Le premier exemple d'unification en physique est celui de la
théorie de la gravitation universelle de Newton. Avant lui, on
distinguait deux types de gravité: terrestre et céleste. La
gravité terrestre était tenue responsable de la chute libre
des corps, étudiée par Galilée (1638) tandis que la
gravité céleste régissait le mouvement des
planètes autour du soleil qui obéissent aux trois lois de Kepler
(1604, 1605 et 1618).
Newton (1687) a compris que ces deux phénomènes, a priori
distincts, sont des manifestations d'une même interaction: la gravitation
"universelle". Ils les a unifiés, c'est à dire qu'il a
montré qu'ils sont régis par les mêmes équations.
L'intérêt d'une unification est multiple.
Tout d'abord, il permet de comprendre les phénomènes
relevant des deux domaines précédemment distincts. C'est le
cas des marées océaniques qui sont le résultat des
actions de la gravité terrestre d'une part, des gravités
lunaires et solaires d'autre part.
Par ailleurs, la théorie unifiée est plus précise,
plus fiable, plus fondamentale que ces prédécesseurs.
La découverte de Neptune (1846) est un bon exemple de la confiance
que l'on peut avoir dans la théorie de Newton.
L'observation des mouvements d'Uranus -dernière planète
visible- a révélé des irrégularités non
prévues par la théorie. Plutot que de modifier la
théorie, l'astronome et mathématicien Le Verrier a
émis l'hypothèse qu'une planète inconnue est
responsable de ces irrégularités: c'est un nouvel exemple de
la méthode de la "case blanche" utilisée par Mendeleiev! En
utilisant la théorie de Newton, Le Verrier a pu calculer les
mouvements de cette planète et indiquer sa position ce qui a permis
sa découverte immédiate, malgré sa faible
luminosité.
Malgré ses succès, la theorie de Newton n'a jamais permis
d'expliquer le mouvement de précession de l'orbite de Mercure,
indiquant une limite de validité. La solution à ce
problème est venue, non pas d'une unification mais d'une
théorie de la gravitation véritablement, conceptuellement
nouvelle. Dans cette théorie, la relativité
générale due à Einstein (1915), la gravitation n'est
plus vue comme une force entre objets massifs mais est codée dans
les propriétés géométriques de l'espace-temps
déformé par ces mêmes objets. Cette théorie permet
d'expliquer le comportement de Mercure et la déviation des rayons
lumineux, de comprendre l'expansion de l'univers. Elle prévoit
aussi l'existence d'ondes gravitationnelles dont l'observation est le but
de l'expérience VIRGO à laquelle participe une équipe
du LAPP.
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