Ascenseur d'Einstein

L’Ascenseur d’Einstein

En 1907, Albert Einstein énonce son Principe d’équivalence, l’un des fondements du passage de la Physique newtonienne à la Relativité générale, et qu’il qualifiera plus tard d’« idée la plus heureuse de [s]a vie ». Les écrits d’Albert Einstein et les rapports de son collaborateur et ami Banesh Hoffmann éclairent la démarche du grand physicien.

Einstein relata cette expérience de pensée connue aujourd’hui sous le nom d’Ascenseur d’Einstein. Elle met en scène une cabine dans l’espace avec des observateurs intérieur et extérieur en imaginant différentes situations.

Ascenseur d'Einstein
L’Ascenseur d’Einstein

Quelles conclusions émergent de cette expérience de pensée ?

  • La gravitation (pesanteur) et l’accélération de la cabine sont équivalentes, leurs effets respectifs sur les objets dans la cabine sont identiques.
  • La gravitation ou l’accélération sont relatives : elles n’existent que dans l’un des deux systèmes de repères, celui de l’observateur intérieur ou celui de l’observateur extérieur suivant les cas.

Et :

Les objets ne tombent pas c’est le sol terrestre qui accélère vers le haut !

…Telle est en bref l’incroyable déduction qu’Einstein tirera de cette expérience de pensée. Une conclusion extraordinaire, contredisant totalement nos perceptions subjectives. Elle est pourtant validée depuis par toute la mise en pratique de la Théorie de la Relativité Générale dont nous bénéficions tous quotidiennement par l’utilisation de nos technologies communicantes.

Einstein corrige ainsi les imperfections de la mécanique gravitationnelle newtonienne en distinguant les forces agissant sur les corps, lesquelles sont toutes des forces électromagnétiques, de la courbure de l’espace-temps par les masses. L’effet de cette courbure est négligeable à notre échelle humaine et ce qui intervient au niveau de la chute des corps c’est l’accélération du sol terrestre vers le haut sous l’effet de forces internes électromagnétiques. C’est pourquoi tous les corps semblent tomber avec la même accélération : ils sont en fait immobiles dans l’espace et c’est le sol qui vient à eux. Par contre, du fait des masses en jeu, cette courbure de l’espace-temps est plus conséquente au niveau des astres et planètes dont elle permet de prévoir l’interaction avec une meilleure précision que la gravité newtonienne.

La Terre donc gonfle. Mais la Terre par sa masse comprime son espace-temps ce qui finit par équilibrer son gonflement. Un espace-temps qui se réduit pendant qu’en gonflant elle l’avale avec tous les corps qui s’y trouvent.

Courbature de l'espace-temps avalé par la Terre
Courbure de l’espace-temps avalé par la Terre