien ne permet d’y déceler le mouvement.

Observons ici que les référentiels « inertiels » dont il s’agit comprennent tous les corps maintenus à vitesse constante, même si leur mouvement n’est pas inertiel à strictement parler. Sur terre, le mouvement de translation uniforme est obtenu grâce à une poussée contre-balançant la résistance du milieu ambiant et l’action de la gravitation.

Le mouvement étant relatif, le passager à bord du référentiel observé doit faire symétriquement les mêmes observations, car c’est lui qui est immobile de son propre point de vue. Le problème, c’est que le principe de relativité n’est pas compris de la même façon par tout le monde. Galilée a constaté que les mesures physiques donnent les mêmes résultats dans tous les référentiels d’inertie (ce qu’Einstein entend confirmer), ceci étant généralement exprimé comme « l’invariance des lois physiques dans les référentiels d’inertie ». Dans une interprétation stricte des observations de Galilée, cela signifie que « dans un référentiel animé d’un mouvement de translation rectiligne uniforme, son mouvement ne peut être mis en évidence par aucune expérience effectuée à son bord, lesquelles donnent toutes les mêmes résultats ». Par une interprétation littérale de la formule « invariance des lois physiques » certains en concluent que la situation est identique à bord de tous les référentiels en mouvement inertiel, même du point de vue d’un observateur se mouvant différemment. Les différences observées seraient dues à la limitation de la vitesse de la lumière, elles  seraient observationnelles et non réelles.

---

[1] Conférence de Poincaré du 4 septembre 1904, au Congrès des arts et de la science de Saint-Louis (Missouri),
  intitulée « L’état actuel et l’avenir de la physique mathématique ».

L’immobilité au sein d’un référentiel en mouvement inertiel

Si vous marchez à 3 km/h dans un TGV roulant à 300 km/h, et dans le sens de la marche du train, vous avancez de 303 km/h par rapport à la voie : les vitesses s’additionnent. Toujours à bord de votre TGV, vous laissez tomber une balle à vos pieds. Pour vous, sa trajectoire est totalement verticale, mais vue depuis la voie, elle est inclinée vers l’avant, donc plus longue. La vitesse et le chemin parcouru sont donc différents en fonction du référentiel choisi : le train ou la voie.

La raison en est que pour le passager du train, seule la force verticale de la pesanteur est exercée sur la balle, alors que vue depuis la voie, la balle est, en plus, animée d’un mouvement horizontal à 300 km/h. Les différentes vitesses se combinent, ce qui a été formalisé par Newton dans sa loi de composition des vitesses. Le passager du référentiel « train » voit sa balle tomber à ses pieds et l’observateur qui le regarde passer constaterait pour sa part la même chose s’il exécutait la même expérience dans son référentiel « voie ».

C’est l’addition des vitesses qui gomme la différence, en annulant la vitesse du train pour les expériences faites à bord de celui-ci, comme la vitesse de la terre est annulée pour l’observateur situé sur la voie. Dans un référentiel donné, seuls les mouvements relatifs peuvent être mesurés entre tous les corps ayant la même vitesse d’entraînement, c’est-à-dire celle du référentiel qui les contient. L’observateur de la voie peut évaluer la vitesse du train par rapport à son propre référentiel (la voie, donc la terre sur laquelle elle est posée) mais pas par rapport au soleil, à la galaxie, etc.

La formulation « invariance des lois physiques » doit être comprise à la lumière de l’expérience dont elle est tirée et non par exégèse du texte, comme le faisaient les lecteurs d’Aristote au Moyen-âge ! Les lois physiques sont-elles différentes dans les référentiels accélérés par une poussée ? Non, bien sûr, mais les expériences y donnent des résultats différents mettant en évidence des conditions dissemblables. Si « toutes les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels d’inertie », que signifie cette affirmation ? A l’évidence, les lois physiques sont partout les mêmes et si elles donnent des résultats différents c’est parce qu’un paramètre (au moins) varie.

La particularité des référentiels en mouvement uniforme est seulement que les mesures physiques y donnent toujours les mêmes résultats quelle que soit leur vitesse. L’explication en est simple : à bord d’un référentiel en mouvement, tous les corps qu’il contient sont entraînés à la même vitesse. Tous les corps non animés d’un mouvement propre y sont donc immobiles entre eux, leur vitesse d’entraînement commune leur donnant une vitesse relative nulle, si bien qu’en interne ces corps paraissent immobiles. Ce qui différencie un référentiel en mouvement inertiel et un autre en mouvement accéléré, c’est que dans le premier la vitesse de chaque corps transporté a acquis la vitesse inertielle de l’ensemble, alors que dans le second ces corps subissent une poussée dont la mesure permet d’apprécier l’importance.

Le postulat de l’invariance des lois physiques dans les référentiels d’inertie ne signifie pas que les situations y sont identiques, mais seulement que les observations et mesures y sont identiques. L’immobilité n’est qu’une illusion crée par l’addition des vitesses : nous ne pouvons en déduire une quelconque symétrie autre qu’apparente. Dans un univers en expansion, tout est en mouvement. Rien n’est immobile dans l’absolu. L’immobilité n’est qu’un mouvement inertiel coordonné avec celui du référentiel choisi.

A propos de la relativité du mouvement, une première déclaration, qui fait toujours son petit effet, est d’affirmer que le mouvement ne peut être que relatif et que si une fusée s’éloigne de la terre, il est aussi vrai de dire que la terre s’éloigne de la fusée. Certains en viennent même à écrire[1] -mais, c’est la suite logique- que si la terre tourne autour du soleil, il peut être aussi bien affirmé que le soleil tourne autour de la terre. Galilée doit s’en retourner dans sa tombe !

Les effets du mouvement : les déplacements

Un corps est dit en translation uniforme lorsqu’il se meut en droite ligne, toujours à la même vitesse ; il est dit plus spécialement en mouvement inertiel s’il avance sur sa propre lancée, par inertie. Par commodité, toutes les situations de translation uniforme sont désignées comme mouvements inertiels, caractérisés par l’absence d’accélération, de décélération ou de changement de direction.

De deux corps en mouvement inertiel relatif, on ne peut dire lequel se meut réellement. Il est seulement possible de dire lequel se meut relativement à un référentiel commun, par rapport auquel l’un des deux est immobile et l’autre en mouvement.

Si vous venez de nulle part pour aller nulle part, que signifie être en mouvement ? Si vous êtes seul dans l’univers, il n’existe qu’un seul endroit : celui où vous vous trouvez, si bien que l’idée même d’un déplacement n’a aucun sens. Considéré d’un point de vue spatial, se déplacer, c’est changer de place, si vous êtes l’univers à vous tout seul, vous ne pouvez pas changer de place !

---

[1] « Les deux propositions signifieraient simplement deux conventions différentes concernant deux [référentiels]   différents ». Albert EINSTEIN & Léopold INFELD : L’évolution des idées en physiques, Champs sciences, 2009.

1 – En l’absence de tout repère, un corps en mouvement inertiel ne peut savoir s’il se meut.

2 et 3 – Deux corps en mouvement inertiel peuvent constater leur mouvement relatif, mais ne peuvent décider lequel est réellement en mouvement

Si vous êtes deux dans cet univers, un espace vous sépare, qui peut s’accroître ou se réduire si l’un au moins est en mouvement. L’allure du rapprochement ou de l’éloignement entre deux vaisseaux peut être calculée, mais c’est seulement une vitesse relative, sans pouvoir dire lequel se déplace réellement. Ce qui est certain, c’est que l’un des deux au moins est en mouvement, sinon la distance qui les sépare ne varierait pas, mais on ne peut non plus exclure qu’ils soient en mouvement tous les deux, ou que ce soit l’espace les séparant qui s’étende, comme pour les pastilles collées sur un ballon qu’on gonfle. S’il n’y a rien d’autre que deux vaisseaux dans cet univers, la question de savoir lequel se déplace réellement n’a d’ailleurs aucun sens, car on ne peut se déplacer que par rapport à quelque chose, or la seule chose qui soit externe à l’un des vaisseaux est l’autre : chacun est donc immobile ou en mouvement par rapport à l’autre seulement. Spatialement, la situation des deux vaisseaux en mouvement inertiel est totalement symétrique.

Dans l’univers, où il y plus de deux corps en mouvement et à des vitesses différentes, la symétrie n’est plus aussi évidente. Supposons trois vaisseaux ayant successivement quitté la terre à des vitesses de plus en plus grandes (Situation 1 sur la figure ci-dessous) : le premier finira par être rattrapé et dépassé par le second, qui sera dépassé à son tour par le troisième. Si chacun des passagers de ces vaisseaux se considère comme immobile, chacun pense que les autres se dirigent vers lui ou s’en éloignent. Il en résulte que le sens du déplacement des autres est apprécié différemment selon la position de chacun et que la vitesse à laquelle les autres paraissent se rapprocher ou s’éloigner n’est pas identique. Cependant, les vitesses relatives entre les corps restent les mêmes pour tous les observateurs, conformément au principe de relativité. Il est néanmoins un peu facile de dire que les différences d’appréciation de la vitesse supposée réelle des corps est sans importance parce qu’il ne peut y avoir de vitesse absolue. S’il y a une différence, c’est bien parce que quelque chose diffère entre eux, qui est en relation avec leur vitesse.

Sur le schéma ci-dessus, le premier vaisseau (en 4), rattrapé par les autres, minore leur vitesse de la sienne mais, du point de vue du terrien, il apprécie correctement la direction et la différence de vitesse de ses poursuivants. Pour celui qui rattrape tous les autres (en 2), c’est le premier (le plus lent) qui se rapproche le plus vite ! Celui du milieu (en 3) a une vision complètement différente, car pour lui, les deux autres ont des directions opposées. Il n’y a de symétrie parfaite que par couples, l’arrivée d’un troisième perturbe l’harmonie, comme dans les vaudevilles.

Cependant la vitesse relative mesurée entre les corps est la même, quel que soit l’observateur. En 1 : C – A = 0.5, en 2 : C -A = – 0.5, en 3 : C + A = – 0.5, en 4 : C – A = 0.5.
Seul change le signe + ou – selon le sens du déplacement (deux vitesses en même sens se soustraient alors qu’elles s’additionnent en sens inverse.

Le mouvement relatif est le constat du changement de la position relative des choses entre elles. Chacun peut se considérer comme immobile et l’appréciation du déplacement des autres est la conséquence de ce choix. L’immobilité, comme le déplacement, est toujours relative à quelque chose. Je suis immobile dans le train en marche, mais en mouvement relativement à la voie.

D’un point de vue spatial, le mouvement d’un corps ne peut s’apprécier que relativement à un autre corps, supposé immobile, et à la variation de la distance qui les sépare. Un navire saura qu’il dérive en se référant à un repère situé sur la côte ou à une bouée fixe, dont il se rapproche ou s’éloigne. Le navigateur ne peut se fier à un autre objet flottant qui dérive comme lui au gré des courants, à moins que son intention soit d’accoster cet objet flottant, par exemple un autre navire, auquel cas celui-ci sera son repère. Loin de la côte et d’un repère fixe, la situation du marin qui aborde un autre navire est la même que celle du spationaute, évoquée plus haut, mais seulement parce que la terre ferme est hors de vue.

La vitesse relative est la somme des vitesses propres des corps. Faute d’un référentiel absolu, nous ne pouvons savoir quelle est la vitesse absolue des corps en mouvement, mais si nous pouvons mesurer une vitesse relative entre eux, c’est qu’ils ont chacun une vitesse propre, même si celles-ci sont inconnaissables.

Le choix d’un référentiel

Il est plus facile de faire du dessin industriel à l’aide d’une règle graduée sur du papier millimétré que sur une feuille blanche avec une règle sans graduation. Newton a inventé l’univers millimétré. De même que le quadrillage de la feuille préexiste au dessin, l’espace et le temps préexistent à la matière. Le regard du physicien est en quelque sorte le regard extérieur de Dieu sur sa création[1]. Cette conception fut unanimement adoptée, car elle paraissait inséparable de la mécanique newtonienne, laquelle s’est révélée particulièrement féconde. Cependant, nous ne sommes pas Dieu et nous sommes dans l’univers : pour nous, c’est une feuille blanche. Faute de quadrillage, nos seuls repères dans cet univers sont ce qu’il contient, tout n’y est que relation : l’espace comme le temps. Dans la conception qui était celle de Newton, l’espace était indépendant des choses s’y mouvant : le mouvement était donc absolu par rapport à cet espace, même si tous les corps célestes s’y agitaient. Suivant en cela l’opinion de Newton, Bergson définissait l’espace comme ce qui reste lorsque tout est enlevé. Le problème est que cet espace newtonien est un concept abstrait, une construction mentale, mais sans aucune matérialité : aucun géomètre n’en a effectué le bornage. L’espace réel est un volume occupé par la matière et n’a pas d’existence en dehors de celle-ci.

Si, à l’intérieur d’un module de la Station Spatiale Internationale (ISS), vous posez un objet devant vous, il flotte, immobile, dans l’espace délimité par les parois. Si vous prenez un second objet et le poussez légèrement devant vous, il s’éloigne du premier et heurte la paroi d’en face. Vous n’avez certainement aucun doute sur lequel se déplace. La station orbite autour de la terre à 27 600 km/h : si vous poussez le second objet dans le sens inverse du mouvement de la station, il se trouve très légèrement ralenti par rapport à la terre et est rattrapé par la paroi du module qui le heurte. Il vous semble l’avoir accéléré alors que vous l’avez ralenti ! C’est donc l’objet immobile devant vous qui est le plus rapide et s’éloigne de celui qui va heurter la paroi. En fait, tout dépend du référentiel choisi. Selon que c’est la station orbitale ou la terre, le plus rapide des deux objets s’inverse.

A l’époque de Newton, l’univers était considéré comme unique et statique et pouvait donc constituer le référentiel absolu. Nous savons aujourd’hui que notre univers est en expansion et peut être n’est-il qu’un parmi d’autres. A l’intérieur de la Station Spatiale Internationale, le mouvement des deux objets que je lâche est absolu… relativement aux parois du module. Je peux (en pensée) agrandir la boite de telle façon qu’elle soit le référentiel commun à la terre et ses satellites, en faisant de notre planète le repère fixe qui positionne les parois imaginaires de cette boite. Si je fais entrer tout le système solaire dans la boite, c’est le soleil qui est le point fixe. D’extension en extension, je peux faire entrer tout l’univers dans la boite et j’obtiens alors l’espace absolu de Newton, lequel n’est finalement que relatif, comme les précédents.

Sauf cas exceptionnel, il est rare que l’on ne puisse rapporter le mouvement relatif de deux corps proches à un référentiel qui leur soit commun. Lorsqu’on veut apprécier le mouvement d’un vaisseau spatial quittant la terre en direction de mars, le référentiel commun n’est ni le vaisseau ni l’une ou l’autre des deux planètes, mais le système solaire dans lequel ces corps évoluent et leur est commun. Dans ce référentiel, il n’est pas vrai de dire que c’est la terre qui fuit le vaisseau, même si elle peut participer à l’éloignement en raison de son mouvement propre. Nous savons bien que ce ne sont pas les gares qui vont vers les trains.

Les corps célestes étant tous en mouvement, il est impossible de trouver un repère fixe par rapport au référentiel univers supposé statique. Les physiciens ont cru un moment que l’univers était empli d’une substance appelée éther qui aurait pu matérialiser le référentiel universel que Newton considérait comme l’espace absolu. Cet hypothétique éther ne fut point découvert. Pire encore, les preuves de l’expansion de l’univers ruinèrent définitivement l’espoir d’y trouver un repère fixe. Ce n’est pas si grave cependant, car pour apprécier le mouvement d’un corps, il suffit de choisir un référentiel plus abordable. Si je suis assis dans un train, je suis immobile par rapport au train, mais en mouvement par rapport à la voie. Si le train s’arrête en gare, je suis immobile par rapport à la terre, mais en mouvement par rapport au soleil, etc. Cependant, ce n’est pas moi qui me meus par rapport à la terre ou au soleil, c’est le train et la terre qui se meuvent et m’entraînent. Si je veux apprécier ma capacité à me mouvoir, mon référentiel sera le train.

Même en supposant qu’il soit possible de prendre notre univers comme référentiel commun en y découvrant un repère absolu, il serait toujours possible d’imaginer que cet univers évolue parmi d’autres au sein d’un ensemble plus vaste. Nous ignorons s’il existe d’autres univers, aussi paraît-il raisonnable de choisir notre univers comme référentiel commun pour décrire ce qui s’y passe du point de vue cosmologique, comme il paraît raisonnable de choisir le train pour décrire ce qui s’y passe à l’intérieur en régime de croisière. Le choix du référentiel est toujours arbitraire, mais il est préférable de choisir celui qui permet de décrire les phénomènes le plus simplement. Ptolémée avait pensé que la terre était au centre de notre monde, mais pour être fidèle aux observations du mouvement des planètes et du soleil, son système devenait de plus en plus compliqué. En plaçant le soleil au centre, tout devint beaucoup plus simple.

En l’absence de référentiel commun, hors du système solaire ou à l’égard de lointaines galaxies, on ne peut trouver de repère fixe. Il est alors impossible de privilégier un observateur plutôt qu’un autre. S’ils sont en mouvement inertiel, tous peuvent se prendre pour référentiel en se considérant comme immobile et les autres en mouvement. Alors, qui se meut ? Lorsqu’un corps est en mouvement, nous constatons qu’il se déplace, mais le mouvement peut-il être réduit au seul déplacement que nous constatons ?

Dans les énigmes policières en un lieu clos où un crime vient d’être commis, tous les occupants sont à la fois présumés innocents et néanmoins suspects. Pour l’enquêteur, cette situation vient de ce que certaines informations lui manquent. Chacun des suspects aura alors beau jeu de prétendre devant les juges que rien dans le dossier ne l’incrimine, même si à l’évidence, l’un d’eux est le coupable et ment. A nous de nous poser et de poser les bonnes questions.

---

[1] Pour Newton, l’espace est le sensorium Dei, c’est-à-dire l’organe de sens à travers lequel Dieu est présent au monde

Il n’y a rien à comprendre. La nature est ainsi faite. Il faut l’accepter comme elle est. Notre intuition et notre bon sens fondés sur les évènements quotidiens sont de bien mauvais guides quand il s’agit de l’infiniment petit ou de l’infiniment grand, de l’atome ou de l’univers.

Trinh Xuan Thuan : La mélodie secrète.

Il appartient au scientifique de rendre le monde prévisible et au philosophe de nous dire pourquoi. Dans cette optique, les scientifiques peuvent se contenter d’une théorie leur permettant de prédire avec exactitude ce qui va se passer (positivisme logique), même s’ils ne comprennent pas pourquoi, ni même comment. La mécanique quantique en est un bon exemple, dont les spécialistes ne cessent de nous dire qu’ils n’y comprennent rien, mais que leurs formules n’ont jamais été prises en défaut. La théorie de la Relativité, tant Restreinte que Générale en est un autre exemple, moins poussé, certes, car les scientifiques nous affirment y comprendre quelque chose, mais que c’est seulement trop compliqué pour le commun des mortels.

C’est évidemment à regret que les scientifiques constatent qu’ils ne comprennent pas pourquoi les équations de la mécanique quantique sont conformes aux résultats observés, ils voudraient comprendre et se consolent en se disant que la théorie est fiable et que la réalité est tout simplement inaccessible à l’entendement humain. Pour la théorie de la Relativité, ils ont trouvé des formules permettant de prédire ce qui se passe et en ont conclu que celles-ci sont la réalité. Puisque la réalité est mathématique, les formules qui marchent sont la réalité. Evidemment, ce n’est pas toujours vrai, mais c’est secondaire dès lors que cela permet de croire comprendre pourquoi les équations fonctionnent si bien.

Le philosophe, lui, ne peut s’en satisfaire, car il croit que le monde doit être compréhensible. En ce sens Einstein était un philosophe, car il n’admettait pas que les lois de la physique échappent à sa compréhension. Ce n’est d’ailleurs pas par les mathématiques qu’il a découvert les théories qui ont fait sa renommée, mais par le pur raisonnement. Les mathématiques sont venues après, pour confirmer ses intuitions. Son professeur de mathématique, Hermann Minkowski, a même créé une représentation relativiste de l’espace-temps permettant de prédire avec exactitude ce qui se passe lorsqu’un observateur regarde un objet se mouvant à une vitesse proche de celle de la lumière. Cet instrument mathématique est utile et fiable, car il se place du point de vue de l’observateur supposé immobile, ce qui est toujours notre situation lorsque nous observons le monde. Pour représenter mathématiquement ce que constate un observateur, il suffit d’opérer une rotation de l’espace-temps, ayant pour effet d’étirer le temps et de contracter les longueurs. C’est bien ce que constate l’observateur immobile regardant celui qui se meut, n’est-ce pas ? Alors c’est la réalité : la vitesse à pour effet d’opérer une distorsion de l’espace-temps, c’est une question de perspective. Chacun se meut dans l’espace-temps qui lui est propre en fonction de sa vitesse. Vous avez de la peine à imaginer comment tous ces espaces-temps cohabitent ? C’est normal, car vous êtes conditionnés par votre expérience quotidienne. Faites confiance aux équations puisqu’elles sont conformes à ce qui est observé. Elles nous disent qu’il y a distorsion de l’espace-temps, alors vous devez l’admettre, c’est la réalité.

Personnellement, je ne peux me satisfaire de cette prétendue réalité, si peu compréhensible à mon entendement.

La physique contemporaine accouche de curieux monstres et en adopte quelques uns nés avant elle. Tout cela est présenté comme de la science, donc incontestable, mais est-ce bien de la science ? En voici l’inventaire (non exhaustif) à la Prévert :

• Un univers se dédoublant des milliards de fois à chaque instant.
• Passé et futur existant de tout temps.
• Un même événement survenant à des moments différents selon les observateurs.
• La terre allant au-devant des vaisseaux revenant de Mars, ou la gare allant au-devant des trains.
• Des observateurs lointains voyant mon propre futur avant moi.
• Un jumeau voyageur revenant d’un lointain périple plus jeune que son frère casanier.
• Un espace-temps qui se contorsionne avec la vitesse.
• Le temps qui se transforme en espace et inversement.
• Des trous de vers formant des raccourcis dans l’espace-temps
• Un chat à la fois mort et vivant.
• Et un raton laveur…

Peut-être la réalité est-elle trop simple pour intéresser les badauds. Alors on l’enjolive, en créant toutes sorte d’êtres fantastiques, comme autrefois on inventait des elfes, des fées ou des licornes. Les hypothèses les plus folles des chercheurs sont présentées comme des réalités, alors que ceux-ci n’en ont pas encore apporté la moindre preuve. On croirait entendre des bateleurs de foire, nous invitant à entrer dans leur baraque pour venir admirer l’homme caoutchouc et la femme à barbe !

Pour certains, ce qui est observé est la réalité et ce qui ne peut être observé n’existe pas. Cette affirmation est fausse dans ses deux termes : ce qui est observé n’est pas nécessairement la réalité et ce que nous ne pouvons pas observer existe peut-être, sauf si ce n’est pas possible pour de bonnes raisons. Il serait plus honnête de dire que la science ne s’intéresse qu’à ce qui est observable et que ce qui ne peut l’être n’est pas de son domaine, mais du domaine de la religion (pour ceux qui ont la foi) ou de la philosophie. Cette dernière a encore son mot à dire et les philosophes auraient tort de laisser la métaphysique aux seuls physiciens. Mais ceux-ci nous assomment d’équations et les philosophes de citations. Ne pourrait-on pas tout simplement s’armer de bon sens et de logique ? Oublions les équations en les tenant pour vraies dans les limites de ce qui est observable et ne cherchons pas chez les philosophes passés la réponse à nos questions, sauf à y trouver une confirmation.

Nous sommes au bord d’un abîme dans lequel aucune science n’est capable de pénétrer. Ce n’est pas à la raison pure qu’il appartient de le combler, mais à la raison pratique : à l’idée que tout esprit sain se fait du monde.

Max Planck : Initiations à la physique.

Voici un exemple d’article, publié initialement dans le cadre de la Blogging University. Inscrivez-vous à l’un de nos dix programmes et lancez votre blog.

Vous allez publier un article aujourd’hui. Ne vous inquiétez pas pour l’apparence de votre blog. Ne vous inquiétez pas si vous ne lui avez pas encore donné de nom ou si vous vous sentez dépassé. Cliquez simplement sur le bouton « Nouvel article » et dites-nous pourquoi vous êtes ici.

Quel est votre objectif ?

• Vos nouveaux lecteurs ont besoin de contexte. De quoi parlerez-vous ? Pourquoi devraient-ils lire votre blog ?
• Cela vous aidera à vous concentrer sur vos idées à propos de votre blog et sur la façon dont vous souhaitez le développer.

L’article peut être court ou long, contenir une introduction personnelle sur votre vie, décrire la mission de votre blog, présenter un manifeste pour l’avenir ou énoncer simplement vos sujets de publication.

Pour vous aider à commencer, voici quelques questions :

• Pourquoi créez-vous un blog public au lieu de tenir un journal personnel ?
• Quels seront les thèmes que vous aborderez ?
• Quelle est la cible privilégiée de votre blog ?
• Si votre blog passe la première année avec succès, qu’espérez-vous avoir accompli ?

Répondre à ces questions ne vous enferme pas définitivement dans une voie. Ce qui est magnifique avec les blogs, c’est qu’ils sont en constante évolution au fur et à mesure de vos apprentissages, de votre développement et des interactions avec autrui. Il est toutefois opportun de savoir où et pourquoi vous vous lancez. L’articulation de vos objectifs peut simplement contribuer à apporter de nouvelles idées d’articles.

Vous ne savez pas trop comment commencer ? Écrivez simplement la première chose qui vous passe par la tête. Anne Lamott, auteur d’un excellent livre sur le processus d’écriture, affirme qu’il est nécessaire de s’autoriser un « premier jet bordélique ». C’est un enseignement essentiel : commencez par écrire, vous vous occuperez de retoucher votre texte plus tard.

Une fois que vous êtes prêt à publier, attribuez à votre article trois à cinq étiquettes qui décrivent son sujet : littérature, photographie, fiction, parentalité, alimentation, voitures, films, sports, etc. Ces étiquettes aideront les internautes intéressés par ces sujets à vous trouver dans le Lecteur. Veillez à ce que l’une de ces étiquettes soit « zerotohero », afin que les nouveaux blogueurs puissent vous trouver également.

Voici un exemple d’article, publié initialement dans le cadre de la Blogging University. Inscrivez-vous à l’un de nos dix programmes et lancez votre blog.

Vous allez publier un article aujourd’hui. Ne vous inquiétez pas pour l’apparence de votre blog. Ne vous inquiétez pas si vous ne lui avez pas encore donné de nom ou si vous vous sentez dépassé. Cliquez simplement sur le bouton « Nouvel article » et dites-nous pourquoi vous êtes ici.

Quel est votre objectif ?

• Vos nouveaux lecteurs ont besoin de contexte. De quoi parlerez-vous ? Pourquoi devraient-ils lire votre blog ?
• Cela vous aidera à vous concentrer sur vos idées à propos de votre blog et sur la façon dont vous souhaitez le développer.

L’article peut être court ou long, contenir une introduction personnelle sur votre vie, décrire la mission de votre blog, présenter un manifeste pour l’avenir ou énoncer simplement vos sujets de publication.

Pour vous aider à commencer, voici quelques questions :

• Pourquoi créez-vous un blog public au lieu de tenir un journal personnel ?
• Quels seront les thèmes que vous aborderez ?
• Quelle est la cible privilégiée de votre blog ?
• Si votre blog passe la première année avec succès, qu’espérez-vous avoir accompli ?

Répondre à ces questions ne vous enferme pas définitivement dans une voie. Ce qui est magnifique avec les blogs, c’est qu’ils sont en constante évolution au fur et à mesure de vos apprentissages, de votre développement et des interactions avec autrui. Il est toutefois opportun de savoir où et pourquoi vous vous lancez. L’articulation de vos objectifs peut simplement contribuer à apporter de nouvelles idées d’articles.

Vous ne savez pas trop comment commencer ? Écrivez simplement la première chose qui vous passe par la tête. Anne Lamott, auteur d’un excellent livre sur le processus d’écriture, affirme qu’il est nécessaire de s’autoriser un « premier jet bordélique ». C’est un enseignement essentiel : commencez par écrire, vous vous occuperez de retoucher votre texte plus tard.

Une fois que vous êtes prêt à publier, attribuez à votre article trois à cinq étiquettes qui décrivent son sujet : littérature, photographie, fiction, parentalité, alimentation, voitures, films, sports, etc. Ces étiquettes aideront les internautes intéressés par ces sujets à vous trouver dans le Lecteur. Veillez à ce que l’une de ces étiquettes soit « zerotohero », afin que les nouveaux blogueurs puissent vous trouver également.

Voici un exemple d’article, publié initialement dans le cadre de la Blogging University. Inscrivez-vous à l’un de nos dix programmes et lancez votre blog.

Vous allez publier un article aujourd’hui. Ne vous inquiétez pas pour l’apparence de votre blog. Ne vous inquiétez pas si vous ne lui avez pas encore donné de nom ou si vous vous sentez dépassé. Cliquez simplement sur le bouton « Nouvel article » et dites-nous pourquoi vous êtes ici.

Quel est votre objectif ?

• Vos nouveaux lecteurs ont besoin de contexte. De quoi parlerez-vous ? Pourquoi devraient-ils lire votre blog ?
• Cela vous aidera à vous concentrer sur vos idées à propos de votre blog et sur la façon dont vous souhaitez le développer.

L’article peut être court ou long, contenir une introduction personnelle sur votre vie, décrire la mission de votre blog, présenter un manifeste pour l’avenir ou énoncer simplement vos sujets de publication.

Pour vous aider à commencer, voici quelques questions :

• Pourquoi créez-vous un blog public au lieu de tenir un journal personnel ?
• Quels seront les thèmes que vous aborderez ?
• Quelle est la cible privilégiée de votre blog ?
• Si votre blog passe la première année avec succès, qu’espérez-vous avoir accompli ?

Répondre à ces questions ne vous enferme pas définitivement dans une voie. Ce qui est magnifique avec les blogs, c’est qu’ils sont en constante évolution au fur et à mesure de vos apprentissages, de votre développement et des interactions avec autrui. Il est toutefois opportun de savoir où et pourquoi vous vous lancez. L’articulation de vos objectifs peut simplement contribuer à apporter de nouvelles idées d’articles.

Vous ne savez pas trop comment commencer ? Écrivez simplement la première chose qui vous passe par la tête. Anne Lamott, auteur d’un excellent livre sur le processus d’écriture, affirme qu’il est nécessaire de s’autoriser un « premier jet bordélique ». C’est un enseignement essentiel : commencez par écrire, vous vous occuperez de retoucher votre texte plus tard.

Une fois que vous êtes prêt à publier, attribuez à votre article trois à cinq étiquettes qui décrivent son sujet : littérature, photographie, fiction, parentalité, alimentation, voitures, films, sports, etc. Ces étiquettes aideront les internautes intéressés par ces sujets à vous trouver dans le Lecteur. Veillez à ce que l’une de ces étiquettes soit « zerotohero », afin que les nouveaux blogueurs puissent vous trouver également.