Histoire du concept du temps et de sa mesure : Temps et espace se mélangent

En 1754, Jean d’Alembert (1717-1783) mentionne l’idée du temps comme une quatrième dimension, dans l’Encyclopédie.

En 1788, Joseph Louis Lagrange (1736-1813), dans sa Mécanique analytique, montre la mécanique en se plaçant dans un espace à quatre dimensions (trois pour l’espace et une pour le temps)

En 1864, James Clerk Maxwell démontre qu'électricité et magnétisme forment un même phénomène (un champ électrique qui varie produit un champ magnétique et réciproquement).

De plus ces ondes électromagnétiques se déplacent à la même vitesse que la lumière, mesurée en 1862 par Léon Foucaud.

En 1877, L'expérience de Michelson et Morley, qui a montré que le déplacement de la Terre autour du Soleil n'a pas d'influence sur la vitesse de la lumière sur Terre (celle-ci reste la même dans toutes les directions) ce qui est contradictoire avec la physique classique (newtonienne).

En effet pour celle-ci (en utilisant la composition des vitesses) la vitesse devrait varier (c+v ou c-v) selon les référentiels utilisés.

Ce paradoxe a été résolu par Einstein et sa théorie relativiste :

Relativité restreinte :

Vitesse = Distance/Temps : si la vitesse est constante pour des distances différentes... c'est le temps qui doit varier !

Vitesse constante de la lumière => Dilatation du temps

T : observateur fixe (à la gare)

T’ : observateur en mouvement (dans le train)

T = T’ / (( 1- v2/c2) )

pour les petites vitesses v<<c, v2/c2 =0, alors T =T’

Mais pour les grandes vitesses, v "proche" de c, alors ( 1- v2/c2) < 1, et T > T'

Il a fallu attendre d'avoir des horloges atomiques pour vérifier la dilatation du temps dans un vol en avion en 1971 et avec un vol en navette en 1985 .

Cette dilatation du temps doit être prise en compte dans les calculs des GPS !

relativité générale :

La théorie de la relativité générale permet de prendre en compte l'influence de la masse sur la vitesse (ou plutôt sur la trajectoire).

L'espace-temps est comparable à un filet souple qui se déforme si une bille (masse) tombe dedans.

En 1919, lors d'une éclipse de soleil, Arthur Eddington mesure la déviation des rayons et cette déviation peut être calculée de façon exacte en appliquant la théorie de la relativité générale.

En 1971, l'expérience de Hafele-Keating met en évidence un décalage entre des horloges atomiques faisant le tour de la Terre en avion par rapport à des horloges restées au sol, décalage en accord avec les prédictions théoriques.

Note 1 :

Albert Einstein (Ulm, 1879-1955) un ingénieur (école polytechnique de Zurich) qui travaille au bureau des brevets et a assez de temps libre pour élaborer des théories physiques.

Avec l'aide du mathématicien Besso, il écrit ses principaux articles qui détaillent la théorie de la relativité restreinte et générale en 1905, il a 26 ans.

Ses théories n'ont pu être validées que plusieurs années après, d'une certaine façon Einstein est un visionnaire qui a su inventer une théorie en dehors des expériences.

Note 2 :

Le paradoxe de la fin du 19ème siècle a été utilisé dans la littérature en mettant en scène des voyages dans le temps

• La Machine à explorer le temps de H. G. Wells. (1895)

• La planète des singes Pierre Boulle (1963)