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A la fin du XIXe siècle, on supposait que les ondes lumineuses se déplaçaient sur un
support immatériel appelé "éther". Par analogie aux éléments
transportés par un fluide, la vitesse de la lumière, plus précisément des
photons qui la composent, devait changer suivant qu'ils descendaient ou
remontaient le courant créé par le déplacement de la Terre.
En 1881, Albert Michelson entreprit, en collaboration avec Edward Morley, une
expérience, réelle celle-ci, pour déterminer l'effet de ce vent d'éther sur la
vitesse de la lumière. Leur idée : mesurer cette vitesse suivant 2 directions,
le sens de déplacement de la Terre sur son orbite et la direction
perpendiculaire à celui-ci. Ils s'attendaient alors à trouver des valeurs de
vitesse différentes pour chaque orientation. En fait, ils constataient que les
mesures étaient identiques quelque soit la direction de propagation des rayons.
La combinaison galiléenne des vitesses ne sembla plus s'opérer pour la lumière.
Ces résultats donnèrent alors raison aux théoriciens qui avançaient l'idée d'une
vitesse de lumière invariable pour tout observateur indépendamment de la
vitesse de déplacement de celui-ci. Pour expliquer cette "invariabilité
référentielle", Einstein proposa dans sa théorie de la relativité
restreinte la possibilité de contraction ou de dilatation de l'espace et du
temps, rebaptisé "continuum spatio-temporel". Chaque observateur (référentiel) possède
alors son espace-temps qui n'a plus de caractère absolu. Le rapport avec un
autre référentiel est déterminée par leur vitesse de déplacement relative. La
conversion des coordonnées de l'un à l'autre est formulée à l'aide des
coefficients de Lorentz.
Mais revenons à l'expérience de Morley et Michelson.
L'interféromètre de Michelson-Morley
Comment ont-ils réalisé ces mesures ? Pourquoi plusieurs expériences réalisées plus tard avec plus de précision
n'infirment pas les résultats des premiers jours. L'invariance des différentes mesures de la vitesse de la
lumière obtenues s'explique-t-elle vraiment par la caractéristique élastique du
temps et de l'espace ?
Je vous propose de revenir avec moi quelques années en arrière.
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