[L'espace est une question de temps. Einstein et la relativité | Blanco Laserna David]

L'espace est une question de temps. Einstein et la relativité / Blanco Laserna David, traduit de l'espagnol par Barrié Nathalie. – Paris : Editions RBA France, 2013 (© 2012, David Blanco Laserna por el texto). – 175 p. – Coll. « Grandes idées de la science ». – ISBN 978-2-8237-0148-7

J'avais à peine publié sur l'Agora ma note de lecture concernant le numéro spécial de la Revue du Palais de la Découverte consacré à Einstein que je tombai sur « L'espace est une question de temps » dans une brocante sur l'étal d'une jeune femme. Il m'a séduit d'emblée par sa belle impression : des marges conséquentes, un texte pas trop compact, des encadrés nombreux pour exposer les points les plus techniques, encadrés comportant de nombreux schémas et des formules. Bavarder avec les vendeurs et vendeuses est un des agréments des brocantes. J'ai dit à cette jeune femme que j'avais entrepris d'arriver à comprendre la relativité, et elle m'a répondu que c'est dans ce but qu'elle avait acheté ce livre, mais qu'elle n'avait pas réussi à comprendre et avait donc décidé de le revendre. Je le lui ai acheté, et il me semble que c'est le même jour que j'en ai trouvé deux autres que je n'ai pas encore lus.
J'ai bien entrepris de reprendre des manuels scolaires de maths et de physique, d'en faire les exercices avec corrigés ou solutions, mais je ne peux pas m'empêcher d'espérer trouver des raccourcis, car ce n'est pas demain la veille que je maîtriserai les géométries non euclidiennes. Ce livre indique d'ailleurs qu'à un certain moment Einstein a éprouvé le besoin de se mettre à niveau dans ce domaine et a demandé de l'aide à un collègue spécialiste de la question. De son côté, Hilbert s'est permis une blague à ce sujet : « N'importe quel gamin dans les rues de Göttingen s'y connaît davantage en géométrie tétradimensionnelle qu'Einstein ».
Le texte fond harmonieusement les faits biographiques et les développements destinés à présenter les idées élaborées par Einstein. A mon âge, je ne risque pas d'être tourmenté par des problèmes d'ego, mais cela m'a fait plaisir de trouver dans l'interprétation d'une « expérience de pensée » proposée par l'auteur à la place de l'expérience de Michelson sur la vitesse de la lumière l'interprétation même que je faisais de cette dernière, à cette réserve près : cette interprétation est valable dans le cas de deux balles lancées en même temps en sens contraire, mais plus du tout dans celui de deux rayons lumineux.
Le terme d'« expérience de pensée » ne dira peut-être rien à la plupart des Agoriens. Ce mot n'est d'ailleurs pas utilisé dans le présent livre, je l'ai rencontré un jour en feuilletant un livre à la FNAC de Nantes, livre qui était consacré précisément aux expériences de pensée d'Einstein et, je crois, de quelques autres physiciens modernes ou anciens. Ce jour-là, j'ai résisté à la tentation en me disant qu'il fallait que je réserve mon temps aux lectures en rapport avec mes recherches historiques, mais je le regretterais presque aujourd'hui. Cette expression, si je l'ai bien comprise, désigne une expérience que l'on ne fait pas réellement (qui serait peut-être d'ailleurs irréalisable pratiquement) et qui sert seulement à raisonner sur un phénomène. Ici, il s'agit de lancer deux balles simultanément en sens contraire du milieu d'une cabine de bateau, bateau en mouvement le long d'un quai, et d'observer le moment où les balles atteignent la cloison opposée, des observateurs étant placés dans la cabine et d'autres sur le quai. On refait ensuite l'expérience avec un phare à double ampoule placé au milieu de la cabine.
Malgré ses qualités, ce livre présente quelques imperfections. Ainsi, l'encadré de la page 55 développe quelques calculs à partir de la seconde loi de Newton sans que l'auteur n'explique à quoi se rapporte cette loi, ni n'indique à quoi correspondent les lettres utilisées. On peut se dire qu'il doit y avoir un certain nombre de régularités dans le monde scientifique, que v doit être la vitesse et t le temps, mais d'autres lettres ne m'évoquent rien.
Bien sûr, j'ai continué à buter sur certains points. J'ai interprété l'expérience de Michelson comme si la lumière était de nature corpusculaire, parce qu'en matière d'ondes je ne connais quasi rien, en dehors des notions de fréquence et d'amplitude. Les explications concernant le passage du système de coordonnées des observateurs embarqués sur le bateau à celui des observateurs installés sur le quai sont un peu plus développées dans cet ouvrage que dans le précédent, mais le fait que ce soient les transformations de Lorentz qui permettent de passer de l'un à l'autre reste obscur pour moi dans la mesure où l'auteur les utilise sans expliquer leur genèse ; en plus, à cette occasion également l'auteur introduit un symbole bêta sans préciser à quoi il se rapporte. Mais je ne regrette aucunement le temps que je passe à lire, relire et relire encore certaines explications, car j'ai le sentiment que quelques points me deviennent malgré tout familiers.
Dans les divers ouvrages que j'ai lus sur Einstein (car j'en avais déjà lu quelques-uns il y a fort longtemps) je n'avais jamais trouvé d'allusion à la métrique de Gauss, qui est brièvement exposée ici, sans que j'aie pu saisir dans tous ses détails comment elle avait abouti, par Minkowski et Einstein, à la notion d'espace-temps et à la géométrisation de la physique.
Les auteurs traitant d'Einstein et de la relativité notent souvent la difficulté à rendre intuitives certaines notions « faciles à traduire en équations mathématiques », en particulier celle d'un espace-temps à quatre dimensions. Le « régent de village » (en réalité l'instituteur de petite ville) que j'ai été se trouvait souvent confronté à ce désir de trouver des images permettant de rendre certaines notions intuitives. Est-ce pour cela ? Il m'en est finalement venu une à ce propos. Tout collégien a un jour situé des points par rapport à un système de coordonnées à deux axes perpendiculaires x et y. On peut passer à un système de coordonnées à trois dimensions, utilisable pour faire de la géométrie dans l'espace, en ajoutant un axe z perpendiculaire aux deux premiers et qui correspond à la dimension verticale. Je me représente ce système à trois dimensions ayant un déplacement rectiligne uniforme, ce qui est peut-être difficile à figurer graphiquement, mais que je conçois aisément. C'est à cet axe de déplacement que l'on affecte les valeurs représentatives du temps, ce qui constitue bien un traitement géométrique du temps.
Je verrai à l'usage le degré d'adéquation de cette image à la théorie, mais je note qu'elle donne accès à la notion d'un univers courbe, si l'on suppose les trois axes spatiaux non pas rectilignes, mais « munis » d'un certain rayon de courbure. Cela permet de se représenter un univers qui ne serait pas spatialement infini, mais qui n'aurait pas de limite, « d'enveloppe », dont on pourrait se demander ce qu'il y a « à l'extérieur », ou qu'on pourrait envisager de traverser.

----
[Recherchez la page de l'auteur de ce livre sur Wikipedia]