Théorie générale de la relativité d'Albert Einstein

Albert Einstein

Théorie générale de la relativité

Bien qu'Einstein ait changé le visage de la physique moderne avec la publication de son article de 1905 sur la relativité spéciale, il n'était pas satisfait de la théorie. Il voulait construire une théorie plus générale qui inclurait et expliquerait la gravité.

Photo d
Albert Einstein en 1921
Source: photographie du prix Nobel de physique
L'homme qui tombe

L'une des premières expériences de pensée d'Einstein sur le sujet impliquait la chute d'un homme. Il s'est rendu compte qu'une personne tombant en chute libre ne ressentirait pas son propre poids. Si la personne était dans une chambre fermée en tombant, elle aurait la même expérience qu'une personne flottant en apesanteur dans l'espace (au moins jusqu'à ce qu'elle touche le sol). Ce que cela signifiait pour Einstein était que la gravitation n'existait pas pour l'observateur.

Le principe d'équivalence

Einstein a utilisé son expérience de pensée de «l'homme qui tombe» pour développer le principe d'équivalence. Ce principe disait que les effets de la gravité et les effets de l'accélération étaient tous deux produits par la même structure. Il publie ses idées à la fin d'un article de 1907 publié par leAnnuaire de la radioactivité et de l'électronique. Bien que cela prenne encore plusieurs années, le concept du principe d'équivalence constituerait une étape importante sur la voie de la relativité générale.



Prédictions précoces

En plus de proposer le principe d'équivalence, Einstein a utilisé cette idée pour faire d'importantes prédictions du monde réel. Premièrement, il a démontré que les horloges fonctionneraient en fait plus lentement plus le champ gravitationnel était intense. En d'autres termes, les horloges sur Jupiter fonctionneraient plus lentement que les horloges sur Terre. Ceci est maintenant connu sous le nom de dilatation du temps gravitationnel. Einstein a également prédit que la gravité entraînerait une courbe de la lumière, une prédiction qui pourrait être prouvée par l'expérience.

Dessin d
Cette image montre l'une des expériences de pensée d'Einstein
où il compare une balle tombant au sol dans une fusée en accélération
(à gauche) et un sur Terre (à droite).
L'effet est identique dans les deux situations.


Source: Markus Poessel (Mapos), CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4381205


Stratégies

Au cours des prochaines années, Einstein chercherait une solution à la relativité générale en utilisant deux stratégies différentes: une stratégie mathématique et une stratégie physique. Ses premières tentatives en 1912 à la solution mathématique peuvent être vues dans un cahier appelé leCahier de Zurich. Cependant, Einstein a abandonné la stratégie mathématique après un an avec le sentiment que ses équations finales ne remplissaient pas les conditions nécessaires. Il a ensuite entièrement tourné ses efforts vers la stratégie physique et a publié un article qui est devenu connu sous le nom deconceptionsur le sujet.

Succès et théorie générale de la relativité

Einstein n'était que quelque peu satisfait de laconceptionpapier et, en 1915, il s'était rendu compte que leconceptionla théorie était imparfaite. Toujours persistant, Einstein est revenu à une stratégie mathématique. À la fin de 1915, Einstein avait commencé à former des équations qui expliqueraient son idée de la relativité générale. Son premier grand succès est venu quand il a calculé avec succès les résultats corrects pour le déplacement de l'orbite de Mercure. Cet événement a été décrit comme l'un des jours les plus émouvants de la vie d'Einstein. C'était le résultat d'années de travail acharné. Il a ensuite affiné ses équations et les a présentées dans une conférence à l'Académie prussienne intitulée 'Les équations de champ de la gravitation». Einstein considérerait sa théorie de la relativité générale comme le couronnement de sa carrière.

Les nouvelles équations d'Einstein n'étaient pas aussi simples que ses précédentes E = mcdeux, mais ils étaient tout aussi profonds. La plus célèbre des équations de champ d'Einstein ressemble à ceci: Éclipse solaire et vérification expérimentale

La théorie d'Einstein n'était pas largement acceptée ou utilisée par le monde scientifique au début. En 1919, sa théorie a été confirmée lorsqu'elle a correctement prédit la déviation de la lumière des étoiles par le soleil lors d'une éclipse solaire. La confirmation de sa théorie a valu à Einstein une renommée mondiale. Un journal britannique a proclamé «Révolution dans la science - Nouvelle théorie de l'univers - Idées newtoniennes renversées». Bien que cette expérience ait apporté une attention et une acceptation significatives à la théorie, la théorie n'a pas été largement utilisée par les physiciens avant les années 1960 et 1970.

Image de l
Une photo de l'éclipse de 1919
Auteur: F. W. Dyson, A. S. Eddington et C. Davidson

Faits intéressants

En discutant de son succès à trouver une solution à la relativité générale, Einstein a déclaré: `` Mes rêves les plus audacieux sont maintenant devenus réalité. ''

Einstein a travaillé avec le mathématicien David Hilbert sur la théorie de la relativité générale, notamment en assistant aux conférences de Hilbert et en partageant des idées dans des lettres.



Contenu de la biographie d'Albert Einstein
  1. Aperçu
  2. Grandir Einstein
  3. Éducation, Office des brevets et mariage
  4. L'année miracle
  5. Théorie de la relativité générale
  6. Carrière académique et prix Nobel
  7. Quitter l'Allemagne et la Seconde Guerre mondiale
  8. Plus de découvertes
  9. Plus tard la vie et la mort
  10. Citations et bibliographie d'Albert Einstein
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