D'après Newton la gravité est une force entre le centre de gravité de deux masses. F=m GM/r² donc GM/r² est une accélération. La terre serait entourée d'un champ de gravité sans aucune masse en face ? Qu'est-ce qu'est physiquement un champ en m/s² ?
Newton aurait été très embêté par votre question. Il n’avait aucune idée de comment “font” les masses pour être attirées. Sa loi est (presque*) parfaite pour décrire la gravitation, mais pas pour l’expliquer.
Il a fallu attendre que Maxwell utilise la notion de “champ” pour l’électromagnétisme et qu’ Einstein la réutilise pour la gravitation en y incorporant une idée démente : considérer le temps comme une 4ème dimension, imaginaire au sens mathématique. Bon, en fait cette idée vient plutôt de Minkowski
(et de Poincaré , puisqu’il y a quelques français ici…) mais Albert a poussé la chansonnette vraiment plus loin dans son Équation de champ d’Einstein
: le champ gravitationnel se déforme non seulement spatialement, mais aussi temporellement !
Et là, le coup de massue : il n’y a pas de force de gravité.
La Lune va tout droit dans l’espace-temps déformé par la Terre. Un parachutiste n’accélère pas en tombant en chute libre vers la Terre : il va tout droit dans l’espace-temps déformé par la Terre. Ce n’est qu’en s’écrasant qu’il va ressentir la force de réaction du sol, tout comme vous.
Parce que c’est le sol qui accélère vers le haut à 9.81 m/s2 !
Ou plus exactement, la déformation de l’espace-temps au niveau de la surface de la Terre est équivalente à une accélération vers le haut.
La meilleure explication que j’aie trouvé est dans un petit document du Perimeter Institute stocké au CERN, donc pas n’importe quoi [1]
. Je l’ai traduit en français pour une autre réponse, mais c’est tellement bien que je vous la remets ici :
Regardons un scénario simple: Alice tombe d’une échelle tandis que Bob se tient en bas.
Si nous esquissons le chemin d’Alice en tombant, nous voyons qu’elle trace une ligne COURBE et Bob trace une ligne DROITE. Cela a du sens pour nous parce que nous croyons en la force de gravité donc Alice devrait accélérer et Bob ne devrait pas bouger.
En utilisant du ruban adhésif sur une surface plane, nous voyons qu’une ligne courbe sera froissée, et une ligne droite sera lisse, nous utiliserons cela comme définition pour “accélérer” et “ne pas accélérer”.
Selon Einstein, il n’y a AUCUNE FORCE de gravité! Alice devrait tracer une ligne droite tandis que Bob devrait tracer une ligne courbe parce que c’est lui qui accélère. Nous avons besoin d’un moyen pour qu’Alice trace une ligne DROITE quand elle tombe du haut de l’échelle jusqu’en bsd, et pour que Bob trace une ligne COURBE pendant qu’il se tient au bas de l’échelle.
La solution: dessinez l’image sur une surface courbe!
La bande qui représente Alice est maintenant lisse donc DROITE, et la bande qui représente Bob est froissée (c’est-à-dire COURBE ). Nous avons réussi à montrer comment **Alice peut tomber sans accélérer et Bob peut accélérer sans bouger!**Tout ce que nous devons faire c’est changer la GEOMETRIE de l’espace-temps - la gravité n’est pas une force, c’est une courbure de l’espace-temps!
Et regardez le haut des échelles sur votre ballon de plage. Que se passe-t-il si Alice reste sur l’échelle? Elle tracera un chemin plus court dans le temps que Bob. Or la relativité prédit que la gravité déforme le temps !! Cette prédiction est vérifiée chaque jour dans le système GPS.
c’est BEAU non ? Encore plus que des petits gravitons qui iraient de la Terre à la Lune et vice-versa, je trouve…
Edit * : j’ai oublié de re-préciser que la relativité remplace le “presque” de Newton par “parfaitement” : elle marche aussi pour l’orbite de Mercure, les trous noirs et tous les autres trucs qui vont très vite et/ou sont très massifs.
