Ce dossier vise à vous donner quelques conseils de lecture sur Einstein et la Relativité en cette année de la Physique 2005.

La Relativité a donné lieu, à toutes époques, à de nombreux livres de vulgarisation : par exemple dès 1922 le philosophe anglais des sciences publiait un livre remarquable, Einstein lui-même a publié plusieurs ouvrages tout à fait abordables, on se souvient aussi en France des livres d’Arzéliès dans les années cinquante.

Les livres choisis ici sont des livres récents, parus ans les trois dernières années. Leur bibliographie mentionne d’autres livres pour qui voudra approfondir ou se plonger dans une vision de la Relativité au cours des âges.

• Alexandre Moatti
  Directeur de la publication de www.science.gouv.fr
  Pour toute suggestion de livre sur le sujet : moatti@sfrs.fr

Au sommaire de ce dossier :

• Einstein et la relativité générale, Les chemins de l’espace-temps par Jean. EISENSTAEDT
• Einstein aujourd’hui ouvrage sous la direction de Michèle LEDUC
• Si Einstein m’était conté par Thibault DAMOUR
• Avant Einstein. Relativité, lumière, gravitation par Jean EISENSTAEDT
• Einstein et Poincaré Sur les traces de la relativité par Jean-Paul AUFFRAY
• Ne dites pas à Dieu ce qu’il doit faire par François de CLOSETS
• Introduction à la relativité par André ROUGE
• Les dossiers de LA RECHERCHE, « L’héritage Einstein, un siècle de physique »

Ce livre est intéressant car focalisé sur les deux théories de la relativité ; on n’ y trouvera rien sur Einstein et la mécanique quantique. C’est une véritable histoire de la relativité, on appréciera particulièrement les chapitres 7, 8 & 9 consacrés aux fameux trois tests de la relativité générale.

La traversée du désert de la relativité, entre 1927 date du congrès Solvay où brille la physique quantique de tous ses feux et 1960, cinq ans après la mort d’Einstein et date du troisième test de la relativité générale, est aussi décrite sans complaisance ; l’auteur avait déjà écrit un article en 1983 « La Relativité générale à l’étiage ». Un livre solide, d’une grande unité, bien illustré, sans concepts mathématiques superflus, une vraie histoire documentée de la Relativité de 1900 jusqu’à nos jours et au détecteur d’ondes gravitationnelles franco-italien Virgo à Pise. Pise, justement, l’endroit où Galilée faisait tomber sa bille du haut de la tour !

(CNRS Editions, octobre 2002, 343 pages, 29 €)

Six articles de haut niveau dans ce livre fait à l’occasion de l’année de la physique par les plus grands physiciens français à ce jour : Aspect, Cohen-Tannoudji, Grangier, Dalibard pour la mécanique quantique, Damour pour la relativité. Einstein aujourd’hui, ce sont les lasers, la cosmologie,... La discussion et la formalisation du paradoxe EPR de 1935 par ceux qui l’ont résolu expérimentalement à Orsay en 1982 (Aspect et Grangier) sur la base des inégalités de Bell (1964) est tout à fait passionnante. Ce livre d’un haut niveau formalisme mathématique nécessite un certain niveau. Saluons néanmoins l’effort de ces physiciens et leur collaboration pour une certaine vulgarisation en cette année de la physique, ainsi que la grande qualité de présentation et d’illustration de ce livre.

(CNRS Editions et EDP Sciences, février 2005, 415 pages, 39€)

Thibault Damour, professeur à L’Institut des Hautes Etudes Scientifiques de Bures/ Yvette (notre Institute for Advanced Studies de Princeton, celui où Einstein a résidé de 1933 jusqu’à sa mort), est un des physiciens français spécialistes de la relativité générale, connu au niveau mondial. Il nous livre ici un livre très personnel, presque un roman, sans aucun formalisme mathématique, correspondant bien à son titre. On appréciera notamment la discussion (trop brève) sur la notion de temps chez Proust et Bergson, et leurs références à Einstein. Même si le style manque parfois d’unité avec des digressions, c’est un livre personnel et original, là aussi un effort de vulgarisation de la relativité par un de ses plus grands praticiens.

(Editions du Cherche-midi, 230 pages, 17€)

En complément de son livre sur la relativité de 1900 à 2000 (CNRS Editions, cf. supra), Jean Eisenstaedt, directeur de recherches à l’Observatoire de Paris, brosse ici une histoire de la relativité avant 1905. Il remet en lumière les travaux des astronomes newtoniens anglais, fondés sur la nature corpusculaire de la lumière (Michell et les corps obscurs en 1783,ancêtres des trous noirs, Cavendish en 1784 et la déflection des rayons lumineux,...). Toutes observations tombées dans l’oubli au XIX° siècle avec le triomphe de la théorie ondulatoire de Fresnel, mais la relativité d’Einstein viendra nous rappeler ces précurseurs, qui avaient eu les mêmes intuitions, dans un cadre conceptuel fort différent. La déflection de la lumière au voisinage du Soleil est calculée à la fin du XVIII° siècle à 0,875’’ d’arc par Cavendish et Soldner, et au double par Einstein, vérifié par Eddington lors de l’éclipse de 1919 (on peut regretter qu’Eisenstaedt ne rentre pas plus en détail dans ces calculs assez simples). L’auteur nous rappelle aussi les intéressantes expériences d’Arago sur la lumière (voir www.arago.science.gouv.fr) . Un livre bien documenté sur un volet méconnu de l’histoire des sciences.

(Seuil « Science ouverte », janvier 2005 345 pages, 22€)

Nous voilà encore une fois dans le débat Einstein-Poincaré entretenu à loisir par un certain nombre d’auteurs (Auffray, Hladik, Leveugle). Ce livre étant le premier (1999) et ayant inspiré les autres auteurs qui s’auto citent, c’est celui-ci que nous avons choisi d’évoquer ici.
Certes l’apport de Poincaré est indiscutable sur les équations de la relativité, comme celui de Lorentz. Mais ce livre est loin de renseigner sur la relativité elle-même ; c’est un galimatias de commentaires- d’exégèses comme dirait l’auteur- sur les articles scientifiques et livres de vulgarisation de Poincaré, et sur les articles scientifiques d’Einstein.

A titre d’exemple citons une des phrases conclusives que nous n’avons pas comprise : La relativité généralisée a su accommoder les champs- électromagnétique et gravitationnel- mais elle a dû se contenter de traiter la matière sous forme d’une « soupe passée à la moulinette ». Ou encore page 204 : Pour Poincaré, en revanche, si le quantum fondamental est insécable, il l’est« au point de vue de la probabilité ».

Gageons que le génie d’Henri Poincaré n’a pas besoin de tels thuriféraires pour honorer sa mémoire et parler en son nom !

(Editions Le Pommier, mars 1999, 295 pages, 29 €)

Voilà un livre dont on est content qu’il soit un best-seller ! François de Closets, dont on connaît les talents de communicateur vers le grand public pour la science et la technologie, nous livre ici de manière complète l’épopée d’Einstein, les bons comme les mauvais côtés. Le débat Bohr-Einstein, la bombe atomique américaine y sont traités de manière originale et documentée. N’y cherchez pas d’explication sur les concepts scientifiques ou sur la façon dont la science a été ébranlée par les articles fondateurs de 1905 (relativité et quanta de lumière notamment), mais prenez-le comme un livre agréable et de bonne facture !

(Editions du Seuil, février 2004, 440 pages, 23 €)

Ce livre, cours de l’auteur à l’Ecole Polytechnique, est de haut niveau et réservé à ceux qui veulent approfondir mathématiquement les outils de la relativité. Il n’utilise toutefois pas l’algèbre tensorielle, et son approche est tout à fait intéressante en ce qui concerne les comparaisons des calculs relativistes et des calculs newtoniens (déflection des rayons lumineux par exemple). On appréciera aussi l’application numérique de l’effet de la relativité (en fait des deux théories) sur le GPS, ainsi que celle relative au troisième test de la relativité, l’expérience de Pound et Rebka en 1960. Ce livre bénéficie par ailleurs d’un bon rapport qualité/prix.

(Editions de l’Ecole Polytechnique, diffusion Ellipses, septembre 2002, 180 pages, 15 €)

Les dossiers de LA RECHERCHE, « L’héritage Einstein, un siècle de physique », n°18, février-avril 2005, 97 pages illustrées, 6,50€.
A signaler un article de haut niveau sur les vitesses supraluminiques (conformes à la théorie de la relativité), et une « webographie » fort intéressante sur la relativité.