L'attribution de la paternité de la théorie de la relativité, en particulier la relativité restreinte, à Albert Einstein a fait l'objet de débats passionnés et parfois polémiques. Plusieurs ouvrages récents ont attribué au mathématicien français Henri Poincaré un rôle central, voire la véritable paternité, dans l'élaboration de cette théorie. Cette controverse, loin d'être nouvelle, s'est intensifiée avec le centenaire des découvertes d'Einstein, mais ses racines remontent à une publication de 1953 du mathématicien et historien britannique Edmund Whittaker, qui nommait la relativité restreinte "théorie de Lorentz-Poincaré".
Les origines de la controverse
La controverse sur la paternité de la relativité restreinte a émergé progressivement, alimentée par divers facteurs et interprétations. Au cœur de cette discussion se trouve la question de savoir qui a véritablement posé les fondations conceptuelles et mathématiques de cette théorie révolutionnaire.
La contribution mathématique de Poincaré
Certains mettent en avant la structure mathématique de la théorie, où Poincaré a identifié très tôt l'appareil mathématique de la relativité restreinte, notamment le groupe de Lorentz, dès son article de juin 1905, antérieur à celui d'Einstein. Dans sa publication de juin 1905, parue dans les comptes rendus de l'Académie des sciences, Poincaré démontre que les équations de Maxwell-Lorentz sont invariantes par le groupe de transformations dites de Lorentz. Poincaré affirme que cette invariance des équations de l'électrodynamique est ce qui permet à cette théorie de satisfaire au postulat de relativité. Il en ressort que les phénomènes mesurables de la physique sont les mêmes, quel que soit le référentiel inertiel. En d'autres termes, si on considère un ensemble de corps qui interagissent, leurs interactions seront les mêmes, que le système soit animé d'un mouvement d'ensemble par rapport à l'éther ou non. Poincaré va plus loin, suggérant que toute la physique, et pas seulement l'électrodynamique, est conforme à ce principe de relativité.
La distinction conceptuelle entre Poincaré et Einstein
Attribuer la paternité de la théorie de la relativité restreinte exclusivement à Poincaré relève d'une confusion fondamentale qui consiste à réduire une théorie physique à son cadre mathématique. Il y a aussi un cadre conceptuel essentiel qui est très différent selon que l'on parle des travaux d'Einstein ou de Poincaré.
Poincaré conserve le concept d'éther jusqu'à la fin de sa vie. Dans sa vision des choses, il y a un espace et un temps "vrais", liés à un éther fondamentalement immobile. Les espaces et les temps mesurés dans un repère en mouvement ne sont qu'"apparences" liées aux conventions de mesure. Einstein, pour sa part, rejette l'éther, traite les espaces et les temps mesurés dans divers repères inertiels exactement sur le même pied et montre que leurs relations mutuelles peuvent s'obtenir à l'aide du principe de relativité et du principe de constance de la vitesse de la lumière, indépendamment de toute référence à l'électrodynamique de Lorentz. Il tire de sa formulation originale un nombre important de conséquences physiques dont la plus spectaculaire est la dilatation du temps. Poincaré n'a pas cette idée qu'une horloge qui a fait le tour de monde à grande vitesse retarde par rapport à une horloge fixe.
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L'accusation de plagiat et la "machination allemande"
Certains ont accusé Einstein de ne pas avoir suffisamment cité Lorentz dans ses travaux. Einstein cite une fois Lorentz, et la façon même d'écrire, dès le début de sa publication "l'électrodynamique de Maxwell telle qu'on la conçoit habituellement aujourd'hui" est une référence implicite, pour le lecteur de l'époque, à Lorentz. Einstein avait une admiration immense pour Lorentz et a reconnu, dans ses écrits autobiographiques, qu'une étape tout à fait radicale et nécessaire dans le passage de la théorie de Maxwell à la relativité, avait été franchie par Lorentz. De toute manière, il est vain de chercher à attribuer la théorie de la relativité à un seul auteur.
Dans un livre récent (La Relativité, Poincaré et Einstein, Planck, Hilbert. Histoire véridique de la théorie de la Relativité), Jules Leveugle prétend faire « L'histoire véridique de la théorie de la relativité ». Leveugle construit une histoire abracadabrante et pose une thèse ridicule : l'article d'Einstein serait une « compilation » de celui de Poincaré. Les faits sont avérés : le 5 juin 1905, Poincaré publie un article dans les Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris. Le 30 juin, Einstein publie dans les Annalen der Physik l'article dont on fête cette année l'anniversaire ; il ne cite personne, ni Poincaré, ni son article du 5 juin, ni aucun autre texte, ni même Lorentz.
Leveugle invente une « machination allemande », un complot monté par le gratin de la physique théorique de Göttingen, où David Hilbert en tête, Hermann Minkowski, Max von Laue, Max Planck, seraient impliqués. Hilbert serait exaspéré, humilié par Poincaré, bref, jaloux. Minkowski et Planck ont pu décider de proposer à Einstein l'article compilé à Göttingen. Pourquoi Einstein ? Parce que, toujours selon Leveugle, il était préférable à Poincaré, car il ne pouvait porter ombrage ni à Hilbert ni à Planck.
Les arguments des différents camps
La controverse a donné lieu à un éventail de thèses, attribuant plus ou moins de mérites à Einstein et à Poincaré.
Les thèses concernant Einstein
- E1 : Einstein a découvert la relativité restreinte, en ignorant les résultats de Poincaré, ou en étant indifférent vis-à-vis de ceux-ci.
- E2 : Einstein a été influencé de manière décisive par les résultats de Poincaré (voire les aurait plagiés), et n'aurait pu aboutir sans ceux-ci.
Les thèses concernant Poincaré
- P1 : Poincaré n'a pas compris (et jamais compris) la signification physique profonde des transformations de Lorentz, et l'essence de la relativité restreinte.
- P2 : Poincaré a compris les conséquences physiques, aurait pu découvrir la RR, mais a été effrayé par ses conséquences, ou les a rejetées pour des raisons épistémologiques.
- P3 : Poincaré a parfaitement bien compris la relativité et l'a présentée sous sa forme complètement moderne, correcte, et définitive le 5 juin 1905, avec quelques semaines d'avance sur Einstein.
La thèse E1/P2 est par exemple défendue par Gérard Holton dans son livre "L'imagination scientifique". La thèse P3 est défendue par Sir Edmund Whittaker, Jules Leveugle, Jean-Paul Auffray, G. H.
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Arguments des défenseurs du point de vue P2
À cette époque, la physique newtonienne avait une emprise très forte sur les physiciens. Plusieurs siècles de vérification des lois newtoniennes par l'expérience rendait sa remise en cause difficile. Poincaré, bien qu'ayant approché par les mathématiques bien des aspects de la relativité restreinte, ne put se résoudre à franchir le pas qu'imposait la relativité. Einstein, quant à lui, travaillant à l'office des brevets à Berne était assez coupé du monde de la recherche. De plus, il possédait un esprit critique qui lui faisait remettre en cause beaucoup de concepts.
Arguments des défenseurs du point de vue P3
Jules Leveugle a comparé le célèbre article d'Einstein du 26 septembre 1905 et l'article de Poincaré du 5 juin 1905. Leveugle affirme qu'Einstein a présenté exactement les mêmes équations sans aucune interprétation nouvelle par rapport à Poincaré. Leveugle décrit le facteur Epsilon de Poincaré (= v/c) qui prend correctement des valeurs inférieures à l'unité tout simplement parce que Poincaré a normalisé les équations, mettant c = 1.
La position des protagonistes
Les protagonistes de la découverte de la relativité restreinte (Lorentz, Poincaré, Einstein) ont parfois eu l'occasion d'exprimer leur point de vue (directement ou indirectement) à propos de la paternité de cette théorie.
Les propos d'Einstein
- 1907 : « de façon surprenante, il se révéla en fait, que pour surmonter la difficulté… il est seulement nécessaire d’appréhender le concept de temps avec suffisamment d’acuité. Il suffisait de s’apercevoir qu’on peut tout simplement définir comme temps une grandeur auxiliaire introduite par H. A. Lorentz, qu’il appelait temps local. Si l’on s’en tient strictement à cette nouvelle définition du temps, alors les équations fondamentales de la théorie de Lorentz sont en accord avec le principe de relativité, à condition seulement de remplacer les équations de transformation données plus haut par d’autres, qui soient en accord avec le nouveau concept de temps.
- 1946 : « Il est hors de doute que si l’on jette un coup d’œil rétrospectif sur son évolution, la théorie de la relativité était mûre en 1905. Lorentz avait déjà découvert, par l’analyse des équations de Maxwell, la transformation qui porte son nom. De son côté, H. Poincaré a pénétré plus profondément dans la nature de ces relations. Quant à moi, je n’avais connaissance, à cette époque, que de l’œuvre importante de 1895 de Lorentz mais non des travaux ultérieurs de Lorentz et, pas davantage, des recherches consécutives de Poincaré. En ce sens, mon travail de 1905 est indépendant. Ce qui est nouveau dans ce mémoire, c’est d’avoir découvert que la portée de la transformation de Lorentz dépassait sa connexion avec les équations de Maxwell et mettait en cause la nature de l’espace et du temps.
La contribution de Poincaré
En 1900, Henri Poincaré a publié un article dans lequel il affirmait qu'un rayonnement pourrait être considéré comme un fluide fictif d'une masse équivalente m = E / c². Il s'est inspiré pour cette interprétation de la "Théorie des électrons" de Lorentz qui incorporait la pression de radiation de Maxwell. En 1905, Albert Einstein a été le premier à suggérer que lorsqu'un corps matériel perd une énergie E (sous forme de radiation ou de chaleur), sa masse décroît d'une valeur égale à E/c². En 1900, Poincaré avait décrit une procédure de synchronisation pour des horloges en repos les unes par rapport aux autres, très similaire à celle publiée par Einstein dans son article de 1905. Le 5 juin 1905, devant l'Académie des Sciences à Paris, Poincaré a complété les transformations de Lorentz et a prouvé l'invariance des équations de Maxwell dans une note de 5 pages développée en un mémoire de 50 pages.
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