1. Théorie spéciale de la relativité (1905)
La théorie de la relativité restreinte traite de la relation entre l'espace, le temps et la vitesse constante ou le mouvement uniforme. À la base, il postule que les lois de la physique sont les mêmes pour tous les observateurs en mouvement uniforme.
Notions clés :
- Invariance des lois de la physique : Les lois qui décrivent le comportement de l'univers sont les mêmes pour tous les observateurs en mouvement uniforme.
- Principe de relativité : Il n’existe pas de cadre de référence absolu et tout mouvement est relatif.
- Dilatation du temps : Les horloges en mouvement fonctionnent plus lentement que les horloges stationnaires.
- Contraction de la longueur : Les objets en mouvement semblent plus courts que leur longueur au repos.
- Équivalence masse-énergie : La célèbre équation d'Einstein, E=mc², montre que l'énergie (E) et la masse (m) sont interchangeables et que même de petites quantités de masse peuvent être converties en d'énormes quantités d'énergie.
2. Théorie générale de la relativité (1915)
La théorie générale de la relativité élargit les principes de la relativité restreinte en introduisant la gravitation, la décrivant comme une courbure de l'espace-temps provoquée par la masse et l'énergie de la matière.
Concepts clés :
- Dilatation gravitationnelle du temps : Plus on se rapproche d’un objet massif (comme une planète ou une étoile), plus le temps passe lentement.
- Lentille gravitationnelle : La lumière et d’autres ondes électromagnétiques peuvent se courber autour d’objets massifs.
- Mouvement orbital : Les orbites elliptiques des planètes autour du Soleil sont dues à la courbure de l'espace-temps provoquée par la masse du Soleil.
- Trous noirs : Si un objet massif devient trop compact (comme une étoile massive en fin de vie), il crée une région de l’espace-temps avec une attraction gravitationnelle si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper. Cette région est connue sous le nom de trou noir.
La relativité a eu de profondes implications dans l'astronomie, la cosmologie, l'ingénierie, les systèmes GPS et notre compréhension fondamentale de la nature de l'espace, du temps et de la gravité.
