Qu'est-ce que la gravité ?

Les effets de la gravité semblent certainement plus réels en chute libre. Max Dereta/Classeur Stock/Getty Images

Les dessins animés de Road Runner jouent vite et librement avec la gravité. Étant donné l'occasion, Wile E. Coyote chasse généralement son ennemi au pied rapide du bord d'une falaise – mais ne s'effondre que lorsqu'il se rend compte qu'il court dans les airs.

Il va sans dire, la gravité ne fonctionne pas comme ça dans la vraie vie. Mais que se passe-t-il lorsque des rochers ou des enclumes Acme s'effondrent sur Terre ? Commençons par vos pieds et progressons jusqu'à, Oh, l'univers entier. Prendre une chaise, car cela va prendre une page entière à expliquer.

La gravité maintient vos pieds au sol car la masse de la planète exerce une attraction gravitationnelle sur la masse de votre corps. En réalité, la gravité excite une attraction entre deux objets quelconques de l'univers :les lunes, grains de poussière, coyotes - vous l'appelez. Où que vous trouviez de la matière, vous trouverez la gravité. Vous ne pourriez jamais voyager sur une planète sans gravité, un seul avec une masse plus ou moins importante entraînant une gravité plus ou moins grande.

A plus grande échelle, la gravité organise les corps cosmiques sur des orbites et fait même que les particules spatiales à la dérive se rassemblent lentement en des amas de plus en plus gros qui finissent par devenir des planètes, étoiles et galaxies. Dans les années 1600, Isaac Newton a défini la gravité comme une force universelle agissant sur toute la matière. Selon sa théorie, l'expression exacte de la gravité se résumait à la masse et à la distance. Plus deux particules sont éloignées et moins elles sont massives, moins la force gravitationnelle.

C'est la loi de la gravitation universelle de Newton en un mot, et il est resté incontesté pendant trois siècles. Puis, dans les années 1900, un physicien aux cheveux sauvages du nom d'Albert Einstein est monté sur le ring et a laissé s'envoler sa théorie de la relativité générale.

Einstein a soutenu que la gravité était bien plus qu'une simple force; c'était une courbe dans la quatrième dimension de l'espace et du temps. Étant donné une masse suffisante, un objet peut faire courber un faisceau de lumière autrement rectiligne. Les astronomes appellent cet effet lentille gravitationnelle , et c'est l'une des principales méthodes de détection de phénomènes cosmiques non observables tels que les trous noirs. De la même manière, moins il y a de gravité, plus le temps passe vite, un phénomène connu sous le nom dilatation gravitationnelle du temps . Par exemple, une horloge à bord d'un satellite en orbite avance légèrement plus vite qu'une horloge à la surface de la Terre.

Alors que la théorie d'Einstein a mis la gravité au diapason de la science moderne, nous ne savons toujours pas tout sur la gravité. Certains scientifiques attribuent la gravité à des particules hypothétiques appelées gravitons , qui - en théorie - provoquent l'attraction des objets les uns vers les autres.

Finalement, il y a le domaine de gravité quantique , dans lequel les scientifiques tentent de réconcilier la relativité générale avec la théorie quantique. La théorie quantique traite du fonctionnement de l'univers aux plus petits niveaux subatomiques. Le domaine a aidé les scientifiques à développer le modèle standard de la physique des particules, qui détaille la plupart des rouages internes de l'univers - à une exception notable près. Le modèle standard n'explique pas la gravité.

Ainsi, alors que la théorie quantique et la relativité expliquent ensemble la majeure partie de l'univers observable, ils se contredisent aussi parfois, comme dans l'étude des trous noirs ou de l'univers primitif. Sans surprise, de nombreux scientifiques continuent de travailler vers une théorie unifiée.

Quelles que soient les théories que nous adoptons finalement, il est difficile d'exagérer l'importance de la gravité. C'est la colle qui maintient le cosmos ensemble, même s'il suscite encore des questions sans réponse sur l'univers.