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Courbure de l'espace temps

Espace-temps, vous êtes ici

58 min
À retrouver dans l'émission

Qu’est-ce que l’espace-temps ? Comment ce concept a-t-il été introduit ? Comment les théories de la relativité restreinte et générale introduisent l’espace-temps ? Combien de dimensions possèdent l’espace-temps ? Quelle forme prend-il dans le cadre de la théorie des cordes ?

Courbure de l'espace temps
Courbure de l'espace temps Crédits : artpartner-images - Getty

Avant Einstein, tout était simple : il y avait l’espace en trois dimensions d’un côté puis le temps de l’autre. Mais à partir de la théorie de la relativité, les choses commencent à se compliquer. Le temps serait une dimension de l’espace, tout aussi sensible aux déformations gravitationnelles. C’est la naissance de l’espace-temps contemporain mais tout ne s’arrête pas là. Dans la volonté d’unifier relativité générale et mécanique quantique, les physiciens théoriciens ajoutent des dimensions, jusqu’à 26, où postulent que l’espace-temps est en fait discret, discontinu, et composé de petits grains. Mais alors, finalement : c’est quoi au juste l’espace-temps ? 

Espace-temps : vous êtes ici ! C’est le programme localisé qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour tout comprendre à la nature de l’espace-temps, et à la façon dont a progressé notre compréhension jusqu’à aujourd’hui, nous avons le plaisir de recevoir Gabriel Chardin, physicien, président du comité des Très grandes infrastructures de recherche du CNRS, « L’insoutenable gravité de l’univers » aux éditions Le Pommier et Marc Henneaux, physicien, professeur à l’université libre de Bruxelles, professeur au Collège de France, titulaire de la chaire « Champs, cordes et gravité » et directeur des Instituts de Physique et Chimie Solvay.

Cette émission est co-animée avec Azar Khalatbari puisque c’est notre émission mensuelle commune avec notre partenaire Sciences et Avenir.

Le reportage du jour

Rencontre avec Peter Wolf, directeur de Recherche au laboratoire Systèmes de Références Temps-Espace de l'Observatoire de Paris - PSL, CNRS, Sorbonne Université et LNE. Comment un raté lors de la mise en orbite de deux satellites Galileo en 2014 a-t-il permis, grâce à des horloges atomiques, de tester le décalage gravitationnel d'Einstein ? Par Antoine Beauchamp :

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6 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Peter Wolf

L'archive du jour

Il y a un siècle, Albert Einstein bouleversait en profondeur notre compréhension de la structure de l’univers en proposant ses deux théories de la relativité restreinte, puis générale.  Que change cet apport d’Einstein par rapport à la façon dont la physique, notamment Newtonienne, décrivait auparavant ? La réponse dans notre archive du jour dans cet hommage à Albert Einstein diffusé en 1955 sur la RDF.

Écouter
1 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Archive INA "André Georges" Hommage à Albert Einstein" 13.02.1955

Les repères

En 1905, la théorie de la relativité restreinte d’Einstein a permis de ne plus traiter le temps et l’espace séparément, mais de les unifier en un espace-temps à quatre dimensions. Dix ans plus tard, dans sa théorie de la relativité générale, Albert Einstein y ajouta la gravité, abandonnant ainsi le concept d’une force au profit d’une courbure de l’espace-temps. L’espace-temps peut être ainsi comparé à une sorte de tissu élastique, dans lequel les trajectoires des planètes se courbent au voisinage de corps massifs comme le Soleil. A présent, les théories du “Tout”, comme les théories des cordes ou la gravitation quantique à boucles, visent à unifier la relativité générale et la mécanique quantique. Dans ces approches spéculatives, l’espace-temps ne serait plus continu mais deviendrait discret, formé de minuscules briques qui paveraient notre Univers.

Influence d'une masse (ici, la Terre) sur l'espace-temps
Influence d'une masse (ici, la Terre) sur l'espace-temps Crédits : CC BY-SA 3.0

Pour aller plus loin

[Thread] Retrouvez toutes les sources de cette émission sur le fil Twitter de La Méthode scientifique.

Les références musicales

Le titre du jour : "Time and Space" par Groove Armada

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Framh

Chroniques

16H02
4 min

Le Journal des sciences

Un nouvel outil d'édition génétique : le Prime Editing
Intervenants
  • physicien, directeur de recherche au CNRS, Laboratoire Astroparticules et Cosmologie, Université de Paris et CNRS
  • Physicien théoricien, professeur à l’Université libre de Bruxelles, professeur au Collège de France, titulaire de la chaire « Champs, cordes et gravité »

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