La Force

Pour ne pas lasser inutilement nos lecteurs, nous n’abordons pas ici la suite du précédent article car celle-ci le sera de façon plus complète dans notre ouvrage à paraitre. On y trouvera en particulier les thèmes suivants : Principe d’inertie et principe des mouvements relatifs,  déduction du second principe de Newton,  Synthèse du système Violle en matière de physique et différentes considérations sur ses apports épistémologiques à la Science, mais en voici la principale conclusion.

Les origines de la théorie de la relativité restreinte : il existe une interprétation habituelle sur les origines de cette théorie : elle fait déduire l’élaboration d’Einstein du problème –  ainsi que le dit Stachel  –  « de l’échec des expériences faites pour découvrir le mouvement de la Terre dans l’éther ». Cette interprétation veut que la révolution de la physique attribuée à la relativité restreinte, soit née comme un fruit de génie apparu dans la pensée d’un grand scientifique, sollicité par des expériences précises.

En réalité Einstein ne s’était pas posé le problème de l’existence l’éther comme système de référence absolu. Ceci est affirmé par G. Holton : ce n’est pas l’échec de l’expérience de Michelson-Morley qui est à l’origine de la relativité restreinte. D’autre part Einstein lui-même rappellera qu’il désespérait « de la possibilité de découvrir les vrais lois au moyen de tentatives basées sur des faits connus », parmi lesquels il faut compter l’échec de l’expérience de Michelson-Morley.

Si l’origine de la théorie ne se trouve pas dans des faits expérimentaux nouveaux, c’est évidemment que le milieu culturel dans lequel vivait Einstein a eu un rôle déterminant. A ce propos, nous savons que, plusieurs fois, Einstein a affirmé que pour lui le livre de E.Mach avait été très important. Ce livre date de la même époque (1883) que l’édition française du livre de Violle. Pourquoi Einstein ne cite-t-il jamais ce dernier ?

Remarquons que Mach était très connu ; son livre a inauguré l’histoire critique de la physique. On notera que Mach critiquait les concepts fondamentaux de la mécanique newtonienne, espace absolu et temps absolu, et voulait les éliminer pour proposer un autre fondement.

Au contraire,  le livre de Violle est un texte didactique qui ne s’étendait pas trop sur la critique des fondements. C’est peut-être à cause des carences du texte de Violle, qui était de plus beaucoup moins connu que Mach, qu’Einstein ne le cite jamais ; ou peut-être parce que de la lecture de Violle il était passé aussitôt à celle de Mach qui lui est resté plus présent à la mémoire, parce que ce livre était plus étendu et plus souvent cité dans les débats.

Toutefois on remarquera que, sur les fondements de la mécanique, Violle a un point de vue différent de Mach. Tous les deux considèrent l’équation F = ma comme une identité et sont contraires à l’espace et au temps absolus. Mais Mach, en cherchant une nouvelle formulation de la mécanique, ne travaille pas techniquement avec les systèmes de référence, alors qu’au contraire ce type de travail caractérise le fondement de Violle – c’est apparemment un cas unique parmi tous les textes de l’époque – (une autre différence profonde entre les deux auteurs est que Mach utilise le 3° principe pour définir la masse, alors qu’au contraire  Violle utilise le principe d’inertie pour définir la force).

On peut donc émettre l’hypothèse que c’est seulement du livre de Violle (et non de Mach) qu’Einstein a tiré (consciemment ou non) une formulation technique des systèmes de référence en mécanique, entendue comme une théorie qui peut être fondée sur le principe de la relativité. Autrement dit, le fait qu’Einstein ne mentionne jamais le livre de Violle signifie que, ou bien Einstein n’a pas pris conscience de l’importance et de la nouveauté de la formulation de Violle par rapport à la tradition newtonienne et aussi par rapport à Mach, ou bien qu’il a fait le silence sur un événement important de sa formation culturelle, et en conséquence aussi sur un passage décisif de la genèse de sa théorie de la relativité restreinte. On ne saurait comprendre autrement, sur quelle tradition physique (et non épistémologique) s’appuie Einstein, quand il affirme la relativité des mouvements, dans son article de 1905.

Voici donc le déroulement et la genèse de cette idée  : la formulation de la mécanique de Violle a donné à Einstein les éléments initiaux pour sa profonde critique des concepts basilaires de la mécanique classique et surtout lui a indiqué une voie pour résoudre les « asymétries [de l’électrodynamique de Maxwell] qui semblaient ne pas être cohérentes avec les phénomènes », parce que celles-ci ne respectaient pas la relativité des mouvements.

Cette hypothèse semble être confirmée par la façon dont il rédigea son fameux article de 1905. Puisqu’il avait appris du livre de Violle que le principe de relativité concernait les lois mécaniques pour les systèmes de référence dans les mouvement relatifs, il était naturel pour lui de se demander s’il était valable aussi pour les phénomènes électrodynamiques. Cette demande peut avoir motivé Einstein à enquêter sur les « asymétries » de l’électrodynamique, concernant précisément le mouvement relatif des objets. (Ou bien, au moment où Einstein s’est trouvé devant ces anomalies, il s’est tourné tout de suite vers le principe de relativité qui lui était connu par le livre de Violle.)

Einstein en fait est incité à étendre le principe de relativité, énoncé par Violle dans le cadre seulement de la mécanique, à toute la physique théorique. De fait il se demande – toujours dans l’article de 1905 – si « pour tous les systèmes de coordonnées pour lesquels sont valables les équations de la mécanique, doivent valoir aussi les mêmes lois électrodynamiques et optiques ». Enfin cela semble être l’intention de son écrit, car il dit lui-même: « Nous voulons élever cette hypothèse (le contenu de laquelle sera dit « Principe de la Relativité ») au rang de présupposé fondamental ».

Dans ces paroles il est évident que pour Einstein la théorie fondée sur le principe de la relativité était la mécanique (bien entendu classique). Pour lui ce seul fait était certain. Et ce fait il ne pouvait l’avoir appris que de Jules Violle.