2010.
Chapitre 1. L’espace-temps de Minkowski.
In :
Relativité restreinte Des particules à l'astrophysique.
Les Ulis :EDP Sciences.
Savoirs Actuels,
p.1-27.
URL : https://stm.cairn.info/relativite-restreinte--9782759800674-page-1?lang=fr.
Gourgoulhon, Eric.
« Chapitre 1. L’espace-temps de Minkowski ».
Relativité restreinte Des particules à l'astrophysique,
EDP Sciences,
2010.
p.1-27.
CAIRN.INFO, stm.cairn.info/relativite-restreinte--9782759800674-page-1?lang=fr.
Gourgoulhon, E.
(2010).
Chapitre 1. L’espace-temps de Minkowski.
Relativité restreinte : Des particules à l'astrophysique
(p. 1-27).
EDP Sciences.
https://stm.cairn.info/relativite-restreinte--9782759800674-page-1?lang=fr.
(2010).
Chapitre 1. L’espace-temps de Minkowski.
Relativité restreinte : Des particules à l'astrophysique
(p. 1-27).
EDP Sciences.
https://stm.cairn.info/relativite-restreinte--9782759800674-page-1?lang=fr.
Gourgoulhon, Eric.
« Chapitre 1. L’espace-temps de Minkowski ».
Relativité restreinte Des particules à l'astrophysique,
EDP Sciences,
2010.
p.1-27.
CAIRN.INFO, stm.cairn.info/relativite-restreinte--9782759800674-page-1?lang=fr.
GOURGOULHON, Eric,
2010.
Chapitre 1. L’espace-temps de Minkowski.
In :
Relativité restreinte Des particules à l'astrophysique.
Les Ulis :EDP Sciences.
Savoirs Actuels,
p.1-27.
URL : https://stm.cairn.info/relativite-restreinte--9782759800674-page-1?lang=fr.
Élie Cartan (1869–1951) : Mathématicien français, fondateur du calcul sur les formes différentielles (dit calcul extérieur et que nous introduirons au paragraphe 15.4), il s’est beaucoup intéressé à la relativité ; il est le père d’Henri Cartan, membre fondateur du groupe Bourbaki.
Edward A. Milne (1896–1950) : Astrophysicien britannique, célèbre pour avoir développé un modèle cosmologique d’univers en expansion dans le cadre de la gravitation newtonienne – modèle aujourd’hui abandonné.
Nous notons les vecteurs des espaces vectoriels de dimension trois par un caractère non gras, surmonté d’une flèche (par exemple ), ce qui permet de les distinguer des vecteurs de E (les quadrivecteurs), qui eux sont représentés par un caractère gras (par exemple ).
On rencontre aussi l’appellation cône de lumière, mais nous réservons cette dernière au pendant affine de , c’est-à-dire au sous-ensemble de ℰ formé des droites issues d’un même point et dont les vecteurs directeurs appartiennent à , ainsi que nous le verrons au § 2.4.2.
Albert Einstein (1879–1955) : Physicien théoricien allemand (naturalisé suisse en 1901 et américain en 1940), fondateur principal de la théorie de la relativité, restreinte et générale, et auteur de travaux décisifs en théorie quantique et sur le mouvement brownien ; il a obtenu le Prix Nobel de physique en 1921 pour son explication de l’effet photoélectrique et ses contributions à la physique théorique (sans mention explicite de la relativité !).
Henri Poincaré (1854–1912) : Mathématicien et physicien théoricien français, considéré comme le dernier grand savant universel, maîtrisant l’ensemble des mathématiques et de la physique de son temps. Ses travaux vont de la topologie algébrique aux équations différentielles, en passant par la mécanique céleste, la théorie du chaos et bien sûr la relativité.
Hermann Minkowski (1864–1909) : Mathématicien né dans l’empire russe et naturalisé allemand à l’âge de 8 ans. Spécialiste de théorie des nombres et de géométrie, c’est à l’université de Göttingen, au contact de David Hilbert, son ami, qu’il s’intéressa à la physique mathématique et plus particulièrement à l’électrodynamique et à la relativité. Il disparut prématurément, d’une crise d’appendicite à l’âge de 44 ans.
Arnold Sommerfeld (1868–1951) : Physicien théoricien allemand, pionnier de la mécanique quantique. Il est l’auteur de nombreux travaux en physique atomique et a introduit la constante de structure fine α en 1915. Sommerfeld a encadré de nombreux étudiants en thèse, dont Werner Heisenberg et Wolfgang Pauli (cf. p. 535), et a écrit des manuels de physique renommés.
Ce premier chapitre est purement mathématique : il n’y est pas directement question d’objets physiques. Le but est de poser le cadre géométrique de la relativité restreinte, c’est-à-dire d’introduire l’espace-temps de Minkowski. Lorsque par la suite il sera question de physique, les résultats d’opérations de mesure seront modélisés comme des opérations mathématiques dans cet espace, comme par exemple des produits scalaires. Soulignons d’emblée que les notions mathématiques nécessaires aux fondements de la relativité restreinte sont relativement élémentaires : il s’agit surtout d’algèbre linéaire au niveau rencontré en classe préparatoire ou en première et deuxième année de licence. Pour faciliter la lecture, les définitions des différentes structures algébriques de base sont rappelées dans l’Annexe A, à laquelle nous renvoyons pour tous les termes marqués d’un astérisque (*) dans ce chapitre.La relativité a opéré la fusion de l’espace et du temps, deux notions qui étaient complètement distinctes en mécanique galiléenne. Il faut quatre nombres pour déterminer un événement dans le « continuum » d’espace et de temps : trois pour sa localisation spatiale (par exemple ses coordonnées cartésiennes (x, y, z) ou sphériques (r, θ, ϕ)) et un pour sa date. La structure mathématique générale correspondant à ce « continuum » à quatre dimensions est celle de variété. Sans entrer dans des détails techniques, disons qu’une variété de dimension n est un ensemble qui « ressemble localement » à ℝ…