LA
THÉORIE DE LA RELATIVITÉ
ET SES APPLICATIONS
À L’ASTRONOMIE[1]
1.On parle beaucoup aujourd’hui de la relativité, et le grand public, qui ne se préoccupe guère habituellement des théories physiques, s’est intéressé à cette doctrine en raison surtout des propositions d’allure paradoxale qu’on y rencontre. Il y a vu principalement une modification dans les idées fondamentales de l’humanité relatives à l’espace et au temps. Cependant les questions philosophiques que soulèvent la nature du temps et celle de l’espace ne datent pas d’hier. Pour Aristote « Le temps est le nombre relatif au mouvement, lorsque l’on considère celui-ci comme présentant une partie qui précède et une partie qui suit », ce que, dans son histoire des doctrines cosmogoniques, Duhem paraphrase sous la forme suivante : Le temps est ce qui permet d’énumérer les états pris par une chose en mouvement en les rangeant dans l’ordre de succession. Ainsi, pour le Stagyrite, les notions de temps et de mouvement sont indissolublement liées ; il dit d’ailleurs explicitement : « Nous mesurons le mouvement à l’aide du temps et le temps à l’aide du mouvement ».
2.Une question se pose de suite : le temps n’est-il qu’une idée conçue par notre esprit, ou bien a-t-il une réalité indépendante de cet esprit ? Pour Aristote, la seconde alternative est à adopter. Il admet que, dans des choses réellement existantes, il y a un caractère indépendant de toute intelligence capable de compter ; c’est ce qu’il appelle le nombre nombrable (ἀριθμούμενος) à distinguer du nombre compté ou nombré (ἀριθμητός). Mais une difficulté très sérieuse se présente, et qui a posé dans ces temps lointains un problème de relativité. Puisque tout mouvement peut nous donner la notion du temps, la considération de mouvements différents ne nous donnera-t-elle pas des temps différents ? Aristote répond par la négative. Il croit pouvoir établir que, quel que soit le mouvement, on aboutira toujours à définir le même temps, mais sa démonstration ne fut pas, semble-t-il, unanimement admise. Il ne faut pas d’ailleurs oublier que pour les péripatéticiens les substances vouées à la génération et à la corruption sont seules soumises au temps, les êtres qui durent toujours n’étant pas dans le temps ; ce que reprendra plus tard la doctrine catholique en distinguant le temps et l’éternité.
3.Les néoplatoniciens distinguaient deux temps. Suivant eux, il y a en dehors du temps physique un autre temps, le temps primordial qui est la cause du premier ; au sujet du temps physique, certains parlaient du temps de la lune, de celui du soleil et des planètes. On croirait presque entendre les relativistes modernes parler du temps local.
Les discussions commencées dans l’antiquité sur la nature du temps n’ont jamais cessé durant le moyen âge et les temps modernes, et les philosophes disserteront sans doute toujours sur son essence. On sait que pour Kant le temps et l’espace sont des formes a priori de notre sensibilité, formes à travers lesquelles nous voyons nécessairement les choses, et cette opinion s’est trouvée ruinée, au moins en ce qui concerne l’espace, par l’étude des géométries non euclidiennes. Plus récemment, une distinction essentielle a été faite par M. Bergson entre la durée réelle, c’est-à-dire la durée vécue que la conscience perçoit, et le temps paramètre qui figure dans nos formules.
4.En présence d’opinions si diverses sur le temps, on est tenté de dire avec saint Augustin : « Qu’est-ce donc que le temps ? Si nul ne me le demande, je le sais ; si je cherche à l’expliquer quand on me le demande, je ne le sais pas. » Ne pouvant définir le temps, il faut se borner à le nombrer, pour parler comme les péripatéticiens, c’est-à-dire à le mesurer. C’est donc reprendre le problème des temps différents, un instant soulevé dans l’antiquité. Ce préambule n’aura peut-être pas été inutile, car, il y a, je crois, intérêt à rappeler que certaines difficultés ne datent pas d’hier.
Ceci dit, je voudrais essayer de tracer une esquisse de la théorie moderne de la relativité, en vue d’indiquer les applications à l’astronomie. Je le ferai en narrateur impartial, si j’ose dire, n’ayant pas encore une opinion sur la place que l’avenir réservera à l’édifice si séduisant par certains côtés construit par Einstein, et me demandant si c’est un progrès que de chercher à ramener la physique à la géométrie, mais plein d’admiration pour l’effort accompli dans cette audacieuse tentative.
La théorie de la relativité est très abstraite, et c’est, à mon sens, une entreprise vaine que de vouloir l’exposer avec quelque précision sans employer les symboles mathématiques. Comme on l’a dit, il y a des cas où il est plus facile d’apprendre les mathématiques que de s’en passer. J’ai cherché seulement à indiquer ici les idées essentielles, sans entrer dans le détail de calculs souvent très longs ; d’ailleurs la première théorie de la relativité (relativité restreinte d’Einstein) n’exige que les éléments des mathématiques.