Qu’est-ce que la gravité et comment fonctionne-t-elle ?

Les modèles théorisant la gravité ont commencé avec Aristote (384-322 av. J.-C.) qui pensait que la place naturelle d’un objet était vers le bas et que cela décrivait la gravité.
Galilée (1564-1642) a démontré par l’expérience que la gravité faisait tomber tous les objets vers la Terre à la même vitesse, mais il n’a pas pu expliquer pourquoi. Isaac Newton (1642-1727), quant  lui, a fourni sa loi gravitationnelle universelle. Si Newton a grandement contribué à notre compréhension du fonctionnement de la gravité, nous ne savons toujours pas pourquoi elle fonctionne.

La loi de Newton stipule que tout objet de l’univers ayant une masse attire tout autre objet de l’univers ayant une masse. Cette force est proportionnelle au produit des deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres. Par exemple, deux assiettes ont une force d’attraction l’une sur l’autre, et deux planètes ont également une force d’attraction l’une sur l’autre, tout comme une planète et une assiette. Tous les objets possèdent une inertie (une tendance à maintenir leur état de mouvement). Les objets ayant une masse plus importante ont une plus grande inertie. Toujours selon notre exemple, lorsque l’assiette et la planète sont libres de se déplacer, c’est l’assiette qui se déplace car la planète a trop d’inertie pour se déplacer de manière tangible. Autrement dit, l’assiette tombe sur la planète. La force de gravité sur un objet sur Terre est en quelques sortes le poids de l’objet.

Comment Newton a-t-il expliqué la gravité ?
Une illustration du canon de Newton, qui décrit comment la gravité relie le mouvement des objets quotidiens sur Terre au mouvement des objets célestes tels que la Lune.

Si les forces gravitationnelles agissent sur des objets proches les uns des autres, elles agissent également sur des objets très éloignés les uns des autres. Par exemple, la Terre et la Lune sont distantes de 384.000 kilomètres, mais la gravité crée une force immense entre les deux corps. On parle parfois d’action à distance. Bien qu’il soit philosophiquement difficile d’imaginer une force exercée sur une telle distance à travers l’espace vide, telle est la loi gravitationnelle de Newton. S’il n’y avait pas de gravité, la Lune s’éloignerait de la Terre en ligne droite en raison de son mouvement et de son inertie.

Au siècle dernier, Albert Einstein (1879-1955) a expliqué la gravité à travers sa théorie de la relativité générale en termes de déformation ou de flexion de l’espace en présence d’un objet. Plus l’objet est massif, plus l’espace est déformé. Si les objets ne sont pas trop massifs, les théories de Newton et d’Einstein donnent toutes deux des résultats similaires.

Comment Einstein a défini l'espace-temps ?
Depuis la relativité générale, la gravitation n’est plus perçue comme une force d’attraction, mais plutôt comme une manifestation de la déformation de la géométrie de l’espace-temps sous l’influence de la masse des objets qui l’occupent.

Cependant, pour les objets très denses ou massifs, la théorie d’Einstein fournit une description plus précise. Les scientifiques s’efforcent toujours d’améliorer ou de mieux comprendre la théorie de la gravité. Le prochain niveau de compréhension semble être la gravité quantique. Aujourd’hui, des sommes et des efforts considérables sont investis pour tenter de trouver des ondes gravitationnelles et/ou des particules appelées gravitons (particule hypothétique associée à la force de gravité). Des recherches sont également en cours pour déterminer si la théorie de Newton doit être modifiée en raison de la présence de dimensions supplémentaires.

Les scientifiques sont essentiellement des constructeurs de modèles. Au fur et à mesure que les données sont collectées et que la compréhension s’élargit, les scientifiques améliorent constamment le modèle. Tout comme Galilée a amélioré la théorie d’Aristote, Newton a amélioré celle de Galilée, Einstein a amélioré celle de Newton, et ainsi de suite.

Sam Zylberberg

1 réflexion au sujet de « Qu’est-ce que la gravité et comment fonctionne-t-elle ? »

Répondre à Felicien Annuler la réponse