Avec la diffusion récente des résultats de l'expérience LIGO sur la possible détection des ondes gravitationnelles, un lieu commun contraire à la réalité a été propagé dans le monde entier : la prédiction des ondes gravitationnelles serait le fait d'Albert Einstein en 1916 dans le cadre de la relativité générale. Or, déjà onze ans plus tôt, dans son article historique du 5 juin 1905 formulant la relativité restreinte, Henri Poincaré avait émis de manière très explicite cette prédiction :

http://www.academie-sciences.fr/pdf/dossiers/Poincare/Poincare_pdf/Poincare_CR1905.pdf

La prédiction des ondes gravitationnelles par Henri Poincaré est basée sur la nouvelle géométrie de l'espace-temps introduite avec la relativité restreinte. Dans le nouvel espace-temps, la vitesse de la lumière c n'était pas censée être seulement la vitesse critique de la lumière électromagnétique, mais une constante fondamentale caractérisant la géométrie de cet espace-temps. De ce fait, tout objet, interaction, force... devait respecter les mêmes contraintes que les ondes électromagnétiques, lumière comprise.

Poincaré prédit donc que la gravitation, sous toutes ses formes, doit se propager par des ondes se déplaçant à la vitesse de la lumière à l'instar des ondes électromagnétiques et de la lumière elle-même. Henri Poincaré, qui, comme Lorentz, connaissait bien la cinématique relativiste dont les deux auteurs avaient été à l'origine et qui dans le même article venait de formuler la relativité restreinte, savait pertinemment qu'un objet sans masse, pour avoir une énergie quelconque, devait nécessairement se déplacer à la vitesse de la lumière.

 Contre cette évidence, un pseudo-argument est parfois brandi : Poincaré n'aurait pas prédit le caractère quadrupolaire des ondes qui font actuellement l'objet d'une recherche par LIGO et VIRGO. Seule la relativité générale aurait amené une telle prédiction. C'est ignorer, tout simplement, que la nécessité d'une recherche des ondes gravitationnelles quadrupolaires était déjà évidente avec la gravitation de Newton lorsque Poincaré a formulé sa prédiction originale. La raison étant que les dipôles gravitationnels se trouvent directement associés à des quantités conservées (masse totale et moment angulaire du système) et ne peuvent pas, de ce fait, émettre des ondes gravitationnelles dipolaires.

 

On peut aisément comprendre la différence essentielle entre la gravitation et l'électromagnétisme, déjà avec la gravitation de Newton, en recherchant l'équivalent gravitationnel d'un moment dipolaire électrique d d'un système avec deux charges electriques de signe opposé, q et -q :

 d = q (r1 - r2)

r1 et r2 sont les vecteurs de position des deux charges. Son équivalent gravitationnel devrait forcément faire intervenir deux masses positives m1 et m2 , conduisant à une expression du type :

d (gravitationnel) = m1r1 + m2r2

qui, pour m1 = m2 et r1 = -r2 , aboutit tout simplement à d (gravitationnel) = 0. Pour d'autres valeurs de r1 et r2 , d (gravitationnel) s'avère être la masse totale du système (une quantité conservée, donc) fois son vecteur de position global.

De même, l'équivalent gravitationnel du moment dipolaire magnétique n'est autre que le moment angulaire total du système considéré. IL s'agit donc, à nouveau, d'une quantité conservée.

C'est cette situation qui, déjà avec la gravitation de Newton, s'oppose à l'émission d'ondes gravitationnelles dipolaires. Une évidence triviale que Poincaré ne pouvait en aucun cas ignorer, ayant travaillé pendant des années sur des questions autrement plus complexes dans le domaine de l'électromagnétisme. Et c'est cette impossibilité, pour les dipôles gravitationnels, d'émettre des ondes gravitationnelles dipolaires, qui impose la recherche expérimentale d'ondes gravitationnelles quadrupolaires.

Aucun besoin de la relativité générale pour aboutir à une telle conclusion, même si la relativité générale a rendu possible un calcul plus précis.

Henri Poincaré avait donc bien prédit, dès juin 1905, l'existence des ondes gravitationnelles, y compris quadrupolaires et sachant pertinemment que la recherche de ces dernières était nécessaire sur le plan expérimental.

 

Voir aussi, à ce sujet, mes articles :

Henri Poincaré predicted gravitational waves in 1905

Henri Poincaré Predicted The Existence Of Gravitational Waves As Early As June 5, 1905

et du collectif Indépendance des Chercheurs :

Ondes gravitationnelles, Poincaré, LIGO, CNRS... (I)

Ondes gravitationnelles, Poincaré, LIGO, CNRS... (II)

Henri Poincaré et la prédiction des ondes gravitationnelles

 

Luis Gonzalez-Mestres

 

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