S'il ne fallait connaître que 10 choses en science... Mieux relater le principe de relativité

La théorie de la relativité d'Einstein, c'est un principe d'équivalence : les lois de la physique sont perçues de la même manière si on est en mouvement ou si on reste immobile. Et parmi les lois de la physique, il y a le déplacement de la lumière à une vitesse constante (appelée c) égale à 300 000 kilomètres par seconde, la vitesse maximale pour toute matière ou tout rayonnement dans l'Univers.

 Einstein commence par le démontrer pour les mouvements à vitesse constante : c'est la relativité restreinte. Prenons un individu dans un train qui roule par exemple à 200 km/h : comme la vitesse de la lumière est finie, Einstein parvient à prouver à partir du principe d'équivalence que le temps s'écoule plus lentement dans le train qu'il ne s'écoule pour un autre individu "immobile", resté à quai, le tout si on prend le quai pour référence, et que les distances mesurées par le premier sont plus courtes par rapport à la mesure qu'effectuerait le second. Incroyable au premier abord, non ?

 Ensuite Einstein - nouvel incroyable coup de génie qui s'étendra sur une décennie - étend le principe aux mouvements "uniformément accélérés" : c'est la relativité générale. Un exemple de mouvement "uniformément accéléré" ? La pesanteur (la gravité) : Einstein l'interpréte même comme une courbure de l'espace-temps provoquée par la présence de masse.

Et E=mc² dans tout ça ?

La formule traduit l'équivalence matière-énergie. Une masse de matière m, au repos (= "immobile" dans le référentiel choisi), multipliée par la vitesse de la lumière c élevée au carré donne l'énergie de cette masse. Comme c est très très grand, une petite masse contient énormément d'énergie (principe des bombes nucléaires par exemple).

E=mc² découle du principe d'équivalence et de la valeur constante de c.

Pour en savoir plus

Dossier : 5 implications étonnantes de la relativité