167 – einstein et la question de l’inertie

L’histoire des sciences nous enseigne que pour s’imposer une théorie nouvelle doit tout à la fois déblayer le terrain occupé par l’ancienne et combler ses manques. Einstein n’a pas failli à ces obligations en s’opposant directement à la conception newtonienne de l’espace sur la question de l’inertie.

Et en effet, il ne saurait y avoir d’inertie et donc de mouvement « en soi », ils doivent se mesurer « relativement » à un système de référence. L’acte de fondation de la relativité repose sur la récusation de l’espace newtonien comme système de référence, le mouvement se mesurant désormais relativement à un invariant, la vitesse de la lumière.

Mais qu’en est-il de l’inertie d’un corps puisqu’il l’espace ne joue plus ce rôle de référentiel absolument inerte ? La masse inertielle va se mesurer relativement à une autre masse référencée en étalon, la matière restant en tête à tête avec elle-même, l’espace n’étant plus que le « lieu » de la mesure des distances entre corps. Or apparaît immédiatement une difficulté qu’Einstein va contourner par sa géométrie de l’espace-temps.

En effet, l’inertie d’un corps d’épreuve qui s’éloigne infiniment de toute masse devrait tendre vers zéro . Il en résulte cette conséquence que dans ces conditions une particule ne peut pas quitter le système car son énergie potentielle tend vers l’infini quand elle s’éloigne. Mais les potentiels infinis sont incompatibles avec la réalité des vitesses observées. Comment sortir de l’impasse puisque Einstein retrouve ici les difficultés de la cosmologie newtonienne ? Einstein tranche le problème en l'éliminant à sa source à savoir : puisqu’il est impossible de définir les conditions à l’infini, il n’est que de supprimer l’infini. Ce coup d’état, coup d’éclat  constituera le premier acte sur la scène de la cosmologie contemporaine.

Comment Einstein  va-t-il s’y prendre ? Il va remettre en cause l’aptitude de la géométrie euclidienne à figurer exactement les propriétés géométriques de l’espace physique au voisinage de la matière, il va « gauchir » la structure euclidienne. La nouvelle géométrie doit permettre de penser un univers à la fois fini et infini. Dans cette nouvelle « hyper surface », il n’y aura pas de droite mais des mouvements courbes et les rayons de lumière en les suivant indéfiniment reviendront à leur point de départ.

Dès lors, le volume de l’Univers ainsi que sa circonférence sont finis et ses grandeurs sont déterminés par celle de la densité cosmique de la matière et les propriétés géométriques de l’espace. Ainsi construite, la relativité va pouvoir servir d’assise à la cosmogénèse du big bang et à l’interprétation corrélative du red schift justifiant l’expansion de cet univers fini/infini. Tous les débats de la cosmologie contemporaine vont alors portés sur la « forme » de la courbe, plus ou moins accentuée, voire plate ou en selle de cheval : la relativité tient en otage notre vision de l’univers.

Pour en sortir et ouvrir une voie nouvelle à la recherche, il nous faut reprendre la crique de l’espace newtonien sur d’autres bases que celles d’Einstein. Le cadre spatial de Newton était vide et c’est pourquoi Einstein n’eut aucun mal pour le dépasser. Il en va autrement si on emplit cet espace d’une substance que nous avons dénommé prématière et qui fonctionnera effectivement comme principe d’inertie premier. Aussi, l’aporie qu’Einstein rencontrait dans son système peut-elle être facilement éliminée : un corps d’épreuve qui tend à s’éloigner indéfiniment des masses ne peut voir son énergie potentielle croitre vers l’infini car il affronte l’inertie croissante de la prématière. Une telle approche permet de penser la finitude de tout mouvement rectiligne pouvant se déployer dans le cadre d’un univers infini.