La gravité se déplacerait bien à la vitesse de la lumière

La gravitation reste la force la plus mystérieuse de notre univers. Pourtant, les plus grands physiciens en percent progressivement les énigmes depuis des siècles. Après Newton et sa pomme, c’est Einstein qui en a fait le centre de son œuvre avec sa théorie de la relativité générale qui n’est autre qu’une théorie de la gravitation. Malgré tout, il reste assez inconcevable qu’une plume et un marteau tombent à la même vitesse dans le vide. Les expériences de Galilée du haut de la tour de Pise, même si elles datent de la fin du 16ème siècle, n’y peuvent rien. La gravité reste à la fois le plus banal et le plus étrange des phénomènes dont nous faisons l’expérience quotidienne.

Rien de plus simple que sa définition: l’agent qui confère son poids aux objets ayant une masse. Sur Terre, la gravité colle nos pieds sur le sol et fait tomber la cruche à l’eau. A l’échelle humaine, il s’agit d’un équivalent du boson de Higgs à celle des particules élémentaires. J’entends d’ici les physiciens hurler devant un tel rapprochement. Pourtant, c’est justement ce qu’ils cherchent depuis près d’un siècle. Comment unifier la physique de l’infiniment petit (quantique) et celle de l’infiniment grand (relativité générale). Quelle loi sera valable dans ces deux univers qui semblent, aujourd’hui, aussi inconciliables que lorsque, avant de mourir il y a exactement 350 ans, Pascal écrivait dans ses Pensées au sujet de l’homme :

“Infiniment éloigné de comprendre les extrêmes, la fin des choses et leur principe sont pour lui invinciblement cachés dans un secret impénétrable, également incapable de voir le néant d’où il est tiré, et l’infini où il est englouti”.

Premières preuves expérimentales

C’est dire si le moindre progrès en matière de gravité est d’importance. Et, justement, les Chinois prennent le relais en affirmant que, d’après leurs calculs, ils ont découvert “les premières preuves expérimentales montrant que la gravité se déplace à la vitesse de la lumière”. Pour arriver à cette conclusion, Tang Keyun, chercheur à l’Institut de géologie et de géophysique dépendant de l’Académie chinoise des sciences (ACS) et son équipe ont étudié, entre autres, le phénomène des marées terrestres.

Dans un article publié dans la version en ligne de la revue Chinese Science Bulletin de décembre 2012, les chercheurs expliquent qu’il sont partis de la loi de la gravitation de Newton dans laquelle la gravité agit de façon instantanée. Pourtant, la théorie de la relativité restreinte d’Einstein indique que la vitesse de la lumière ne peut être dépassée. “La vitesse de la gravité doit donc être finie”, en déduisent les chercheurs. D’autant que la relativité générale du même Albert Einstein laisse entendre que des ondes gravitationnelles devraient se déplacer à la vitesse de la lumière. Difficile à vérifier dans un laboratoire. La gravité ne peut être arrêtée ou isolée. Elle est partout…

Éclipses de soleil et marées

Les chercheurs chinois ont commencé leurs travaux en… 1997. Ils ont mené 6 observations sur les éclipses totales ou partielles du soleil et sur les marées terrestres. Résultat : les vitesses de gravitation enregistrées varient de 0,93 à 1,05 fois la vitesse de la lumière avec une approximation de 5%. Soit une mesure clairement centrée sur la vitesse de la lumière. Une chance. Pas de vitesse supérieure à la vitesse de la lumière comme on a pu le croire, un temps, avec les neutrinos du CERN. Néanmoins, si la mesure expérimentale de la vitesse de la gravité est certainement un  exploit, elle ne nous renseigne guère sur sa nature profonde. “Qu’est ce que la gravité ?” reste une question fondamentale. La réponse vaut un prix Nobel assuré.

En attendant, en 2013, nous pourrons faire l’expérience de l’absence, ou presque, de ce phénomène grâce au film Gravity d’Alfonso Cuaron, avec Sandra Bullock et George Clooney en perdition dans leur scaphandre dérivant vers l’immensité de l’espace…

Michel Alberganti

21 commentaires pour “La gravité se déplacerait bien à la vitesse de la lumière”

  1. Merci pour cet article qui n’a rien de grave même si vous posez sans y répondre bien sûr la question clé de la réconciliation (mais est-elle possible?) de la théorie de la relativité et de mécanique quantique.
    Un nouvel Einstein semble peu probable de nos jours où les expériences menées comme Atlas ou CMS (et même Opera :) ) mobilisent des équipes pluridisciplinaires, internationales et importantes pour ne pas dire pléthoriques.
    Il n’empêche que Peter Higgs et ses collègues avaient eu l’intuition du fameux boson 50 ans avant que le LHC permette de probablement le découvrir.
    La réunification passera-t-elle par un complément du modèle standard, par la théorie des cordes, par l’hypothèse des multiunivers ou un autre concept englobant toutes les connaissances en physiques théoriques. Bien malin celui qui pourrait seulement prédire qu’elle est l’avenir de la physique théorique d’après le boson de Higgs?
    j’ai pas compris pourquoi vous dites que la gravité fait tomber la cruche à l’eau. Dans ma vision simpliste c’est plutôt l’eau qui tombe de la cruche…mais le proverbe tant va la cruche à l’eau qu’à la fin elle se casse justifierai votre formulation. :)

  2. Einstein avait imaginé l’expression suivante:
    supposons que le soleil disparaisse instantanément à l’instant t.
    le bon sens voudrait que la Terre adopte une ligne droite à ce moment là, puisque l’attraction du Soleil n’existe plus.
    c’ est ce paradoxe qui a hanté Einstein toute sa vie.

  3. Il est évident que personne ne saura jamais répondre à la question “qu’est-ce que la gravité”. La gravité est le postula fondateur de toute la physique. Est-il pensable que nous puissions sortir de se postulat tout en restant dans le cadre ontologique de la science? En dehors de ce cadre (croyances à la base de) scientifique il existe bien des explications dont notamment que la force de gravité c’est Dieu.

  4. “culture scientifique”, vue d’artiste écrivain, futur prix Nobel.

  5. sur la gravité

  6. En fait, si la gravitation est mystérieuse, le reste de la physique l’est encore plus. L’électromagnétisme? A part les équations de Maxwell connues depuis longtemps, sa nature est encore plus mystérieuse. D’ailleurs, ce sont ces mêmes équations qui ont posé un des plus grand mystères de la physique, lequel a été “résolu” par la relativité restreinte. Sa généralisation, la relativité générale expliquerait une autre interaction? Finalement, pas si étonnant puisque le principe de jauge unifie toutes les interactions. Et pour dire enfin la vérité, la gravitation est ce qu’on comprend le mieux, puisqu’elle est universelle, et est dérivée de ce qui nous est le plus naturel, et même à la base de toutes nos représentations: l’espace et le temps. Le mystère, c’est par quel mécanisme d’autres interactions imparfaites émergent. Car les principes d’invariance, comme justement la relativité générale, se retrouvent partout dans la physique fondamentale. C’est à ce moment-là qu’il faudra peut-être abandonner l’espace et le temps à priori pour se plonger dans des mystères plus grands encore. Mais on ne vous l’a pas dit, la science pose toujours plus de question qu’elle n’en résout, nous sommes donc condamnés aux mystères qui ne seront jamais éclaircis, la science n’est pas omnipotente, et encore moins omnisciente. Nous ne sommes pas des dieu, et s’il n’y a pas de Dieu, il n’y a donc pas de dieux.

  7. Si on réfléchit bien et qu’on prend l’exemple simple d’un passager d’avion, qui se situerait simplement à quelques 2 ou 3 kms du sol, en l’air et qui regarderait la terre et les hommes que nous sommes être sur cette terre, nous ne sommes même pas plus gros qu’un grain de sable. On est parfois même invisibele à l’oeil nu.Tout ce qui est sur la terre est tellement de si petite taille par rapport à la terre que le magnétisme terrestre, d’aussi faible force qu’il peut avoir, va sûrement attirer ces petites particules que nous sommes ainsi que tout ce qui est à la surface du globe terrestre. Prenez le corps humain qui récupère des grains de sable même sans avoir été mouillé; la peau a un certain magnétisme qui attire facilement les grains de sable de la plage et imaginez cette force magnétique au niveau de la planète terre, elle est en mesure d’attirer tout ce qui s’y trouve car de très infimes tailles.
    Quant à la vitesse, c’est comme le vent qui souffle, sa vitesse n’est jamais la même, à tout moment et en tous lieux. Donc la vitesse de la gravité ne peut se mesurer identique partout sur la surface du globe.

  8. Il se trouve que nous savons ce qu’est le phénomène de gravitation, en tous cas beaucoup mieux depuis Einstein : toute masse modifie l’espace-temps qui l’entoure, le déforme, imaginez une boule de pétanque que l’on poserait sur un filet de pêche tendu, ce dernier se déforme sous l’action de la masse. Et tout objet dans l’espace-temps se déplace sur une “ligne” de l’espace-temps, aussi déformé soit-il.

    La question insoluble n’est pas “qu’est-ce que la gravité ?” mais plutôt “qu’est-ce que l’espace-temps ?”.

  9. Je voudrais, contrairement à la conviction de mon ami Olivier MONTULET que je respecte beaucoup et que j’admire même, définir la gravité : elle est le point vers lequel sont orientées toutes les forces d’attractions de tous les corps célestes et non seulement elle pourait égaler à celle de la lumiére comme le note la nouvelle théorie chinoise, mais aussi, elle risque d’être supérieure étant donné qu’elle existe avant les objets célestes comme les satellites artificiels.

  10. Par pitié, laissez le divin en dehors de la physique. Il y a assez de cul bénis dans le monde pour ralentir la science.

  11. On ne connait pas les particules élémentaires, mais on connait des interactions élémentaires!

    On connait les interactions, mais pas le “logiciel” des interactions!

    Non? Me trompè-je?

  12. Intéressant ce problème de la gravité. Je me demandais si la pensée est également soumise à la gravité. Si oui, par analogie, la gravité serait susceptible de dépasser la vitesse de la lumière.

  13. Si les “mystères” de la gravitation vous intéressent, je ne peux que vous conseiller cette vidéo passionnante sur les objets emblématiques de la gravitation que sont les trous noirs :
    http://drericsimon.blogspot.fr/2011/12/en-orbite-autour-dun-trou-noir.html

  14. Nduwayo Lazare, merci pour votre emphase. Toutefois, je ne parlais pas de définir la gravité dans le sens de dire ce qu’elle représentait (la force qui attire deux masses l’une vers l’autre) mais bien de définir ce qui constitue intrinsèquement cette force. La science se contente de constater que cette force existe et la prend pour paradigme.Au delà de ce paradigme (parmi d’autres) nous ne sommes plus dans le domaine du savoir auquel nous donne accès la sciences.

  15. “Tant va la cruche à l’eau qu’à la fin elle se brise.”

    Quand on brave un danger trop souvent ou que l’on commet toujours la même faute, on finit par en être la victime. Ce proverbe peut également être compris comme une métaphore de l’usure.

  16. Sascri53, les bras m´en tombent! Vous croyez que si je marche sur la tête… ça va m´éclairer?

  17. Les observations de marées donnent une vitesse égale à c car on ne peut observer que des photons.
    Le redshift des longeur d’ondes photoniques (effet doppler) montre des variations de vitesses des photons par rapport au milieu,cette effet est provoqué par l’attraction gravitationnelle.
    La vitesse de la lumière dépend de l’indice du milieu n, de la longeur d’onde du photon. N est en principe >=1. Mais peut etre <=1 sous certaine condition de vide ou gravité d'espace et de temps.
    La vitesse dépend de la gravité.
    La gravité dépend de la concentration énergétique.
    Les photons sont une partie de l'énergie.
    La "vitesse" des photons est une partie de la "vitesse" de la gravité.
    Pour faire simple la gravité c'est plutôt le conformisme intellectuel.
    Bonne année 2013 à tous.

  18. luk, vous énoncez pas mal de choses erronées : l’effet Doppler est un décalage de la longueur d’onde, la vitesse de la lumière, elle, reste toujours constante dans un milieu donné. Elle est égale à c/n où n est l’indice de réfraction du milieu traversé. n vaut 1 dans le vide et est supérieur à 1 dans d’autres milieux, il n’est jamais inférieur à 1.

    La force de gravitation dépend de la densité de matière (qui produit la courbure des géodésiques d’espace-temps dans la relativité générale).

    Les photons ont une masse nulle, ils ne produisent aucune force de gravitation, en revanche, ils subissent la gravitation du fait de la courbure de l’espace-temps induite par une masse.
    L’article parle de la vitesse de l’échange de la force de gravitation, la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles…

  19. Un aspect frappant de la gravité qui est connu depuis la fin du 18 siècle ‘est la loi en 1/r^2… elle est identique à la loi de la force mutuel entre deux charges en électrostatique.. depuis Yukawa la distance d’interaction est mise en relation avec l’existence de particules médiatrices d’autant plus massives que l’interaction est proche.. Comment la gravité rentre t-elle dans ce cadre.. il y a un peu du serpent qui se mord la queue.. est ce une force qui est particulière ou est elle intégrable dans un cadre plus général?

  20. Leo, vous évoquez la portée d’une force, effectivement, les forces nucléaires faibles et fortes ont une portée très restreinte.
    Concernant l’électromagnétisme, le boson vecteur est le photon, sa masse est nulle, et comme vous le dites justement la loi est en 1/r², ce qui signifie que sa portée est infinie (pour que la force soit nulle, r doit être égal à l’infini…)

    Pour la gravitation, c’est pareil, si il y a un boson vecteur (le graviton pour le nommer), il faudrait que sa masse soit nulle.
    Le graviton est prédit par la théorie mais n’a encore jamais été formellement mis en évidence. Je vous renvoie pour plus d’information sur la page wikipédia correspondante :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Graviton

    Ce qu’on pense actuellement c’est que la gravitation devient une gravitation quantique en dessous d’une certaine échelle (10-35 m), ce qui veut dire une sorte de fusion de la relativité générale et de la mécanique quantique, mais pour le moment, les théoriciens s’arrachent les cheveux sur cette problématique.

  21. je ne pense pas que l’on puisse trouver beaucoup de réponses concernant la gravité sans prendre en compte l’energie noire (diminueur de gravité, a priori) et la matière noire (accelerateur de gravite, a priori)
    il faut donc chercher un modèle plus “global” (a mon avis)

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