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Donc on ne peut pas quadriller l'univers par une
seule trame spatio-temporelle rigide contrôlée par un temps unique, un temps
universel.
Ensuite Einstein pensait que les rayons lumineux eux-mêmes étaient infléchis
par la gravitation.
Normalement une étoile nous envoie sa lumière en ligne droite, mais si un corps
massif comme le soleil, par exemple, se trouve sur le trajet, le rayon lumineux
se courbe; comme nous avons toujours l'impression que la lumière nous parvient
en ligne droite, l'étoile nous semble déplacée; tout ceci n'est en réalité
observable que lors d'une éclipse, sinon le soleil nous aveugle; c'est lors de
l'éclipse de 1919 que la courbure des rayons lumineux prévue par Einstein a été
réellement observée pour la première fois.
- La lumière est donc soumise à la gravitation.
- Exactement!
- Alors que devient notre trame de référence universelle?
- C'est toujours le réseau de lumière, mais il est courbe, courbé par la gravitation et son architecture lumineuse révèle la forme même de l'espace-temps.
- Tous les corps célestes épousent sa courbure; c'est comme si la gravitation modelait l'univers.
- Oui, la gravitation est plus qu'une force: c'est la géométrie même de l'univers, c'est l'espace-temps courbe, qui unifie l'espace, le temps, la lumière et la gravitation: c'est ce qu'on appelle la relativité générale.
- La liberté, finalement, c'est la possibilité de choisir un chemin plutôt qu'un autre, ou bien de ne pas choisir du tout.
- En fait il y a deux conceptions possibles de la liberté: celle de Newton, qui faisait une distinction entre les corps non libres, soumis à la gravitation et les corps libres, qui échappaient à la gravitation, c'est-à-dire entre les corps massifs de l'univers d'une part, et la lumière, d'autre part et l'autre conception, celle d'Einstein, qui affirmait au contraire que tous les corps, y compris la lumière, étaient libres, mais dans un espace-temps modelé par la gravitation
- Cette liberté est donc relative.
- Oui, tu vois? C'est un peu comme ces particules: elles sont libres de toute force, mais elles ne peuvent pas quitter la surface sur laquelle elles se déplacent.
- Elles sont à la fois libres et contraintes, comme les objets célestes. La liberté, finalement, c'est une question de point de vue…..
- …..et de géométrie! Les objets célestes sont libres, mais guidés par la forme incurvée de l'espace-temps comme la trajectoire d'un bateau à la surface de la mer, suit dans ses déplacements les courbes dessinées par les vagues.
- En fait, on manque de recul pour apprécier nos courbures.
- Exactement! L'Univers paraît plat à notre échelle, un peu comme la surface de la terre paraît plate sous nos pas et comme elle a paru plate à nos ancêtres.
- Dans la langue des mathématiciens et des physiciens c'est comme ça qu'on écrit la courbure: c'est l'équation trouvée par Einstein…………………………………..
- Magnifique, très poétique, mais qu'est-ce que ça signifie, en clair?
- représente le degré de courbure de l'espace-temps et t, son contenu, la répartition de matière et d'énergie: plus t grandit plus r est courbe; ce qui veut dire que plus il y a de matière, plu il y a de courbure et cette courbure est visualisée par les trajets de la lumière.
- Tout s'explique! Mais alors, les images de l'univers que la lumière nous transmet, est-ce qu'elles ne sont pas, elles aussi, un peu tordues, un peu courbées, par hasard?
- En effet les astronomes ont observé des illusions d'optique cosmique induite par la courbure de la lumière: l'image de certains astres lointains, comme les quasars, séparés de nous par un corps très massif, visible ou invisible, une galaxie par exemple, nous paraît incurvée, dédoublée ou même démultipliée.
- Un véritable mirage!
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Un mirage qui nous permet de détecter parfois la
matière cachée dans l'univers.
Tu vois, l'espace-temps courbe n'est pas seulement une construction
mathématique, il est bien réel. Grâce à lui nous allons pouvoir pénétrer dans
l'architecture invisible de l'univers.
- Génial!
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On ne peut pas voir l'espace-temps, mais on sait
qu'il est semblable à un tissu élastique; les astres, en se déplaçant, le
déforment y imprimant des courbures.
Dans l'espace-temps ……
- …..modelé par la gravitation…….
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…… plus un astre est dense et massif, plus il
courbe l'univers et, autour de lui, d'autres courbures et d'autres trajectoires
s'organisent.
………………………………………..
- Tiens, comme c'est curieux! Qu'est-ce que c'est?
- Ce sont des ondulations de courbures, engendrées par deux étoiles doubles qui tournent l'une autour de l'autre. Chaque étoile imprime sa propre courbure à l'espace-temps, mais le déplacement des deux étoiles engendre aussi de petites vagues qui se propagent aussi vite que la lumière; ses ondes ne sont pas des ondes lumineuses, ce sont des ondes gravitationnelles.
- Comme quand on jette un caillou dans l'eau……..
- C'est un peu ça. N'importe quel objet, traversé par une onde gravitationnelle est ballotté comme un bouchon et se déforme dans tous les sens.
- Tiens, ça!?! On dirait un œil dans le ciel!
- Ça, c'est un trou noir: une zone de l'espace-temps, complètement invisible.
- Mais visible! Mais c'est tout rouge!
- C'est le gaz incandescent qui s'engouffre dedans et se met à briller avant de disparaître. Regarde! Le trou noir déforme tellement l'espace autour de lui que les images sont complètement tordues: c'est comme si l'espace-temps courbe étouffait
- Complètement fou! Mais qu'est-ce que c'est vraiment un trou noir?
- Lorsqu'une étoile massive explose à la fin de sa vie, son noyau s'effondre sur son propre poids; l'attraction gravitationnelle devient alors si intense que rien ne peut plus lui échapper. Et ça devient un trou noir qui aspire tout ce qui passe à proximité, même la lumière.
- Qu'est-ce qu'il y a au fond d'un trou noir?
- Un univers infiniment courbe…., mais là on peut tout imaginer, parce que là s'arrête la science.