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Toutes les représentations du globe terrestre le montrent : on a la tête en haut dans l'hémisphère Nord, et on devrait avoir la tête en bas dans l'hémisphère Sud (à l'équateur, ce serait entre les deux). Pourtant, tous les voyageurs au long cours le disent, on se sent pareil en Europe, en Australie ou en Chine. C'est-à-dire que la terre est sous nos pieds, le ciel au-dessus de nos têtes et l'effort pour effectuer une poussée vers le haut demande toujours autant d'énergie. La pesanteur est la même partout. Ou presque.
La gravitation est la première des quatre forces majeures à avoir été décrite mathématiquement. En 1687, Isaac Newton publie ses Principes mathématiques de philosophie naturelle. Il y montre que la pesanteur et le mouvement des corps célestes, la Lune ou les autres planètes, sont les deux faces d'une même réalité qui est la gravitation universelle. Celle-ci est proportionnelle au produit des masses et inversement proportionnelle au carré de la distance. Ce qui veut dire que plus un objet est gros, plus il produit une attraction forte et que cette force diminue rapidement lorsque l'on s'éloigne de ce corps. Newton faillit avoir des ennuis car cette notion d'interaction invisible à distance ressemblait fort, à cette époque, au recours à de la sorcellerie.
Tout corps situé à la surface de la Terre subit donc une attraction dirigée vers l'intérieur de la Terre. Comme si la gravité terrestre naissait en un point situé très exactement au centre de notre globe. Ainsi, que l'on soit humain, animal, végétal ou minéral, on reste perpendiculairement à la surface et on ne part pas dans l'espace. Vu la taille de notre planète et, à cette échelle, notre propre microscopique taille, la gravité terrestre suffit à nous maintenir les pieds au sol et la tête vers le ciel.
Variations de la pesanteur
Le paradoxe est que la gravitation est une force extrêmement faible, la plus faible des quatre forces fondamentales de la physique. Tout corps «déclenche» une attraction gravitationnelle. Ainsi, deux personnes de 80 kg situées à un mètre de distance créent des champs gravitationnels : ils s'attirent avec une force équivalente au poids d'un objet de 0,00004 g. Autant dire qu'on peut toujours attendre pour ressentir cette attirance.
Notre poids nous est donné par cette force de gravité. Et si la pesanteur changeait, par exemple si nous nous promenions sur la Lune ou sur Mars, plus petites que la Terre, notre masse resterait bien sûr la même, mais notre poids changerait. D'où les «bonds» que l'on peut faire sur la Lune. Mais la plus faible gravité régnant sur la Lune fait qu'elle ne possède pas d'atmosphère. C'est bien grâce à la pesanteur terrestre que notre atmosphère est encore là aujourd'hui.
Il existe, sur Terre, de faibles variations de la pesanteur. Ainsi, on ne pèse pas tout à fait pareil aux pôles ou à l'équateur (un poil plus lourd aux pôles) car la Terre n'est pas parfaitement ronde, étant un peu aplatie aux pôles et légèrement ventrue à l'équateur.
Insaisissable graviton
La Terre, et tout corps céleste, se comporte donc un peu comme un aimant. Si l'on disposait d'un gros aimant en forme de boule, toute épingle posée à sa surface par la tête va tenir droite quel que soit l'endroit où on la place. Mais la comparaison avec le magnétisme s'arrête là. Car contrairement aux forces magnétiques, la gravitation est toujours attractive et jamais répulsive.
C'est là l'un des nombreux mystères de la gravitation. Bien que la loi de la gravitation universelle de Newton soit toujours applicable, qu'elle ait été étendue à l'ensemble de l'Univers par Albert Einstein avec la théorie de la relativité générale, la gravitation reste en grande partie «magique». Si ses effets sont parfaitement décrits, mis en équations, calculés, nul ne sait expliquer réellement comment elle marche. Comment naît-elle ? Y a-t-il un vecteur physique qui «transporte» la gravitation ? Pourquoi agit-elle même sur des particules sans masse comme les photons, ces petits «grains» de la lumière ? Est-elle éternelle ?
La théorie de la relativité générale est la seule qui permette de décrire correctement tous les phénomènes que l'on peut constater dans l'Univers. Mais ce n'est pas une théorie quantique, c'est-à-dire qu'elle ne s'intéresse pas à ce qui se passe au niveau de l'infiniment petit. Elle ne nécessite donc pas l'existence d'une particule de gravité.
Mais cela ne satisfait pas nombre de physiciens. Ils ont donc d'ores et déjà inventé une particule responsable de la gravitation et l'ont baptisé graviton. Le problème est qu'il faut maintenant imaginer et réaliser des expériences capables de découvrir cet hypothétique et insaisissable graviton. Peut-être faudrait-il demander conseil au grand maître des attirances, le célèbre et redoutable Cupidon.
Par Jean-Luc Nothias, le figaro
La gravitation est la première des quatre forces majeures à avoir été décrite mathématiquement. En 1687, Isaac Newton publie ses Principes mathématiques de philosophie naturelle. Il y montre que la pesanteur et le mouvement des corps célestes, la Lune ou les autres planètes, sont les deux faces d'une même réalité qui est la gravitation universelle. Celle-ci est proportionnelle au produit des masses et inversement proportionnelle au carré de la distance. Ce qui veut dire que plus un objet est gros, plus il produit une attraction forte et que cette force diminue rapidement lorsque l'on s'éloigne de ce corps. Newton faillit avoir des ennuis car cette notion d'interaction invisible à distance ressemblait fort, à cette époque, au recours à de la sorcellerie.
Tout corps situé à la surface de la Terre subit donc une attraction dirigée vers l'intérieur de la Terre. Comme si la gravité terrestre naissait en un point situé très exactement au centre de notre globe. Ainsi, que l'on soit humain, animal, végétal ou minéral, on reste perpendiculairement à la surface et on ne part pas dans l'espace. Vu la taille de notre planète et, à cette échelle, notre propre microscopique taille, la gravité terrestre suffit à nous maintenir les pieds au sol et la tête vers le ciel.
Variations de la pesanteur
Le paradoxe est que la gravitation est une force extrêmement faible, la plus faible des quatre forces fondamentales de la physique. Tout corps «déclenche» une attraction gravitationnelle. Ainsi, deux personnes de 80 kg situées à un mètre de distance créent des champs gravitationnels : ils s'attirent avec une force équivalente au poids d'un objet de 0,00004 g. Autant dire qu'on peut toujours attendre pour ressentir cette attirance.
Notre poids nous est donné par cette force de gravité. Et si la pesanteur changeait, par exemple si nous nous promenions sur la Lune ou sur Mars, plus petites que la Terre, notre masse resterait bien sûr la même, mais notre poids changerait. D'où les «bonds» que l'on peut faire sur la Lune. Mais la plus faible gravité régnant sur la Lune fait qu'elle ne possède pas d'atmosphère. C'est bien grâce à la pesanteur terrestre que notre atmosphère est encore là aujourd'hui.
Il existe, sur Terre, de faibles variations de la pesanteur. Ainsi, on ne pèse pas tout à fait pareil aux pôles ou à l'équateur (un poil plus lourd aux pôles) car la Terre n'est pas parfaitement ronde, étant un peu aplatie aux pôles et légèrement ventrue à l'équateur.
Insaisissable graviton
La Terre, et tout corps céleste, se comporte donc un peu comme un aimant. Si l'on disposait d'un gros aimant en forme de boule, toute épingle posée à sa surface par la tête va tenir droite quel que soit l'endroit où on la place. Mais la comparaison avec le magnétisme s'arrête là. Car contrairement aux forces magnétiques, la gravitation est toujours attractive et jamais répulsive.
C'est là l'un des nombreux mystères de la gravitation. Bien que la loi de la gravitation universelle de Newton soit toujours applicable, qu'elle ait été étendue à l'ensemble de l'Univers par Albert Einstein avec la théorie de la relativité générale, la gravitation reste en grande partie «magique». Si ses effets sont parfaitement décrits, mis en équations, calculés, nul ne sait expliquer réellement comment elle marche. Comment naît-elle ? Y a-t-il un vecteur physique qui «transporte» la gravitation ? Pourquoi agit-elle même sur des particules sans masse comme les photons, ces petits «grains» de la lumière ? Est-elle éternelle ?
La théorie de la relativité générale est la seule qui permette de décrire correctement tous les phénomènes que l'on peut constater dans l'Univers. Mais ce n'est pas une théorie quantique, c'est-à-dire qu'elle ne s'intéresse pas à ce qui se passe au niveau de l'infiniment petit. Elle ne nécessite donc pas l'existence d'une particule de gravité.
Mais cela ne satisfait pas nombre de physiciens. Ils ont donc d'ores et déjà inventé une particule responsable de la gravitation et l'ont baptisé graviton. Le problème est qu'il faut maintenant imaginer et réaliser des expériences capables de découvrir cet hypothétique et insaisissable graviton. Peut-être faudrait-il demander conseil au grand maître des attirances, le célèbre et redoutable Cupidon.
Par Jean-Luc Nothias, le figaro