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- Compléments de Physique

La gravitation vue par la relativité générale

Auteur: Laurence Tresse
curved_spacetime.jpg
L'espace-temps courbé par la présence d'une masse telle que la Terre.
Crédit : NASA

attentionLa présence d'une masse courbe l'espace-temps !

La vraie nature physique de la force gravitationnelle est en fait bien plus complexe. Nous verrons plus loin que cette théorie a été englobée dans une théorie plus large, la relativité générale qui s’applique à de la matière ayant une vitesse proche ou égale à la vitesse c (la lumière est alors déviée au passage d’un corps massif voire absorbée par un objet extrêmement massif comme un trou noir). En fait, une masse déforme l’espace-temps en le courbant (courbure de slash(1;r^2)), ce n’est plus un espace-temps plat comme en relativité restreinte mais un espace-temps courbé par la présence de corps massifs. Un autre corps matériel (avec une masse plus faible ou sans masse) va suivre cet espace-temps déformé. On peut imager cet effet comme une bille d’acier que l'on pose sur un drap plat ; elle creuse le drap, à son voisinage une autre bille moins massive tombera en tournoyant dans ce creux formé. Si ce drap est invisible, on a l’impression d’une attraction entre les deux billes, qui est en fait une fausse impression, car ce ne sont pas les corps qui s’attirent, mais c’est la masse d’un corps matériel qui déforme la structure espace-temps (le drap), déformation qui sera subie inéluctablement par tout autre corps matériel (moins massif ou sans masse). L’un et l’autre effet ne sont pas distinguables.

remarqueEn relativité générale, la gravitation n’est pas une force d’interaction entre deux corps...

Elle est la manifestation d’un espace courbé par la présence de corps massifs.

La théorie de la relativité générale s'applique principalement lorsque le potentiel de gravité est fort,G*M/d>0,1*c^2. Pour terminer, elle est vérifiée expérimentalement, mais pas sur des échelles extrêmement petites (échelles quantiques), où d’autres forces d’interaction dominent les phénomènes physiques.

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