La mécanique de Newton présentait le problème majeur des forces à distances qu’il fallait résoudre pour rendre compte des phénomènes de gravitation dans le Cosmos. L’éther était donc la solution évidente aux yeux des physiciens du 19ème siècle, et toute une panoplie de recherches ont été effectuées pour construire l’ultime formalisme mathématique et avoir les clés de la compréhension du réel. Cependant ils se sont rapidement trouvés devant des impasses.
L’éther problématique.
L’histoire de l’éther remonte à l’époque de Newton, évidement face au problème majeur de sa théorie, il travaillait d’arrache-pied pour en finir avec les apories demeurant. Il a donc imaginé un éther gravitationnel qui serait responsable de la transmission de la gravité. Après Newton, de nombreux physiciens ont essayé de comprendre et mettre en évidence cette substance. Au 19ème siècle, les études concernant l’éther atteignaient leurs apogées, surtout après les découvertes de Faraday et Maxwell. L’électrodynamique classique[1], stipulait que de la même manière que le son a besoin de l’air pour se propager, les ondes électromagnétiques nécessitait elles aussi un milieu pour leurs propagation. Ce milieu était appelé l’éther Luminifère, une substance continue qui submerge l’univers et remplit le vide entre les atomes. Mais, à une époque où la majorité des physiciens commençaient à accepter l’idée de la nature atomistique de la matière, stipuler l’existence d’un objet physique continu interagissant avec la matière discontinue compliquait les choses.
En 1887, Albert Michelson et Édouard Morley conduisaient une expérience pour mesurer la vitesse de la Terre par rapport à cet éther : elle consistait à mesurer la vitesse de la lumière par rapport à la Terre à six mois d’intervalle : Techniquement, on considère « c » la vitesse de la lumière et « v » la vitesse de la Terre en rapport avec l’éther. Selon les lois de transformation des vitesses de Galilée, la vitesse de la lumière mesurée en mouvement dans le même sens que la Terre serait « c-v », six mois plus tard l’expression de cette vitesse change en raison du déplacement de la Terre au sens contraire pour devenir « c+v ». Ainsi, il est possible de calculer et déterminer ces deux vitesses. Mais la chance n’a pas sourit aux physiciens, la vitesse de la lumière mesurée était la même dans les deux cas. En d’autres termes, la quantité c-v (Terre et lumière dans le même sens) et la quantité c+v (Terre et lumière dans des directions opposées) sont égales, cela suggère que la vitesse de la Terre est égale à 0. On en déduit que celle-ci reste « immobile » dans l’éther.
L’électrodynamique de Lorentz.
Source : Wikipédia.
Le dernier chapitre des recherches sur l’éther fut avec Hendrik Lorentz. En 1895, il introduit sa théorie d’électrodynamique afin d’unifier les recherches concernant l’éther luminifère et résoudre les interrogations qui subsistaient. Il démontra que les équations de Maxwell étaient compatibles avec l’éther comme substance continue, présente partout, même à l’intérieur des atomes. Il arriva aussi au résultat que les corps en mouvement dans l’éther subissent une « contraction des longueurs » : la mesure de la longueur d’un objet en mouvement est diminuée par rapport à la mesure faite dans le référentiel où l’objet est immobile, ainsi qu’une « dilatation temporelle » : l’horloge d’un objet en mouvement semble ralentie par rapport à celle d’un objet immobile. Conclusion : il devient impossible de mesurer les vitesses des corps par rapport à l’éther. Comme on vu un peu plus tôt, l’expérience Morley-Michelson a donné comme résultat que la vitesse de la Terre par rapport à l’éther était égale à 0. Lorentz proposa une ébauche de solution à ce problème en introduisant les notions de contractions des longueurs et dilatation temporelle. Pour ceux qui trouvent que ces explications sont obscures, il faut simplement se rappeler la formule de la vitesse que vous avez certainement vu à l’école v= d/t , la vitesse est égale à la longueur divisée par le temps. Et voilà Vous comprenez mieux maintenant !!! A cause de ces contractions de longueurs et dilatations temporelles, il est pas possible de calculer la vitesse de la terre par rapport à l’éther, il existe une vitesse mais elle est indéterminable.
Conclusion.
Une impasse !!! La nature de l’éther toujours incomprise, impossible de mesurer les vitesses par rapport à celui-ci et d’autres problèmes qu’on a pas pu en parler dans cet article vu leurs complexités (non que ceux déjà mentionnés le sont moins), telles étaient les résultats des recherches du 19ème siècle. Plusieurs physiciens brillants se sont adonné pour compléter la Théorie de Newton et comprendre la force gravitationnelle, mais sans succès. Heureusement, l’éclair de génie du plus célèbre des physiciens Albert Einstein est venu à la rescousse. Grâce à lui la physique a connu une nouvelle phase de « Déconstruction, une des plus belles -sinon la plus belle – de l’histoire des sciences.
Notes:
[1] La théorie courante de l’époque et qui était basée sur les équations de Maxwell décrivant le mouvement des particules chargées et du champ électromagnétique dans le cadre de la physique Newtonienne.
Bibliographie :
-/https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/physique-relativite-restreinte-naissance-espace-temps-509/page/5/
-/https://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_de_la_relativit%C3%A9_restreinte
-/https://fr.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A9_restreinte#cite_ref-7
-/https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_l%27%C3%A9ther_de_Lorentz
