Bienheureux échec

Le temps, en effet, ne s’écoule pas partout de la même manière, plus vite en altitude, plus lentement au niveau de la mer. Même si nous ne nous en rendons pas compte, cette différence est cependant mesurable avec des horloges de grande précision. Ainsi, en 2010, des chercheurs du NST (l’institut américain des normes et de la technologie) étaient parvenus à mesurer la différence d’écoulement du temps entre 2 marches d’escalier (33 cm). Verdict: 90 milliardièmes de seconde de différence sur une vie de 79 ans ! Cette variation du temps est une intuition géniale (une de plus) que l’on doit à Einstein lorsqu’il s’est mis à étudier la gravité. Et a imaginé que 2 masses s’attirent en agissant graduellement l’une l’autre sur ce qui existe entre elles. Et qu’y-a-t-il entre une étoile et une de ses planètes par exemple ? L’espace et le temps. Donc la gravitation agit sur l’un comme sur l’autre. Chaque corps modifie l’espace et le temps autour de lui (il courbe l’espace-temps); chaque masse ralentit le temps dans son voisinage, phénomène qui dépend notamment de la distance qui sépare les 2 masses. Et lorsque ce «corps» est une étoile ou une planète, cela compte. La terre ralentit donc le temps davantage en plaine qu’en montagne puisque les sommets sont «plus loin» du centre de notre planète que le bord de mer. Et davantage au rez-de-chaussée qu’au dernier étage d’un immeuble. Pour vieillir moins vite, il faut vivre en bord de mer !

Notons aussi que le ralentissement du temps influe sur le mouvement des corps; c’est même ce qui les fait tomber les uns vers les autres (et nous maintient à la surface de la Terre !). Là où le temps s’écoule uniformément (dans l’espace loin de toute attraction d’un corps ou d’un autre), les objets ne «tombent» pas.

On voit de suite que la vérification expérimentale de l’intuition d’Einstein demande de franchir 2 obstacles: il faut mesurer le temps de manière très précise (il faut des horloges d’une grande précision) et il faut arriver à synchroniser au moins 2 de ces horloges de manière la plus parfaite possible. Deux obstacles franchis aujourd’hui, notamment grâce à la précision des horloges atomiques. Et, tout aussi intuitivement, on se dit que si on veut obtenir une mesure de la différence de temps la plus précise possible, il est sans doute plus simple de le faire avec des horloges très éloignées l’une de l’autre (même si, on l’a vu, il est aujourd’hui possible d’établir une différence d’une marche d’escalier à une autre). En physique, on dit que chaque horloge a son «temps propre»; on ne décrit pas comment les choses évoluent «dans le temps» mais bien comment elles évoluent dans leur temps (propre) et comment ces temps évoluent les uns par rapport aux autres.

Les chercheurs français ont donc comparé le temps donné par les horloges embarquées sur les satellites et celles situées dans leur laboratoire (1). Un tel test avait déjà été réalisé auparavant, en 1976 avec une sonde de la NASA, Gravity Probe, lancée à 10 000 km d’altitude. Tests qui avaient confirmé la théorie d’Einstein, comme d’ailleurs tous les autres dans la suite. Ici, l’expérience est encore plus fine car la distance des satellites à la Terre varie puisqu’ils ne sont pas sur une orbite circulaire. Donc, lorsque le satellite s’éloigne, on doit constater que le temps s’écoule plus vite et à l’inverse, lorsqu’il se rapproche de la Terre, le temps ralentit. Faut-il préciser que c’est bien ce que les scientifiques ont observé, avec une précision 5 fois supérieure au test de Probe ?