Au cours du XIXème siècle, il devenait de plus en plus évident que la
lumière était formée d'ondes (expérience des doubles fentes de Thomas Young en 1801; travaux d'Augustin Fresnel sur l'optique
ondulatoire de 1814 à 1827; description de la lumière comme une onde électromagnétique par Clerk Maxwell en 1860).
Il allait donc aussi de soi que matière et rayonnements baignaient dans un milieu idéal, appelé éther et permettant la propagation de ces rayonnements. Michelson et Morley ont tenté en 1887 une expérience visant à mesurer le déplacement de la Terre dans l'éther. Ils ont construit un interféromètre, un dispositif formé de deux bras égaux et perpendiculaires parcourus par deux rayons lumineux issus d'une même source. Leur hypothèse était que si l'appareil se déplaçait, solidairement avec la Terre, dans une direction de l'espace, les rayons lumineux, solidaires eux de l'éther, ne se propageraient pas à la même vitesse dans les deux bras, et présenteraient un décalage de phase lors de leur réunion. On pourrait alors observer des franges d'interférence.
L'expérience, répétée plusieurs fois avec des précisions toujours croissantes n'a donné aucun résultat, ni à l'époque,
ni plus tard; la dernière en date est celle de Stephan Schiller à l'Institut de physique expérimentale de Düsseldorf en 2003. Il n'en reste pas moins que, récemment, certains auteurs ont pensé pouvoir prouver, dans certaines conditions, une différence de marche de la lumière entre les deux bras de l'interféromètre; ils proposent de refaire l'expérience une fois de plus. (Catching the cosmic Wind - New Scientist, 2 April 2005, Vol 186- N°2493)
La communauté scientifique, frappée par cette absence de résultat, a tout de suite discuté les explications
possibles et formulé des hypothèses. Lorentz et Poincaré ont proposé des équations de mouvement où la vitesse de la
lumière était traitée comme une limite infranchissable. En 1905, Einstein, reprenant ces travaux, publie une série
d'articles fondateurs de la Relativité restreinte. Cette théorie explique ces résultats négatifs par une contraction de l'espace et un ralentissement du temps dans le sens du mouvement et selon la vitesse. Le bras de l'interféromètre se contracte dans le sens du mouvement, ce qui fait que le rayon lumineux qui le parcourt, et dont l'expérimentateur voulait mesurer le ralentissement, trouve un trajet plus court. Cette modification des instruments de mesure fait que quelque soit l'observateur et son mouvement, il trouvera toujours pour la lumière la même vitesse.
D'autre part, Einstein affirme dans son préambule, "On verra que l'introduction d'un "éther lumineux" devient superflue"; les scientifiques s'empressent d'interpréter : "l'éther n'existe pas". Ce qui est devenu au XXème siècle un dogme intangible, malgré les dénégations d'Einstein lui-même; en 1920 par exemple :"L'hypothèse de l'éther comme telle ne contredit pas la théorie de la relativité restreinte" (L'éther et la théorie de la Relativité, Conférence faite à l'Université de Leyde le 5 mai 1920 p.7,in Jacques Gabay 1994).
Mais la Science n'arrête pas son développement pour autant. Au début du XXème siècle des expériences confirment la nature ondulatoire, non seulement
de la lumière, mais aussi de la matière. Louis de Broglie, dans sa thèse de 1924, établit l'équation générale :
hν = mc2
A la suite de cela, la Mécanique Quantique se développe et doit ses succès à des
équations qui traitent la matière comme des ondes; mais elle ne semble pas se poser la question : dans quoi peuvent bien vibrer ces ondes ? Et le dogme de l'inexistence de l'éther tient toujours bon.
A l'issu de ce bref rappel historique, nous pouvons revenir à l'origine,
c'est à dire à l'expérience de Michelson et Morley.
- Les bras de l'interféromètre sont faits de matière, donc comme nous venons de le voir, d'ondes.
Si l'éther existe, matière et lumière, en mouvement dans cet éther, sont soumis aux mêmes contraintes de sa part.
Les bras de l'interféromètre se déforment exactement de la même manière que les rayons lumineux qui les
parcourent. Dans le sens du mouvement, le bras raccourcit. Il n'y a
donc pas de différence de marche entre les rayons lumineux. Et l'expérience est forcément négative.
Dès 1893, FitzGerald puis Lorentz ont avancé une telle explication, mais elle n'a
par été retenue. Nous pouvons la reprendre maintenant avec plus de force, étayée par la considération
que la matière est faite d'ondes. C'est un point fondamental de notre théorie
: ce qui se contracte, c'est la matière,
formée d'ondes; elle le fait parce que ces ondes, vers l'avant de leur mouvement, se resserrent, comme le fait
tout train d'ondes émis par une source en déplacement; ou comme le ressent un récepteur en déplacement par rapport à une onde.
C'est un phénomène physique parfaitement expliqué et mesuré; il ne s'agit plus de mystérieuses
modifications de l'espace et du temps en fonction de la vitesse comme le laisse entendre la Relativité restreinte.
Contrairement aux conclusions qui ont été faites, l'expérience de Michelson et
Morley ne prouve pas, ni ces modifications de l'espace et du temps, ni l'inexistence de l'éther, mais bien l'identité de nature,
ondulatoire, entre la lumière et la matière.
Quant à l'éther, on ne peut toujours rien dire, sauf qu'il faut bien un milieu pour que ces ondes vibrent et se propagent.
Un milieu idéal sur lequel nous aurons l'occasion de revenir ; nous serons éclairés par ce que nous avons déjà traité : la nature ondulatoire de la matière et comment elle se comporte en déplacement.
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