Ce qu'est la gravité

La gravité (ou, aussi, la force de la gravité, ou la "gravitation") est la force physique qui agit sur tout objet ayant une masse. La gravité est la force physique la plus courante dans la nature et l'Univers. Elle empêche tout objet situé à la surface d'une planète d'être ejecté de celle-ci; elle maintient la cohésion des matériaux internes d'une étoile ou elle est la force qui fait que les planètes peuvent orbiter autour de leur étoile. Sur Terre, tout objet que l'on laisse tomber, tombe, du fait de sa masse et de la gravité, jusqu'au sol

Idées

Il est possible, qu'au niveau des particules, l'espace-temps soit aussi courbé par la masse et que donc la gravité y ait aussi une nature einsteinienne, ces "micro-courbures" de l'espace-temps se mêlant à l'électro-magnétisme et à la force de cohésion des particules de l'atome. Le développement subséquent de la matière organisée fait apparaître plus clairement le "creusement" de l'espace-temps par les grandes masses de matière. Dans l'autre sens du temps, cela amène à l'idée que, lorsque la gravité se sépare, peu après la fin du temps de Planck, des autres forces fondamentales, elle le fait tout simplement parce que la fluctuation quantique du champ du vide est, déjà, en soi, créatrice, même vide, d'espace-temps. La transition de l'énergie du vide aux tout premiers éléments serait donc logiquement accompagnée de l'"apparition" de la gravité: puisque le vide se transforme en quelque chose, ce quelque chose, de façon einsteinienne, est de l'espace-temps, avec matière, laquelle courbe celui-ci. Les toutes premières particules, ainsi, sont encore porteuses des trois autres forces (forte, électro-magnétisme, faible) fondamentales. L'inflation serait alors une expansion générée par les conflits puissants entre ces particules de base. La gravité quantique pourrait être de nature probabilistique, une sorte de gravité relativistique repliée sur elle-même, en deça du temps et de la dimension de Planck; elle formerait des sortes de poches au sein de la soupe quantique primordiale
La matière noire, dans cette perspective, pourrait bien avoir quelque chose à voir avec ces particules "primordiales" et l'énergie noire que l'on voit à l'oeuvre depuis 7 milliards d'années s'expliquerait par cette "victoire" de la matière noire sur la matière normale. Einstein aurait donc bien eu cette intuition avec sa constante cosmologique

Pendant longtemps, les philosophes et les scientifiques s'en étaient tenus à la conception de la gravité telle que donnée par Aristote au IVème siècle avt J.-C.: les objets les plus légers tombent moins vite au sol que les objets les plus lourds. L'idée se perpétua jusqu'à ce qu'elle soit prouvée fausse par la fameuse expérience de Galilée. Celui-ci, au XVIIème siècle, démontra que tout objet, indépendamment de sa masse, tombe au sol, du fait de la gravité, au même taux de chute. Puis ce fut Newton. L'astronome et scientifique anglais, voyant une pomme tomber d'un pommier, entama le mécanisme de réflexion qui le mena à comprendre que la gravité s'exerçait à de longues distances. Dans son "'Philosophiae naturalis principia mathematica" ("Principes mathématiques de la philosophie naturelle"), en 1687, il calcula la force de la gravité, montrant qu'elle diminuait au fur et à mesure que l'on s'éloignait de la force de celle-ci. L'expression mathématique de ces études est la célèbre "loi de Newton": la force gravitationnelle qui existe entre deux objets est directement proportionnelle à la masse de ceux-ci (le plus la masse de chaque objet est importante, le plus la gravité s'exerce entre eux). La loi de Newton énonce aussi que la force de la gravité entre deux objets donnés est inversement proportionnel au carré de la distance entre ces objets (ce qui se traduit par la formule célèbre: G=m1xm2/d2). Newton continua sa réflexion en établissant que c'est la gravité qui fait que les planètes orbitent autour du Soleil car celles-ci sont, en quelque sorte, en chute libre autour de notre étoile de la même manière que, sur Terre, un objet tombe vers le sol. L'accélération d'un objet en direction du sol du fait de la gravité, près de la surface de la Terre, est dite "gravité normale", ou "1 G". Elle vaut 9,8m/sec2 (32.2 ft/sec2). Dans un vaisseau spatial ou l'ISS, par exemple, les objets sont soumis à l'apesanteur, qu'on tend à mieux préciser de nos jours encore en soulignant la différence entre la "gravité zéro" (0 G) et la "micro-gravité" ((1x10-6 G.)

L'étape suivante dans l'explication de la force de la gravité eut lieu au début du XXème siècle lorsqu'Einstein renouvela les bases de la physique. La théorie de la Relativité Générale, en 1915, devint la nouvelle explication de l'espace, du temps et de la force de gravité. Selon Einstein, en effet, le temps et l'espace ne sont qu'une seule entité -le célèbre "espace-temps", une combinaison du temps et des trois dimensions habituelles (la longueur, la largeur et la hauteur). Einstein, ensuite, énonça que la masse, et l'énergie, peuvent courber l'espace-temps. Ainsi, dans une vue du système solaire renouvelée par la théorie de la Relativité, la raison pour laquelle la Terre tourne autour du Soleil -ou la Lune, par exemple, autour de la Terre- réside en ce que le corps qui est au centre du système -le Soleil, la Terre- courbe, du fait de sa masse, l'espace-temps qui l'environne. La meilleure illustration de cela est d'imaginer un boulet de plomb posé sur un trampoline: la surface du trempoline, à proximité du boulet, va se creuser, en forme d'entonnoir. L'espace-temps ainsi modifié autour du Soleil ou de la Terre fait que tout objet céleste, doté d'une vitesse appropriée se retrouve "piégé" dans cet entonnoir et orbite autour d'eux. Einstein, ainsi, augmentait la conception de la gravité selon Newton et il le faisait d'une façon résolument innovante, Newton ne voyant la gravité que comme une force de la physique, Einstein, au contraire, en donnant une explication "mécaniste". L'autre avancée fondamentale de la théorie de la Relativité est ce qu'on appelle le "principe d'équivalence": celui-ci pose que les effets de la gravité sont en fait semblables à ceux de l'accélération. L'accélération, pour un objet, est une autre force physique qui est ressentie par celui-ci lorsque son mouvement est modifié en termes de vitesse. Einstein montra que lorsqu'une balle est lâchée à l'intérieur d'un vaisseau spatial qui ne reçoit aucune accélération, elle ne fera que flotter dans le vide, sans tomber; alors que si le vaisseau spatial reçoit une force d'accélération, la balle, au contraire, non seulement tombera mais son mouvement de chute sera dévié dans le sens contraire de l'accélération. Ce mouvement de chute, qui amène la balle au sol et dans une certaine direction est dû, dans le cas du vaisseau spatial, à une force d'accélération; dans le cas d'une quelconque objet céleste, le mouvement de chute d'un objet vers le sol (au moins en ce qui concerne la chute seule), au contraire, est dû à la force de la gravité. La Relativité Générale, de plus, sur cette base de la gravité expliquée par la courbure de l'espace-temps, a amené les scientifiques à démontrer que la lumière et les ondes radio sont également affectées par la gravité et voient leur trajet dévié par tout objet ayant une masse. La modification du trajet de la lumière par un objet massif fut démontrée lors d'une éclipse de Soleil totale, en 1919: on observa expérimentalement que la position des étoiles situées, en perpective, derrière le Soleil, semblait déviée. La modification du trajet des ondes radio dut attendre jusqu'aux explorations interplanétaires de l'ère spatiale lorsque l'on démontra que les signaux radio d'un vaisseau spatial voyageant dans le système solaire étaient déviés par la masse du Soleil lorsque le vaisseau, vu depuis la Terre, était en quelque sorte dans une phase de conjonction par rapport à celui-ci

Les années récentes, en physique, enfin, semblent venir renouveler ou, au moins, augmenter les vues d'Einstein. La découverte de la "matière noire", cette proportion de la matière totale de l'Univers ou celle de l'"énergie noire", cette force inconnue qui, depuis 7 milliards d'années, accroît la vitesse de l'expansion de l'Univers amèneront sans doute de nouvelles remarques concernant la force de la gravité: d'une part, la matière noire n'utilise que la gravité -et elle seule- dans sa relation avec la matière normale de l'Univers; l'énergie noire, elle, s'analyse en une sorte de force anti-gravitationnelle