eBabylone
.com
|
Un article de Wikipedia.y-project.com.Le principe de relativité affirme que les lois physiques sont les mêmes pour tous les observateurs. Ou, ce qui revient au même, que les lois physiques doivent s'exprimer de la même manière dans tous les repères. On distingue le principe de relativité restreint, utilisé en relativité restreinte, qui se limite aux repères inertiels et le principe de relativité généralisé, utilisé en relativité générale, qui étend ce principe à tous les repères y compris les repères accélérés. Précisons ce que l'on entend lorsque l'on dit que les lois physiques s'expriment de la même manière dans deux repères. Les lois physiques sont décrites par des relations mathématiques, des équations, qui relient des variables correspondant aux différents observables que l'on peut mesurer. Lorsque l'on change de repère, ou d'observateur, la valeur des variables peut changer. Ainsi un objet donné ne sera pas à la même distance de deux observateurs (sauf cas particulier). Par contre, la forme des relations mathématiques reliant ces différentes variables ne doit pas être modifiée. Les règles mathématiques permettant de passer des valeurs mesurées par un observateur aux valeurs mesurées par un autre observateur sont appelées transformations. Par exemple, on parlera de la transformation de Galilée ou de la transformation de Lorentz. Ces transformations sont postulées ou déduites de l'expérience. Le principe de relativité sera respecté si les équations sont invariantes sous la transformation concernée. On parle de covariance sous la transformation, bien que ce terme soit plus souvent utilisé pour la covariance sous la transformation de Lorentz et le terme de covariance généralisée est employé pour le principe de relativité généralisé. Insistons sur le fait que le principe de relativité n'est pas un postulat physique à proprement parler mais plutôt un principe mathématique. Un principe qu'il est logique de vouloir respecter. Il n'est pas non plus lié à une transformation particulière bien que le principe de relativité ne puisse prendre une forme précise qu'en relation avec une telle transformation. En général, c'est d'ailleurs en respectant le principe de relativité que l'on peut donner la formulation de la transformation et pas l'inverse, comme on peut le voir dans la déduction de la transformation de Lorentz. Identifions les principales raisons qui poussent au respect du principe de relativité :
Attention. Nous n'affirmons pas ci-dessus l'absence totale d'anisotropie dans les phénomènes physiques. Quiconque a déjà étudié les cristaux, par exemple, sait que ceux-ci manifestent bel et bien des propriétés anisotropes. Mais celles-ci dépendent du cristal. C'est à dire que cette anisotropie est une conséquence de la situation particulière envisagée. D'ailleurs, changez l'orientation du cristal et les directions privilégiées changeront aussi. Les propriétés dépendent de l'orientation du cristal et pas de certaines directions de l'espace lui-même. Plus haut, nous avons fait une distinction entre les variables et les équations qui décrivent les relations entre ces variables. Le principe de relativité (et donc l'absence de repère absolu ou d'anisotropie) s'applique aux équations et non pas aux variables. Lorsque l'on se trouve dans une situation particulière ou les variables prennent une valeur remarquable, le terme de repère privilégié est plus approprié pour ne pas confondre avec le terme repère absolu qui s'applique aux lois physiques. Ainsi, il existe nombre de repères privilégiés tel que le repère du laboratoire, le repère géocentrique, le repère héliocentrique. Ou, bien entendu, des directions privilégiées comme les axes cristallographiques de notre cristal ci-dessus. Par contre on peut toujours se passer d'un repère absolu puisque c'est un choix mathématique dans la description en fonction des systèmes de référence. Par exemple, dans la construction des systèmes de coordonnées propres à chaque repère, il suffit de convenir de protocoles qui sont eux-mêmes indépendant du repère. Prenons comme exemple les horloges. On peut décider de calibrer le rythme d'une horloge H dans le repère R en utilisant la fréquence d'émission d'un atome donné au repos dans ce repère. Comment dois-je procéder pour une horloge H' dans un repère R' différent de R ? Une possibilité serait de calibrer H' à l'aide de H (par exemple, si R' est en mouvement, lorsque H' croise les horloges du repère R). Mais cette façon de faire ne respecte pas le principe de relativité. Elle attribue un rôle spécial au repère R et risque de provoquer des artefacts laissant croire que les phénomènes physiques se comportent de manière spéciale dans R et donc que les lois physiques dans R sont différentes de R'. Une manière correcte de faire est de dire : utilisons le même protocole. Dans R', calibrons le rythme de H' à l'aide d'un atome identique au repos dans R'. Après on peut comparer les horloges et voir si quelque chose de spécial en résulte. Le fait que l'on puisse se passer d'un repère absolu est exact mais ne signifie pas qu'on le fasse systématiquement ! On peut souhaiter l'emploi d'un tel repère pour des raisons pratiques ou de simplicité des équations. L'exemple typique est donné par le choix de la jauge en électromagnétisme. Les équations de l'électromagnétisme (équations de Maxwell) sont covariantes de Lorentz. Mais il reste un arbitraire dans les solutions que l'on appelle arbitraire de jauge. On utilise dont une condition supplémentaire pour rendre les solutions uniques. C'est le choix de jauge, un choix strictement mathématique mais pouvant répondre à des exigences pratiques. Un choix possible est la jauge de Coulomb qui rend les équations de l'électrostatique particulièrement simples. Mais cette jauge n'est pas covariante de Lorentz. Elle n'est plus respectée lors d'un changement de repère. Elle attribue un rôle particulier (absolu) au repère où les charges électriques sont immobiles. Par contre on peut toujours choisir une jauge covariante telle que la jauge de Lorentz, indispensable si l'on veut aller plus avant dans la compréhension de l'électromagnétisme ou dans sa généralisation (quantification). Nous avons dit qu'il était toujours possible et même préférable de respecter le principe de relativité. Mais cela ne signifie pas que c'est toujours facile. Mathématiquement, le choix de ce respect peut s'avérer très difficile. Si la relativité restreinte est assez facile à aborder, la relativité générale nécessite un arsenal mathématique nettement plus poussé. Et l'on cherche toujours une formulation covariante générale satisfaisante de la physique quantique. La source est wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/ Principe de relativité |
Revue de presse Principe_de_relativit%E9
Server 2.0