Gravitation - Définition et Explications

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Gravitation et astronomie

La gravitation newtonienne est suffisante pour décrire la majorité des phénomènes observés à l'échelle des étoiles. Elle suffit, par exemple, pour décrire l'évolution des planètes du système solaire, à quelques détails près comme l'avance du périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète,...) de Mercure et l'effet Shapiro.

Mais la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale...) est nécessaire pour modéliser certains objets et phénomènes astronomiques particuliers : les étoiles à neutrons, les mirages gravitationnels, les objets très compacts tels que les trous noirs...

Effet de mirage gravitationnel (Les lentilles gravitationnelles déforment l'image que l'on reçoit d'un objet astronomique comme...) prédit par la relativité générale. Les forts champs gravitationnels déforment l'espace autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'eux ce qui courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) empruntée par les rayons lumineux, déformant ainsi certaines images que nous recevons du cosmos.

Gravitation et physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...)

La relativité générale a été conçue sur l'hypothèse de la continuité (En mathématiques, la continuité est une propriété topologique d'une fonction....) de l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise...) (et même sa différentiabilité) et sur l'hypothèse de la continuité de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) (entre autres pour construire le tenseur (Tenseur) de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) d'énergie-impulsion). Cette deuxième hypothèse est clairement une approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de...) au regard de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) quantique.

La physique quantique étant l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) de l'infiniment petit, l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences...) de la gravitation dans ce cadre se heurte à un problème majeur : les trois autres forces qui y règnent sont au moins 1025 fois plus fortes, alors qu'il est déjà difficile d'expérimenter sur elles ; du coup les effets de la gravitation se perdent dans les inévitables imprécisions des mesures.

Cette difficulté expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) n'a pas empêché les tentatives théoriques de construire une gravitation quantique, sans résultat susceptible à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) de vérification expérimentale.

On peut toutefois remarquer que :

  1. L'ajout du potentiel gravitationnel à l'équation de Schrödinger (L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est...) permet de retrouver un résultat connu : les particules tombent.
  2. L'utilisation des intégrales de chemin de Feynman a permis de prévoir un déphasage de la fonction d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) dû à la gravitation (galiléenne) ; ces deux effets correspondent à une approximation semi-classique en mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...).
  3. L'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement...) des ondes gravitationnelles peut s'interpréter comme celle de la propagation d'une particule appelée graviton (Le graviton est une particule élémentaire hypothétique qui transmettrait la...), jugée responsable de la gravitation, dont on peut déduire certaines propriétés (notamment sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...), nulle, et son spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque...), égal à 2), sans que cela ait pu encore être vérifié expérimentalement malgré les tentatives de plus en plus sophistiquées.

Exemples de théories quantiques de la gravitation : Théorie M (La théorie M est une théorie élaborée par Edward Witten qui a pour but d'unifier les cinq...), Supergravité, géométrie non commutative (La géométrie non commutative, développée par Alain Connes, est un type de géométrie...), gravitation quantique à boucles (La gravitation quantique à boucles est une tentative de créer une théorie de la gravitation...).

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