Vous volez à 800 km/h dans un avion. Un autre avion vole droit sur vous à la même vitesse, vous vous rapprochez l'un de l'autre à la vitesse relative de 1 600 km/h. Dans l'espace, vous voyagez dans un vaisseau qui vous emporte à 225 000 km/s. Face à vous, une étoile. La vitesse de la lumière est de 300 000 km/s. Normalement, dans le vaisseau, cette lumière devrait arriver à la vitesse relative de 525 000 km/s. Il n'en est rien, la vitesse restera 300 000km/s. Ce paradoxe est expliqué par la théorie de la relativité restreinte, présentée au monde scientifique par Albert Einstein en 1905. Elle énonce que la vitesse de la lumière est constante, quelle que soit la vitesse de la source qui se déplace vers elle. Autre paradoxe, le temps lui-même ralentit pour peu que l'on voyage vite. Dans un vaisseau spatial lancé à grande vitesse, le temps passe moins vite que sur terre même si les horloges conservent un mouvement régulier. Un astronaute lancé à la vitesse de la lumière reviendrait pour embrasser ses... arrière petits enfants! Avec Einstein, le monde apparaît en quatre dimensions: l'espace-temps s'ajoute aux dimensions habituelles. Ce qui nous introduit à la théorie de la relativité générale, exposée en 1915.
Elle explique la gravité comme une propriété de l'espace-temps lui-même. Imaginons un matelas de caoutchouc, sur lequel nous posons plusieurs boules de poids et de tailles variés. Chaque boule va s'enfoncer en fonction de ce poids et de cette taille. Une boule plus petite, qui roulerait le long du matelas, serait attirée par la dépression creusée autour des autres. C'est le principe de la relativité générale, la matière déforme l'espace-temps, qui, en retour, dicte ses lois à la matière. Au voisinage des grandes masses, l'espace-temps se courbe nettement. Cette courbure influence le mouvement des masses plus petites. Elle influence également le temps. Sans pouvoir le vérifier, Einstein pensait ainsi que la gravité pouvait ralentir le temps. Vers 1960, cinq ans après sa mort, des horloges extraordinairement précises ont été mises au point.
Elles ont vérifié l'hypothèse d'Einstein, au sommet d'un immeuble, une horloge bat plus vite qu'au rez-de-chaussée où elle est influencée et courbée par la gravité... Sur ce même matelas de mousse imaginons une boule minuscule mais extrêmement lourde, elle étirerait le matelas à l'infini. C'est tout le mystère du "trou noir".

Albert Einstein
En 2011 les physiciens eux-même ont du mal à comprendre ce qui leur arrive. Depuis plus d'un siècle, ils se basent sur les découvertes d'Albert Einstein - les théories de la relativité restreinte et de la relativité générale - pour décrire notre univers et il faudra peut-être tout reprendre à zéro. En effet, l'expérience internationale Opera , située entre la Suisse et l'Italie et dont les conclusions ont été publiées vendredi matin, a mis en défaut une partie des conclusions du célèbre scientifique : ils ont trouvé des particules dépassant la vitesse de la lumière , une "limite infranchissable" selon les théories d'Einstein. Les chercheurs ont projeté des particules à très hautes vitesses dans un accélérateur de particules situé à Genève et ont mesuré leur vitesse sur les 730 km qui séparent (à travers l'écorce terrestre) la ville suisse du laboratoire souterrain de Gran Sasso (Italie). Résultat, des neutrinos , particules élémentaires de la matière très légères, ont été chronométrés avec une avance sur la vitesse de la lumière de 60 nanosecondes (60 milliardièmes de seconde), soit 20 mètres d'avance. Pourquoi 20 mètres d'avance sur la lumière pourraient révolutionner la physique et notre perception du monde? Car sur une seconde, la différence se porte à 6 km. Les neutrinos ont donc été flashés à 300.006 km/s quand la lumière fonce à 300.000 km/s (299.792,458 km/s pour être précis). Aussi car depuis 1905, de nombreuses expériences ont confirmé les théories d'Albert Einstein et celles-ci sont le fondement de la physique fondamentale actuelle. Un édifice patiemment construit pendant un siècle est peut-être en train de s'écrouler. Pour Einstein, la vitesse de la lumière est une constante indépassable, calculée à 300.000 km/s indépendamment de l'état de mouvement de l'observateur . Et elle sert dans de nombreux calculs, comme la célèbre formule E = mc2, où c représente la vitesse de lumière.


 


Einstein s'est trompé
Nous sommes en 1915 et Einstein vient tout juste de découvrir la relativité générale. Quand il applique sa loi à l'Univers entier, le savant est surpris, et déçu : d'après ses calculs, l'Univers devient terriblement instable et semble prédestiné à s'autodétruire. Sous l'effet de l'attraction universelle, les étoiles et autres objets s'attirent et finissent par imploser. Or, Einstein n'apprécie pas l'idée d'un univers instable et temporaire. Au début du XXè siècle, comme la majeure partie de la communauté scientifique, il considère que l'Univers est statique et éternel.

Au cours des années suivantes

les observations faites par Hubble de galaxies qui s'éloignent condamnent Einstein à revenir sur ses assertions et à admettre qu'il s'est trompé. En 1933, le physicien qualifie la constante cosmologique de plus grande erreur qu'il ait faite dans sa vie et félicite Lemaître. Mais l'histoire ne s'arrête pas là. Aujourd'hui, après avoir été un temps abandonnée, la constante cosmologique est de nouveau au goût du jour : elle décrirait une force, encore hypothétique, qui accélererait l'expansion de l'univers. Finalement, Einstein a bien commis une erreur en imaginant un Univers statique, mais sa constante cosmologique, elle, semble avoir une réalité physique.


La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans le but de rendre sa théorie compatible avec l'idée qu'il avait alors d'un Univers statique. Après la découverte en 1929 du décalage vers le rouge par Edwin Hubble impliquant un Univers en expansion, Albert Einstein revient sur l'introduction de la constante cosmologique, la qualifiant de " plus grande bêtise de sa vie. " Néanmoins des découvertes récentes durant les années 1990, traitant des problèmes tels que l'énergie du vide, la théorie quantique des champs ou l'accélération de l'expansion de l'Univers ont provoqué un regain d'intérêt pour ce paramètre, qui est par ailleurs compatible avec l'ensemble de la théorie de la relativité générale.


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