Quel scientifique a découvert la théorie de la relativité ?

Albert Einstein est le scientifique auquel on attribue la théorie de la relativité, l’une des transformations les plus profondes de la physique au début du XXe siècle. Physicien allemand naturalisé suisse puis américain, il a renouvelé la compréhension de l’espace, du temps, du mouvement et de la gravité. La relativité ne désigne toutefois pas une seule théorie : elle comprend principalement la relativité restreinte et la relativité générale, élaborées à des moments différents.

La relativité restreinte en 1905

En 1905, dans son article consacré à l’électrodynamique des corps en mouvement, Einstein présente les fondements de la relativité restreinte. Cette théorie repose notamment sur l’idée que les lois de la physique sont les mêmes pour les observateurs en mouvement rectiligne uniforme et que la vitesse de la lumière dans le vide demeure constante. Ces principes conduisent à abandonner la conception d’un espace et d’un temps absolument indépendants : les mesures de durée et de distance dépendent de l’état de mouvement de l’observateur, tout en obéissant à des relations précises.

Une recherche nourrie par des travaux antérieurs

Einstein n’a pas travaillé dans un vide intellectuel. Les difficultés posées par la compatibilité entre la mécanique classique et l’électromagnétisme avaient déjà suscité les recherches de scientifiques comme Hendrik Lorentz et Henri Poincaré. Einstein propose cependant une formulation nouvelle, fondée sur des principes physiques simples plutôt que sur une adaptation particulière des lois existantes. La même année, il publie également des travaux majeurs sur l’effet photoélectrique et le mouvement brownien, mais ces recherches ne constituent pas, à elles seules, la théorie de la relativité.

L’équivalence entre masse et énergie

La célèbre équation E=mc² est associée aux travaux d’Einstein sur la relativité restreinte. Elle exprime l’équivalence entre la masse, représentée par m, et l’énergie, représentée par E, c étant la vitesse de la lumière dans le vide. Comme cette vitesse est très grande, une faible quantité de masse peut correspondre à une quantité considérable d’énergie. Cette relation est devenue l’un des symboles les plus connus de la physique moderne, même si elle ne résume pas à elle seule toute la théorie de la relativité.

La relativité générale et la gravité

Einstein étend ensuite son raisonnement à la gravité. La relativité générale, formulée en 1915 puis exposée plus largement l’année suivante, décrit la gravitation comme un effet de la courbure de l’espace-temps produite par la matière et l’énergie. Elle remplace ainsi la description newtonienne d’une force agissant à distance par une conception géométrique de la gravité. Elle prédit notamment que la lumière est déviée lorsqu’elle passe à proximité d’un objet massif. Des observations réalisées lors d’une éclipse solaire en 1919 ont contribué à faire connaître cette prédiction et à consacrer la portée de la théorie d’Einstein.