Le temps et l'espace

On sait que l'on peut décrire la position d'un point dans l'espace grâce à trois nombres, ses coordonnées. Par exemple, on peut dire qu'un point dans une pièce est à dix mètres d'un mur, à trois mètres d'un autre et à cinquante centimètres du sol. On pourrait aussi spécifier qu'un point est à une certaine latitude, à une certaine longitude et à une certaine hauteur au dessus du niveau de la mer. On est libres d'utiliser toutes coordonnées adéquates, bien qu'elles n'aient qu'une portée limitée de validité.

Un évènement est quelque chose qui arrive en un point particulier de l'espace à un moment particulier. Aussi peut-on le spécifier par quatre nombres ou coordonnées.

Le choix des coordonnées est arbitraire, on peut utiliser n'importe quelles coordonnées spatiales bien définies et n'importe quelle mesure du temps.

En relativité, il n'existe pas de véritable distinction entre l'espace et les coordonnées de temps, tout comme il n'y a pas de véritable différence entre deux coordonnées d'espace. En effet, il est possible de se référencer suivant une combinaison de ces coordonnées (comme la somme de deux d'entre elles par exemple, des combinaisons linéaires).

La théorie de la relativité restreinte développée par Einstein n'est pas cohérente avec la théorie de la gravitation de Newton. C'est pour cela qu'il a développé la théorie de la relativité générale qui tient cette fois-ci compte de la gravitation qui déforme l'espace-temps.

Les lois newtoniennes du mouvement ont mis fin à l'idée de position absolue dans l'espace. La théorie de la relativité s'est débarrassée du temps absolu. Pour être plus clair, considérons une paire de jumeaux. Supposons que l'un d'entre eux aille vivre au sommet d'une montagne tandis que le second va vivre au niveau de la mer. Alors, le premier des jumeaux devrait vieillir plus vite que le second... Donc, lorsqu'ils se rencontreront à nouveau, l'un sera plus vieux que l'autre. Cela est lié au fait que l'un d'entre eux est plus proche du centre de gravité de la Terre que l'autre. L'espace-temps étant courbé par l'objet Terre.

Dans le cas des jumeaux, la différence d'âge serait minime, mais elle serait beaucoup plus grande si l'un des deux jumeaux partait dans un vaisseau spatial à une vitesse proche de celle de la lumière, le temps d'un long voyage. La lumière étant supposée être une limite absolue de vitesse, aucun objet ne pouvant voyager à une vitesse supérieure à celle-ci.

Bien sûr, toutes les effets relativistes semblent n'avoir que peu d'impact sur notre environnement ou notre vie quotidienne, et pourtant, il n'en n'est rien. Prenons l'exemple du GPS. Si cet effet n'était pas pris en compte pour les satellites GPS en orbite autour de la Terre, la précision du positionnement serait réduite de plusieurs kilomètres. Je doute que si le GPS de votre voiture vous indique votre point d'arrivée au beau milieu d'un lac, vous soyez très satisfait.