La théorie de la relativité et ses applications à l'astronomie

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1. On parle beaiicouj) aujourd'imi de la relativité, el le grand public, qui ne se préoccupe guère liabiliicUenicnt des théories physiques, s'est intéressé à celle doctrine en laison surtout des propositions d allure paradoxale qu'on y rencontre. H J a vu print ipalement une modification dans les idées fondamentales de l'humanité relatives à l'espace et au temj)s. < Cependant les questions philosophiques que soulèvent Ja nature du temps et celle de l'espace ne datent p;is d'hier. Pour Aristote o T.e temps est le nombre relatil" ;m mouvement, lorsque l'on considère celui-ci comme |)iésentant une partie qui précède et une partie qui -iill », ce que, dans son liistoire des doctrines cosmo- ( iniques, Du hem paraphrase sous la forme suivante : l.e temps est ce qui permet d'énumérer les états pris par une chose en mouvement en les rangeant dans

(•) Cet article a été écrit pour Y Annuaire du Jiureau des longitudes At 1922.

K. Pir.AlU) l

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l'ordre de succession. Ainsi, pour le Slagjrite, les notions de temps et de mouvement sont indissolublement liées; il dit d'ailleurs explicitement : « Nous mesurons le mouvement à l'aide du temps et le temps à l'aide du mouvement ».

2. Une question se pose de suite : le temps n'esl-il qu'une idée conçue par notre esprit, ou bien a-t-11 une réalité indéj)endante de cet esprit ? Pour Arislole. la seconde alternative est à adopter. Il admel que. dans des choses réellement existantes, il y a un caractère indépendant de toute intelligence capable de compter; c'est ce qu'il appelle le nombre iiombrablr (apLO;j,oj[X£vs;) à distinguer du nombre compté ou nombre (àp'ô[j//;Tcç). Mais une difficulté très sérieuse • se présente, et qui a posé dans ces temps lointains un problème de relativité. Puisque tout mouvement peut nous donner la notion du temps, la considération de uiouvemenls difl'érents ne nous donnera-t-elle pas des temps différents ? Aristote répond par la négative. Il croit pouvoir établir que, quel que soit le mouvement, on aboutira toujours à définir le même temps, mais sa démonstration ne fut pas, semljle-t-il, unanimement admise. 11 ne faut pas d'ailleurs oublier que pour les péripatéticiens les substances vouées à la génération et à la corruption sont seules soumises au temps, les êtres qui durent toujours n'étant pas dans le temps; (;e que reprendra plus tard la doctrine catholique en distinguant le temps et V éternité.

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l]. Les néoplatoniciens distinguaient deux lenips. Suivant eux, il j a en dehors du temps physique un autre temps, le temps primordial qui est la cause du premier : au sujet du tem{),s physique, cerlains [parlaient du temps de la lune, de celui du soleil et des planètes. On croirait presque entendre les rela^ livistes modernes parler du temps local.

Les discussions commencées dans ranliquilc su:' la nature du temps n'ont jamais cessé durant le moyen âge et les temps modernes, et les philosophes disserteront sans doute toujours sur son essence. On sait que pour Kant le temps cl l'espace sont des formes a priori de notre sensibilité, formes à travers lesquelles nou>^ \ oyons nécessairement les choses, et cette opinion >'est trouvée ruinée, au moins en ce qui concerne 1 espace, par l'étude des géométries non euclidiennes* Plus récemment, une distinction essentielle a été faite par M. Bergson entre la durée réelle, c'est-à-dire la durée vécue que la conscience perçoit, et le temps |)aramèlre (jui figure dans nos formules.

i. En présence d'opiniuus si diverses sur le temps, on est ten^té de dire avec saint Augustin : « Qu'est-ce donc que le temps? Si nul ne me le demande, je \c .>ais; si je cherche à l'expliquer quand on me h' demande, je ne le sais pas. » Ne pouvant définir le temps, il faut se borner à le nombrer, pour ])arlei' couiuie les péripatéticiens, c'esL-à-dire à le mesurer. i ;e>t donc reprendre le problème des temps difTéi-çnis.

4 LA THÉORIi: DE LA IllîLVTlVnÉ

un insLunt soulevé dans l'antiquité. Ce préambule n'aura peut-être pas élé inutile, ear, il y a, je crois, intérêt à rappeler que certaines difficullés ne datent |)as d'hier.

Ceci dil. je voudrais essayer de tracer une esquisse delà théorie moderne de la relativité, en vue d'indiquer les applications à l'astronomie. Je le ferai en narrateur impartial, si j'ose dire, n'ayant pas encore une opinion sur la place que l'avenir réservera à l'édifice si séduisant par certains côtés construit par Einstein, et me demandant si c'est un progrès que de chercher à ramener la physique à la géométri(î, mais plein d'admiration pour l'effort accompli dans cette audacieuse tentative.

La théorie de la relativité est très abstraite, et c'est, à mon sens, une entreprise vainc que de vouloir l'exposer avec quelque précision sans employer les symboles mathématiques. Gomme on l'a dit, il y a des cas où il est plus facile d'apprendre les mathématiques que de s'en passer. J'ai cherché seulement à indiquer ici les idées essentielles, sans entrer dans le détail de calculs souvent très longs; d'ailleurs la première théorie de la relativité (relativité restreinte d'Einstein) n'exige que les éléments des mathématiques.

5. Dans la vie courante, 1" homme n'éprouve pas la moindre difficulté en ce qui concerne l'espace et le temps. Il croit avoir une conception très nette d'un