Force de gravité: qu’est-ce que c’est? Comment ça marche? Comment agit-elle?
Obi-Wan Kenobi pense que la force maintient la galaxie unie. On peut en dire autant de la gravité. En effet, la force de gravité nous permet de marcher sur la Terre, à la Terre de tourner autour du Soleil et au Soleil de tourner autour du trou noir supermassif qui se trouve au centre de notre galaxie. Comment comprendre la gravité? C'est ce que nous allons expliquer dans cet article.
Mais, disons tout de suite que vous ne trouverez pas ici de réponse universelle à la question « Qu’est-ce que la gravité ».
Parce qu’elle n’existe tout simplement pas ! La gravité est l’un des phénomènes les plus mystérieux sur lesquels les scientifiques s’interrogent et qu’ils ne parviennent toujours pas à expliquer. Les hypothèses et les opinions sont nombreuses. Il existe plus d’une douzaine de théories sur la gravité et nous examinerons les plus intéressantes mais surtout les plus reconnues par le monde scientifiques.
Force de gravité: qu’est-ce que c’est?
Commençons par le commencement, en essayant de définir plus en détail ce qu’est la force de gravité.
La force de gravité est l’une des quatre interactions fondamentales connues de la matière et peut également être appelée « gravitation » ou « interaction gravitationnelle ».
Dans son sens le plus strict, la gravité terrestre est la force qui attire les objets qui entourent notre planète vers son centre, tout comme la force qui fait tomber les objets. Elle est également à l’origine de l’orbite des planètes autour du soleil.
Même si elles sont très éloignées du soleil, les planètes sont toujours attirées par sa masse énorme. En fait, pour dire les choses de manière schématique, la force de gravité désigne la force d’attraction qui s’exerce entre deux objets de masse. Plus la masse d’un corps est importante, plus la force qu’il exerce sur l’autre est grande. Mais donnons un exemple concret: la Terre grâce à la force de gravitation universelle attire à elle tous les corps qui se trouvent à sa surface, un effet dont nous, humains faisons l’expérience tous les jours de notre vie…
En réalité, chaque être vivant exerce également une force sur la Terre, mais comme notre masse est infiniment plus petite que celle de notre planète, l’effet perçu n’a quasi aucune importance. Pour mieux comprendre ce qu’est la force de gravité, nous devons en fait prendre en compte deux facteurs principaux, à savoir l’intensité et la direction. Comme nous l’avons déjà mentionné, l’intensité de la force gravitationnelle est directement liée à la masse des corps impliqués dans l’interaction. Par ailleurs, la force de gravité est toujours dirigée vers le centre de masse du corps et correspond donc à la verticale du lieu.
Aujourd’hui, nous savons que la gravité est une force relativiste, c’est-à-dire qu’elle est influencée par la courbure de l’espace-temps.
Cette théorie a été développée par le scientifique allemand Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale, qui fournit une explication plus complète de la gravité que la loi de la gravitation universelle de Newton. Toujours est-il, la force de gravité joue un rôle important dans notre vie quotidienne et il est difficile de réaliser à quel point elle est faible. Lorsque nous soulevons une épingle avec un petit aimant, par exemple, la force électromagnétique de l’aimant est supérieure à l’attraction gravitationnelle de la planète entière!
Certaines théories supposent que cette faiblesse provient du fait que la gravité se « dissipe » dans d’autres dimensions, mais il est difficile d’avoir une explication vérifiable sans développer au préalable une théorie quantique de la gravité.
Force de gravité: comment ça marche?
La force de gravité est générée par la présence de masse ou d’énergie dans l’espace-temps. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, la masse et l’énergie courbent l’espace-temps autour d’elles, créant une sorte de « dépression » dans l’espace-temps lui-même.
Oui, on comprend donc que la force de gravité se manifeste par une attraction entre les masses ou les énergies qui génèrent la courbure de l’espace-temps. Cela signifie que tout objet doté d’une masse ou d’une énergie, de la petite particule subatomique à l’étoile géante, exerce une force gravitationnelle sur d’autres objets dotés d’une masse ou d’une énergie.
La force de gravité: selon la mécanique relativiste et quantique
Selon la mécanique relativiste, la force de gravité est le résultat de la déformation de l’espace-temps. La mécanique relativiste d’Einstein a rompu avec la théorie de Newton dans certains domaines, notamment ceux qui s’appliquent aux considérations spatiales.
L’univers entier étant en mouvement, les lois classiques perdent leur validité dans la distance entre les étoiles et il n’y a pas de point de référence universel et stable. Selon la mécanique relativiste, la gravité n’existe pas seulement en raison de l’interaction entre deux objets massifs lorsqu’ils sont proches l’un de l’autre, mais en raison de la déformation géométrique de l’espace-temps causée par la masse stellaire. Cela signifie que la gravité peut même influencer le temps.
Actuellement, il n’existe pas de théorie quantique de la gravité. En effet, la physique des particules subatomiques dont traite la physique quantique est très différente des étoiles très massives et de la théorie de la gravité qui relie deux mondes (quantique et relativiste).
Des théories ont été proposées pour tenter d’y parvenir, telles que la gravité quantique à boucles, la théorie des supercordes ou la théorie de la quantité de torsion. Cependant, aucune d’entre elles ne peut être vérifiée.
Force de gravité: comment agit-elle?
Contrairement à l’électromagnétisme, la force de gravité est un phénomène qui n’agit que dans un sens: elle attire.
Mais, il est possible de contrebalancer la force de gravité par d’autres forces: c’est ce que nous faisons par exemple chaque fois que nous soulevons quelque chose, et c’est particulièrement spectaculaire si la force opposée est l’électromagnétisme invisible (comme lorsqu’un objet flotte au-dessus d’un aimant). Toutefois, ce n’est pas de l’anti-gravité.
A l’heure actuelle, nous ne connaissons pas non plus de moyen de se protéger de la force de gravité: elle agit en traversant tout. En fait, si nous pouvions arrêter la gravité, nous pourrions construire une machine à mouvement perpétuel et produire de l’énergie gratuite. Autrement dit, la seule petite probabilité de découvrir l’antigravité vient de la possibilité que l’antimatière soit repoussée par la matière ordinaire.
