Cours Relativité Restreinte
En 1905, Albert Einstein formulait sa fameuse théorie de la relativité restreinte. En fait Einstein n’a pas inventé la théorie de la relativité, il en a simplement énoncé une nouvelle pour remplacer la précédente qui remontait à Galilée et Newton. C’était une nouvelle théorie pour un même principe, le principe de relativité. Ce principe de relativité affirme en fait qu’il existe des référentiels dits « équivalents » dans lesquels les lois physiques prennent la même forme et les phénomènes physiques même allure. Par contre, les grandeurs physiques, elles, diffèrent d’un référentiel à l’autre comme le montre par exemple les simples lois de composition des vitesses et accélérations vues en cours de 1ère année ; les référentiels « équivalents » sont bien entendu les référentiels galiléens. En mécanique classique, si un référentiel R0 est en translation rectiligne uniforme à la vitesse →−u = u →−ex par rapport à un référentiel R, la transformation de Galilée permet de trouver la position x d’un point dans le référentiel R en fonction de la position x 0 dans le référentiel R0 selon une loi du type x = x 0 +ut qui découle de la loi de composition des vitesses →−v = →− v 0 + →−u . On remarquera que dans cette approche, le temps s’écoule de la même manière dans les deux référentiels. Cependant, la théorie du champ électromagnétique, synthétisée par James MAXWELL (1831-1879) vers 1870 violait la relativité galiléenne en assignant à la lumière une vitesse invariante ce qui est absurde du point de vue galiléen où la vitesse dépend toujours du référentiel utilisé ! On pensa d’abord que la lumière se propageait en fait dans un milieu appelé « éther » avec cette vitesse invariante mais toutes les expériences menées, notamment celles menées de Michelson et Morley, en 1881, échouèrent dans leur tentative de mesurer une quelconque variation de cette vitesse de propagation par rapport à la Terre à l’aide d’une conception galiléenne de la relativité. Einstein proposa alors de renverser la démarche en renonçant à la relativité galiléenne mais en conservant le principe de relativité.
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