Genius

Relativité restreinte : durée propre et durée mesuré, dilatation des durées.

Par rapport à K, l’horloge est animée de la vitesse v ; par rapport à ce corps de référence, l’intervalle de temps qui sépare deux de ses battements successifs n’est pas une seconde, mais  

de secondes, c’est-à-dire un temps un peu plus long. Par suite de son mouvement, l’horloge marche plus lentement que lorsqu’elle est au repos. Ici également la vitesse c joue le rôle d’une vitesse limite qu’il est impossible d’atteindre. […] Chaque corps de référence (système de coordonnées) a son temps propre ; une indication de temps n’a de sens que si l’on indique le corps de référence auquel elle se rapporte. Einstein. La théorie de la relativité restreinte et générale.

[…] les ondes peuvent se propager notamment dans l’eau ou sur des cordes et  des ressorts et que les ondes sonores se propagent dans l’air ou dans d’autres milieux matériels. Les physiciens du XIXe siècle pensaient que le monde matériel obéissait aux lois de la mécanique ; ils supposaient donc naturellement que la lumière se propageait elle aussi dans un milieu particulier ; ils nommèrent éther ce milieu transparent dont ils supposaient qu’il emplissait l’espace tout entier. Les physiciens pensaient donc que la vitesse de la lumière calculée à l’aide des équations de Maxwell était celle de la lumière dans l’éther.

Douglas Giancolli. Physique générale : ondes, optique et physique moderne.

Huyghens puis Fresnel avaient soutenu, contre Newton et ses héritiers, une conception ondulatoire de la lumière, très efficace pour l’interprétation de la diffraction et des interférences. Les physiciens (et Newton lui-même), généralement réticents aux concepts de « vide » et « d’interaction à distance », trouvaient leur compte à concevoir à nouveaux frais un « Éther luminifère » comme support des ondes lumineuses et, plus généralement, des ondes électromagnétiques. De plus cet éther donnait de la substance au concept de champ électrique et magnétique (Faraday, dans les années 1850). Les travaux de Maxwell installent efficacement la théorie de l’électromagnétisme et englobent le modèle des ondes lumineuses (en effet la célérité de la lumière coïncide admirablement avec celle des ondes électromagnétiques).

Mais c’était sans compter avec deux contradictions majeures.

Les équations de Maxwell ne sont pas invariantes par changement de référentiel galiléen et ne sont opératoires que dans un référentiel absolu qui serait donc lié à l’Éther.

L’expérience de Michelson et Morlay montre que la célérité de la lumière est indépendante du référentiel galiléen choisi, alors que la relativité galiléenne classique postule l’additivité des vitesses relatives…

Il faut donc choisir : équations de Maxwell ou relativité galiléenne classique, et conservation ou non du référentiel absolu qui serait lié à l’Ether !

En 1905, Einstein postule l’équivalence des lois de la physique, y compris électromagnétiques ainsi que l’invariance de la vitesse de la lumière dans tous les référentiels inertiels. Il considère le concept d’éther comme superflu et sans objet. La lumière est la propagation de la variation d’un champ électromagnétique, dans le vide et sans nécessité d’un « support » quelconque…

La physique de la fin du XIXe siècle repose sur la mécanique de Newton (Philosophiae naturalis principia mathematica 1687). La description des mouvements est fondée sur la conception d’un espace et un temps absolus (les intervalles de temps et d’espace séparant deux événements ne dépendent pas de l’« observateur », du référentiel). La description d’un mouvement est relative au référentiel choisi mais les lois de la physique sont invariantes dans tous les référentiels « galiléen » (en mouvement relatif rectiligne uniforme). Les lois de Newton du mouvement sont universelles et permettent la prévision et la description du mouvement d’un objet en fonction des forces qu’il subit :

Première loi (principe d’inertie) : si un objet n’est soumis à aucune force sont mouvement est rectiligne uniforme (ou il reste immobile) dans un référentiel galiléen.

Seconde loi : si un objet (de masse constante) subit une ou plusieurs forces sa vitesse varie en proportion de sa masse, selon la relation est le vecteur accélération, c’est-à-dire la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps. 

Ces lois ne sont pas formulées mathématiquement sous cette forme par Newton lui-même dans Principia. Elles le seront par la suite avec le développement de la mathématique analytique.

MAXWELL (1831 – 1879)

Pour représenter les champs magnétiques, Maxwell fait appel à une analogie mécanique. Il reprend les « tubes de force » de Faraday et les remplit de « tourbillons moléculaires » dont les axes sont tous parallèles au tube. […] C’est à ce modèle construit sans grand soucis de réalisme que Maxwell entreprend d’appliquer les lois de la mécanique des fluides. Une fois établies les relations mathématiques entre les grandeurs physiques caractérisant ce fluide « mécanique » Maxwell peut substituer à chacune de ces grandeurs mécaniques une grandeur électrique ou magnétique. […] Conséquence de sa théorie : les phénomènes électromagnétiques ne sont pas des actions instantanées à distance. Avec Maxwell comme avec Faraday, nous ne sommes plus dans l’univers de Newton. Les forces électriques et magnétiques se propagent de proche en proche dans un milieu éthéré. La vitesse de cette propagation est finie et dépend du milieu : dans le vide affirme Maxwell. De plus, les ondes électromagnétiques sont, comme les vibrations lumineuses, perpendiculaires à leur direction de propagation. Engagé en un si bon chemin, Maxwell n’a plus qu’à supposer que c’est le même éther qui propage les ondes électromagnétiques et la lumière ; et, pourquoi pas, il n’a plus qu’à admettre que les vibrations lumineuses sont des ondes électromagnétiques. Ainsi la jonction est faite : l’optique et l’électromagnétisme sont unifiés. La démarche de Maxwell a aussi une autre conséquence. Une fois ces lois établies il découvre qu’il peut se passer de son « analogie physique » de départ. L’éther mécanique a-t-il encore un intérêt ? Maxwell ne va pas jusqu’à nier son existence, il suppose simplement que son analogie physique ne peut pas le représenter… Les cahiers de Science et Vie ; « Fresnel ; qu’est-ce que la lumière ? »

Les querelles scientifiques sur les questions de l’atomisme, donc l’existence des atomes, ont durée 100 ans, tout au long du XIXe siècle. En chimie d’abord, avec la ferme opposition des « équivalentistes » pour lesquels on doit s’en tenir strictement à l’expérience : « si j’en étais le maître, j’effacerais le mot atome de la science, persuadé qu’il va plus loin que l’expérience ; et jamais en chimie nous ne devons aller plus loin que l’expérience » (DUMAS Jean-Baptiste).

En physique aussi le positivisme dominant fait que le modèle atomique a du mal à voir le jour. Au siècle précédent deux conceptions s’opposaient déjà sur la conception de la chaleur : le substancialisme (chaleur = calorique) et le mécanisme (chaleur = mouvement d’agitation). Maxwell et Boltzmann vont pourtant développer une modélisation mathématisée de la structure moléculaire des gaz, la théorie cinétique, qui finira par s’imposer et constituera les bases de la physique statistique.

[…] L’inébranlable foi atomiste du physicien viennois [Boltzmann] se heurtait à un autre obstacle, idéologique celui-là : le positivisme (qui ne se privait pas de se réclamer de Newton) combattait violemment l’atomisme qui prétendait fonder la physique sur
des entités inobservables. Affaire de croyance, de part et d’autre. Se comparant à Galilée persécuté pour ses convictions scientifiques, Boltzmann s’écrie : « Je crois pouvoir dire des molécules : et pourtant elles se meuvent ! ». Tandis que Mach, son vieil adversaire, lui réplique : « Dites-moi, vous en avez vu une? ». Mais, à la fin de sa vie, alors que surgissent et s’accumulent les arguments expérimentaux en faveur de l’atomisme. Mach change de camp : « Maintenant, déclare-t-il, je crois à l`existence des atomes ». Lou Verlet, Newton et la foi atomiste in L’atomisme aux XVII<sup>e</sup> et XVIII<sup>e</sup> siècles – Journées d`études – la Sorbonne

La flèche du temps fait partie de notre expérience sensible et nous en faisons l’expérience chaque jour : les miroirs brisés ne se recollent pas, les êtres humains ne rajeunissent pas, et les cernes croissent sans cesse dans les troncs des arbres… En somme, le temps s’écoule toujours dans le même sens ! Pourtant, les lois fondamentales de la physique classique ne privilégient aucune direction du temps et obéissent à une rigoureuse symétrie entre passé et futur. […] Depuis Boltzmann, la physique statistique avance une […] explication : la flèche du temps
traduit un flot constant des événements moins probables vers les événements plus probables. Cédric Villani. (Ir)réversibilité et entropie. Séminaire Poincaré XV. Le Temps (2010).

La théorie cinétique des gaz est attribuée à James Clerk Maxwell (1859) et Ludwig Boltzmann (1880). C’est une description mathématisée qui permet de relier les propriétés macroscopiques d’un gaz aux mouvements des « molécules » qui le constitue, à partir de deux idées initiales :

–l’agitation moléculaire : les molécules de gaz se déplacent librement dans tout le volume et subissent des chocs (des molécules entre elles ou des molécules contre les obstacles) qui modifient leur trajectoire ;

–le chaos moléculaire : la trajectoire d’une molécule est une marche au hasard.

L’entropie S est une grandeur physique définie par Clausius (1865). Cette grandeur permet d’énoncer le second principe de la thermodynamique : l’entropie d’un système isolé augmente au cours de tout événement qui s’y déroule ; plus généralement toute transformation d’un système thermodynamique s’effectue avec augmentation de l’entropie globale incluant l’entropie du système et du milieu extérieur. A partir de la théorie cinétique des gaz, Boltzmann donne de l’entropie une interprétation statistique, pour des systèmes comme les gaz, constitués par un très grand nombre de molécules. Il relie l’entropie au nombre de complexions Ω, c’est-à-dire le nombre de façon de réaliser un système à partir de ses constituants.

La relation (où ln est le logarithme népérien et k_B la constante de Boltzmann : k_B = 1,381 × 10⁻²³ J.K⁻¹) est la suivante :

S = k_B ln Ω

Plus le nombre de complexions est grand, plus le désordre est grand et plus l’entropie est importante. Par conséquent l’entropie est une mesure du désordre. Alors, selon le second principe de la thermodynamique, toute transformation d’un système conduit à une augmentation globale de l’entropie et donc du désordre global. Ceci traduit bien l’idée d’irréversibilité et de « flèche du temps » : si on fait fondre du sucre dans le café il y a peu de chance que le morceau de sucre se reconstitue spontanément !

Supposons deux compartiments : l’un (à gauche) contient un gaz, l’autre est vide. Si on les met en communication le gaz va se répandre irréversiblement dans les deux, par le jeu des mouvements moléculaires. La probabilité pour que la totalité du gaz se retrouve dans l’un des compartiments seulement est nulle (ou presque…) ! 

En thermodynamique statistique de Boltzmann, l’irréversibilité se modélise donc par les calculs de probabilité, basés sur les nombres de complexions évoqués plus haut.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_Mach

En physique théorique, le principe de Mach est une conjecture selon laquelle l’inertie des objets matériels serait induite par « l’ensemble des autres masses présentes dans l’univers », par une interaction non spécifiée. Ce principe a été forgé par le physicien Ernst Mach par extension du principe de relativité aux questions d’inertie : pour Mach, parler d’accélération ou de rotation par rapport à un espace absolu n’a aucun sens, et il vaut mieux parler d’accélération par rapport à des masses lointaines. […] Ce principe est exprimé pour la première fois par Mach dans son ouvrage The Science of Mechanics en 1893, mais a été identifié en tant que principe et baptisé « Principe de Mach » par Albert Einstein en 1918.

On suppose que la pression est due aux chocs des molécules sur les parois du récipient : si le volume diminue la pression augmente (à température constante) car les molécules sont plus proches et les chocs sur les parois sont plus nombreux donc la pression augmente. A volume constant si la température augmente la pression augmente ; en effet les molécules ont des mouvements plus rapides donc les chocs sur les parois sont plus nombreux et plus violents.

En 1738 Daniel Bernoulli (1700 – 1782) publie Hydrodynamica. Il formule l’hypothèse qu’un gaz est constitué d’un très grand nombre de « molécules » se déplaçant dans toutes les directions, alors que les concepts d’atome ou de molécule ne sont pas encore admis à l’époque. Il considère que la pression d’un gaz est due aux chocs de ces molécules sur les parois du récipient qui le contient et que la température correspond à l’énergie de leur mouvement.

Théorème d’équipartition de l’énergie

[…] on sait depuis les travaux de Maxwell et Boltzmann au XIXe siècle, que la température est susceptible d’une définition microscopique : elle est une mesure de l’agitation thermique des constituants « atomiques » de la matière, indépendante de la nature chimique de ces constituants. Plus précisément, pour un corps maintenu à la température T, l’énergie cinétique moyenne associée à chaque degré de liberté de ces constituants est égale à ½ k_B T (théorème dit d’équipartition de l’énergie), où k_B est une des constantes fondamentales de la physique, appelée constante de Boltzmann. Le point essentiel est qu’au niveau microscopique la grandeur susceptible d’une interprétation physique est, non pas la température T elle-même, mais le produit k_B T.

http://archive.wikiwix.com/cache/url=http%3A%2F%2Fwww.cnrs.fr%2Fpublications%2Fimagesdelaphysique%2Fcouv-PDF%2FIdP2006%2F13_Constante_de_Boltmann.pdf

https://fr.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_R%C3%B6ntgen

Le soir du 8 novembre 1895, Röntgen observe qu’à la décharge d’un tube, complètement enrobé de carton noir, scellé pour en exclure toute lumière et ceci dans une chambre noire, un carton couvert d’un côté de baryum platino-cyanide devient fluorescent lorsqu’il est frappé par les rayons émis du tube, et ce jusqu’à une distance de deux mètres. Lors d’expériences subséquentes, il place divers objets entre une plaque photographique et la source de rayonnement et il se
rend compte qu’ils ont une transparence variable. Il expérimente ensuite avec la main de son épouse placée sur le parcours des rayons. Au développement, il s’aperçoit que l’image est l’ombre des os de la main de son épouse, son alliance y étant visible. Les os sont entourés d’une pénombre qui représente la chair de la main, la chair est donc plus perméable aux rayons. C’est le premier « Röntgenogram ». À la suite d’autres expériences, Röntgen constate que les nouveaux rayons sont produits par l’impact des rayons cathodiques sur un objet matériel. Parce que leur nature est encore inconnue, il leur donne le nom de « rayons X ».

https://fr.wikipedia.org/wiki/Philipp_Lenard#Einstein

Lenard est un expérimentateur connu pour ses contributions à l’étude des rayons cathodiques. Avant lui, les rayons cathodiques étaient produits dans des tubes de Crookes en simple verre, sous vide partiel et munis d’électrodes métalliques, auxquelles on appliquait une forte tension. Les rayons ne peuvent sortir de ces tubes, et sont donc difficiles à étudier. Il réussit à ajouter aux tubes des plaques de métal qui laissent ressortir ces rayons, ce qui lui permet de les étudier. Il reçoit la Rumford Medal de la Royal Society en 1896, et le prix Nobel de physique en 1905 « pour ses recherches sur les rayons cathodiques ». Il est lauréat de la médaille Franklin en 1932 pour ses travaux sur la photoélectricité. Lenard accuse publiquement Wilhelm Röntgen, prix Nobel de physique en 1901 pour sa découverte des rayons X, et Joseph Thomson, prix Nobel de physique en 1906 pour sa découverte de l’électron, de s’être appropriés une partie de son travail. […] 

Nationaliste, il fut un des signataires du Manifeste des 93 en 1914. Dans les années 1930, il rejoint le NSDAP, et devient un idéologue de la physique « aryenne » ou « allemande ». À ce titre, il a, entre autres, vilipendé Albert Einstein, attribuant à Friedrich Hasenöhrl la formule E=mc2 pour en faire une création aryenne. […]

En 1900, Lord John Rayleigh, en exploitant les lois qui régissent les ondes électromagnétiques, établit une loi qui permet de calculer, pour un corps chauffé, l’intensité lumineuse rayonnée suivant les différentes longueurs d’onde. Pour les radiations allant de l’infrarouge au vert, l’expérience corrobore la loi. Mais pour le bleu, pour le violet, et plus encore pour l’ultraviolet, l’expérience est en contradiction flagrante avec la théorie. Les équations prévoyaient en effet que l’intensité du rayonnement devait être extrêmement grande pour les petites longueurs d’onde. C’est cet échec que les physiciens ont appelé la «catastrophe ultraviolette». Afin de surmonter cette «catastrophe», le physicien allemand Max Planck émet, quelques mois plus tard, une curieuse hypothèse : au lieu de considérer que les échanges d’énergie entre l’objet chauffé et le rayonnement qu’il émet se font de façon continue, Planck imagine qu’ils se font de façon discontinue, par paquets d’énergie. C’est comme si, au lieu de considérer que ces échanges d’énergie se faisaient à la manière d’un liquide s’écoulant d’un récipient à un autre, on remplaçait le liquide par des billes. Planck a appelé ces paquets d’énergie des quanta (au singulier : quantum) ; plus tard, on les appellera des photons. Ces paquets n’ont pas tous la même «grosseur» : pour chaque radiation, l’énergie contenue dans un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d’onde dans le vide. Cette intrusion brutale de la discontinuité dans le bel enchaînement de la physique traditionnelle va semer le désarroi parmi les physiciens et chez Planck lui-­même. Elle lui paraît, au mieux, un artifice de calcul. S. Ortoli, J.-­P. Pharabod. Le cantique des quantiques.

L’effet photoélectrique a été découvert par Heinrich Hertz en 1886 alors qu’il expérimentait sur les ondes électromagnétiques (radio). Il s’agit d’un phénomène d’extraction d’électrons des métaux sous l’effet de la lumière. L’électron est déjà identifié à l’époque depuis les travaux de Joseph Thomson sur ce qu’on appelait alors les rayons cathodiques.

C’est Philippe Lenard, alors assistant de Hertz, qui mène les premier travaux expérimentaux sur l’effet photoélectrique et fait les observations suivantes. L’effet n’a lieu que si la longueur d’onde de la lumière incidente est inférieure a une valeur précise λ₀, appelée seuil photoélectrique qui dépend uniquement de la nature du métal.

Si λ > λ₀, l’effet n’a pas lieu, aussi intense que puisse être le flux lumineux incident.

Si λ < λ₀ : 

– l’émission des électrons est quasi instantanée même si l’intensité lumineuse est faible ;

– la vitesse maximum des photo-électrons ne varie pas quand on agit sur l’intensité lumineuse, par contre leur nombre varie ;

– la vitesse maximum des photo-électrons augmente quand λ diminue.

L’électromagnétisme classique de Maxwell et Boltzmann ne permet pas de rendre compte des résultats expérimentaux obtenus par Lenard (1900).  Max Planck, dans sa recherche de modélisation du rayonnement thermique (pour résoudre la « catastrophe ultraviolette ») avait envisagé, sans y croire vraiment, l’idée de quantification des échanges d’énergie entre lumière et matière. Einstein reprend cette idée en faisant l’hypothèse que la lumière elle-même est constituée de quanta d’énergie et interprète ainsi l’effet photoélectrique de façon satisfaisante. Il publie un article dans Annalen der Physik en mars 1905 : « Un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière ».

Mais la communauté scientifique mettra du temps à accepter cette idée apparemment contradictoire avec le modèle ondulatoire de la lumière et Einstein ne recevra le prix Nobel pour ces travaux qu’en 1921.

« Un point de vue heuristique concernant la production et la transformationde lumière ». (Extrait) Annalen der Physik, Vol XVII, 1905, p 132-148 Traduction publiée dans « Albert Einstein, Œuvres choisies, Quanta » Seuil/CNRS Éditions

La conception usuelle, selon laquelle l’énergie de la lumière est distribuée de façon continue dans l’espace où elle est rayonnée, présente, quand on tente d’expliquer les phénomènes photoélectriques, de très sérieuses difficultés qui sont exposées dans un travail décisif de M. Lenard. La conception selon laquelle la lumière excitatrice est constituée de quanta d’énergie hν permet de concevoir la production de rayons cathodiques de la façon suivante. Des quanta d’énergie pénètrent dans la couche superficielle du corps ; leur énergie est transformée, au moins en partie, en énergie cinétique des électrons. La représentation la plus simple que l’on puisse s’en faire est celle d’un quantum de lumière cédant son énergie à un seul électron ; nous allons supposer que c’est bien ce qui se passe.

Il n’est pas exclu cependant que des électrons ne prennent qu’une partie de l’énergie des quanta de lumière. Un électron auquel une énergie a été fournie à l’intérieur du corps atteint la surface en ayant perdu une partie de son énergie cinétique. Nous allons supposer, de plus, que tout électron doit, pour pouvoir quitter un corps, fournir un travail W₀ (caractéristique du corps). Les électrons qui quittent le corps avec la vitesse normale la plus élevée sont ceux qui se trouvent immédiatement à la surface et qui ont été excités normalement à celle-ci.

L’énergie cinétique de ces électrons est Ec_max = hν – W₀. Si le corps est porté au potentiel positif V₀, s’il est entouré de conducteurs à un potentiel nul, et si V₀ est tout juste capable d’empêcher le corps de perdre de l’électricité, on a : eV₀ = Ec_max = hν – W_0.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Radioactivit%C3%A9

La radioactivité fut découverte en 1896 par Henri Becquerel (1852-1908), lors de ses travaux sur la phosphorescence […]. Son expérience consistait à sceller une plaque photographique dans du papier noir et mettre ce paquet en contact avec différents matériaux phosphorescents. Tous ses résultats d’expérience furent négatifs, à l’exception de ceux faisant intervenir des sels d’uranium, lesquels impressionnaient la plaque photographique à travers la couche de papier. Cependant, il apparut bientôt que l’impression de l’émulsion photographique n’avait rien à voir avec le phénomène de phosphorescence, car l’impression se faisait même lorsque l’uranium n’avait pas été exposé à la lumière au préalable. Par ailleurs, tous les composés d’uranium impressionnaient la plaque, y compris les sels d’uranium non phosphorescents et l’uranium métallique. À première vue, ce nouveau rayonnement était semblable au rayonnement X, découvert l’année précédente (en 1895) par le physicien allemand Wilhelm Röntgen (1845-1923). Des études ultérieures menées par Becquerel lui-même, ainsi que par Marie Curie (1867-1934) et Pierre Curie (1859-1906), ou encore par Ernest Rutherford (1871-1937), montrèrent que la radioactivité est nettement plus complexe que le rayonnement X. En particulier, ils découvrirent qu’un champ électrique ou magnétique séparait les rayonnements « uraniques » en trois faisceaux distincts, qu’ils baptisèrent α, β et γ. La direction de la déviation des faisceaux montrait que les particules α étaient chargées positivement, les β négativement, et que les rayonnements γ étaient neutres. En outre, la magnitude de la déflexion indiquait nettement que les particules α étaient bien plus massives que les β.

L’état d’un liquide en repos et où régnerait une température uniforme devrait être absolument incompatible avec un changement quelconque ; car là où on ne saurait trouver de différences d’intensité, il ne peut y avoir non plus aucune cause de changement. Mais on peut rendre visible ce qui se passe à l’intérieur d’un liquide tel que l’eau, par exemple, en y suspendant des particules très nombreuses et très petites ou des gouttelettes d’un autre liquide tel que du mastic ou de la gomme goutte. Or le spectacle qui attend celui qui regarde une préparation de ce genre sous le microscope est de ceux qui ne peuvent s’oublier. Il semble que l’on pénètre dans un monde entièrement nouveau. Au lieu de l’immobilité sépulcrale qu’il était naturel d’imaginer, l’observateur assiste à la plus échevelée des sarabandes de la part des particules suspendues et, chose remarquable, les particules qui se démènent le plus follement sont justement les plus petites. Il est impossible de déceler de la part du liquide aucun frottement qui freinerait le mouvement. Si, par hasard, une particule vient à s’arrêter, une autre particule entre aussitôt à sa place dans la danse. Max Planck. Initiations à la physique.

Einstein pointe la contradiction entre la mécanique de Newton et les équations de Maxwell déjà évoquée plus haut (chapitre1).

Il y a en effet deux contradictions majeures.

· Les équations de Maxwell ne sont pas invariantes par changement de référentiel galiléen et ne sont opératoires que dans un référentiel absolu qui serait donc lié à l’Ether.

· L’expérience de Michelson et Morlay montre que la célérité de la lumière est indépendante du référentiel galiléen choisi, alors que la relativité galiléenne classique postule l’additivité des vitesses relatives…

 Il faut donc choisir : équations de Maxwell ou relativité galiléenne classique, et conservation ou non du référentiel absolu qui serait lié à l’Ether !
L’invariance de la vitesse de la lumière est en contradiction avec le principe de relativité de Galilée – Newton.

La démonstration mathématique est simple (avec le théorème de Pythagore) :

Puisque la célérité de la lumière est invariante, elle est égale à C pour l’observateur O comme pour l’observateur O’

Alors : D = C Δt donc D² = C² Δt² = C²Δt’² + V² Δt²

Alors : Δt’² = Δt² (C² – V²) / C² = Δt² (1 – V² / C²)

Ou encore :

Δt² = Δt’² / (1 – V² / C²)

donc :

Le temps mesuré par l’observateur O est supérieur au temps propre de l’observateur O’.

C’est un effet bien réel, expérimentalement vérifié et qui doit être pris en compte, par exemple, pour le fonctionnement des systèmes satellitaires de géolocalisation (GPS…). C’est un effet de perspective temporelle dynamique.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie

Marie Curie et Pierre Curie — son époux — reçoivent une moitié du prix Nobel de physique de 1903 (l’autre moitié est remise à Henri Becquerel) pour leurs recherches sur les radiations. En 1911, elle obtient le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur le polonium et le radium.

Scientifique d’exception, elle est la première femme à avoir reçu le prix Nobel, et à ce jour la seule femme à en avoir reçu deux. Elle reste à ce jour la seule personne à avoir été récompensée dans deux domaines scientifiques distincts (par la suite, et en dehors strictement des sciences, Linus Pauling obtint le prix Nobel de chimie en 1954 et le prix Nobel de la paix en 1962).

L’année 2005 a connu le développement de polémiques sur la paternité de la théorie de la relativité, des historiens évoquant en particulier les rôles de Lorentz et Poincaré. En effet la réflexion et l’élaboration étaient évidemment à l’œuvre dans la communauté scientifique, confrontée aux problèmes soulevés par l’électromagnétisme. C’est en particulier le cas pour la célèbre « formule » E = m C². Mais Jean-Marc Lévy-Leblond explique la part décisive d’Einstein dans une chronique de la revue La Recherche de mars 2005 : […] Poincaré, malgré un évident malaise par rapport à Einstein, n’a jamais revendiqué cette priorité — et pour cause : la contribution majeure d’Einstein n’a pas consisté en l’élaboration d’un formalisme déjà largement connu, mais en une transformation radicale de sa signification physique, en particulier par l’élimination de l’éther, auquel Poincaré n’a jamais renoncé. 

La profondeur de cette formule vient de ce qu’elle donne un nouveau sens à des concepts fondamentaux, ceux de masse et d’énergie, dont on pouvait penser que la mécanique classique les avait clairement et définitivement élucidés. Loin d’être indépendantes, ces deux notions sont désormais identifiées, le coefficient c² jouant le rôle d’un simple facteur de conversion d’unités. Autrement dit, l’énergie (E) est dotée d’une véritable substantialité, puisque l’accroissement d’énergie d’un objet se traduit par une augmentation de sa masse (m), c’est-à-dire de sa quantité de matière (une montre mécanique remontée est plus massive que lorsque son ressort est détendu), ainsi que de son inertie. Inversement, une partie ou même la totalité de la masse d’un objet peut se transformer en énergie cinétique, permettant des transmutations inexplicables par la mécanique classique : le cas le plus spectaculaire est celui de l’“annihilation” d’un électron et d’un positron (ou d’un couple particule-antiparticule quelconque) en photons, dépourvus de masse. Ainsi la formule d’Einstein doit-elle être invoquée pour rendre compte des réactions nucléaires où les quantités d’énergie mises en jeu sont considérables. Jean-Marc Levy Leblond.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Congr%C3%A8s_Solvay

Les congrès Solvay (aussi appelés conseils Solvay et conférences Solvay, ou encore comités Solvay) sont des conférences scientifiques en physique et en chimie qui se sont tenues depuis 1911. […] Depuis 1911, vingt-cinq congrès Solvay de physique ont été tenus, dont sept avant la Seconde Guerre mondiale. La première conférence, sous la houlette de Hendrik Lorentz, qui eut pour thème « La Théorie de la radiation et des quanta », eut lieu du 30 octobre au 3 novembre 1911 à l’Hôtel Métropole à Bruxelles. […] Pendant longtemps, Marie Curie fut la seule femme ayant participé à un congrès Solvay.

Déviation de la lumière

[…] D’où il faut conclure que dans les champs de gravitation les rayons lumineux se propagent généralement en décrivant des trajectoires curvilignes. Ce résultat est d’une grande importance à un double point de vue. Tout d’abord, il peut être comparé avec la réalité. Bien qu’un examen détaillé nous montre que la courbure des rayons lumineux est extrêmement petite pour les champs de gravitation que l’expérience met à notre disposition, elle doit atteindre 1,7 secondes d’arc pour les rayons lumineux qui rasent le bord du Soleil. C’est ainsi que les étoiles fixes qui sont placées près du Soleil et que nous pouvons observer quand celui-ci subit une éclipse totale devront paraître éloignées de lui de la distance indiquée plus haut par rapport à la position qu’elles occupent dans le ciel quand le Soleil se trouve dans un autre endroit de l’espace céleste. L’examen de l’exactitude ou de la non-exactitude de cette conséquence est une tâche de la plus haute importance, dont il est à espérer que les astronomes nous fourniront prochainement la solution¹.

¹ L’existence de la déviation de la lumière exigée par la théorie fut constatée au moyen de photographies, lors de l’éclipse de Soleil du 29 mai 1919, par les deux expéditions organisées par la Société Royale sous la direction des astronomes Eddington et Crommelin.

Einstein. La théorie de la relativité restreinte et générale.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford

Il [Rutherford] résume le résultat de ses recherches dans un livre intitulé Radio-activité en 1904, où il explique que la radioactivité n’est influencée ni par les conditions extérieures de pression et de température, ni par les réactions chimiques, et qu’elle produit un dégagement de chaleur très supérieur à celui d’une réaction chimique. Il explique également que de nouveaux éléments sont produits, ayant des caractéristiques chimiques différentes, tandis que les éléments radioactifs disparaissent.

[…] C’est en 1911 qu’il fait sa plus grande contribution à la science en découvrant le noyau atomique. Il avait observé à Montréal qu’en bombardant une fine feuille de mica avec des particules alpha, on obtenait une déflexion de ces particules. Geiger et Marsden, refaisant de façon plus poussée ces expériences en utilisant une feuille d’or, avaient constaté que certaines particules alpha étaient déviées de plus de 90 degrés. Rutherford émet alors l’hypothèse qu’au centre de l’atome devait se trouver un « noyau » contenant presque toute la masse et toute la charge positive de l’atome, les électrons déterminant en fait la taille de l’atome. Geiger et Marsden vérifièrent par la suite ces conclusions par l’expérience.

Adapté de https://fr.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A9_g%C3%A9n%C3%A9rale

La relativité générale ajouta à la relativité restreinte que la présence de matière pouvait déformer localement l’espace-temps lui-même (et non pas seulement les trajectoires), de telle manière que des trajectoires dites géodésiques — c’est-à-dire intuitivement de longueur minimale — à travers l’espace-temps ont des propriétés de courbure dans l’espace et le temps. Le calcul de la « distance » dans cet espace-temps courbe est plus compliqué qu’en relativité restreinte, en fait la formule de la « distance » est créée par la formule de la courbure, et vice-versa. […] Cette équation [d’Einstein] exprime et concentre les idées principales d’Einstein gouvernant la relativité générale : le principe d’équivalence amène à affirmer que la gravitation n’est pas une véritable force. S’il n’existe aucune force pour dévier ou accélérer la trajectoire des objets, c’est que c’est l’espace-temps lui-même qui est déformé et la théorie de la gravitation doit se manifester sous forme d’une courbure de l’espace-temps. Les objets suivent des géodésiques, qui peuvent être considérées comme l’équivalent des lignes droites pour cet espace-temps courbé. […]