Équation d'Einsteinvignette|Équation sur un mur à Leyde. L’'équation d'Einstein ou équation de champ d'Einstein' (en anglais, Einstein field equation ou EFE), publiée par Albert Einstein, pour la première fois le , est l'équation aux dérivées partielles principale de la relativité générale. C'est une équation dynamique qui décrit comment la matière et l'énergie modifient la géométrie de l'espace-temps. Cette courbure de la géométrie autour d'une source de matière est alors interprétée comme le champ gravitationnel de cette source.
Champ gravitationnelEn physique classique, le champ gravitationnel ou champ de gravitation est un champ réparti dans l'espace et dû à la présence d'une masse susceptible d'exercer une influence gravitationnelle sur tout autre corps présent à proximité (immédiate ou pas). L'introduction de cette grandeur permet de s'affranchir du problème de la médiation de l'action à distance apparaissant dans l'expression de la force de gravitation universelle.
Constante gravitationnelleEn physique, la constante gravitationnelle, aussi connue comme la constante universelle de gravitation, notée , est la constante de proportionnalité de la loi universelle de la gravitation d'Isaac Newton. Cette constante physique fondamentale apparaît dans des lois de l'astronomie classique qui en découlent (gravité à la surface d'un corps céleste, troisième loi de Kepler), ainsi que dans la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein.
Relativité généraleLa relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation, c'est-à-dire qu'elle décrit l'influence de la présence de matière, et plus généralement d'énergie, sur le mouvement des astres en tenant compte des principes de la relativité restreinte. La relativité générale englobe et supplante la théorie de la gravitation universelle d'Isaac Newton qui en représente la limite aux petites vitesses (comparées à la vitesse de la lumière) et aux champs gravitationnels faibles.
Alternatives to general relativityAlternatives to general relativity are physical theories that attempt to describe the phenomenon of gravitation in competition with Einstein's theory of general relativity. There have been many different attempts at constructing an ideal theory of gravity. These attempts can be split into four broad categories based on their scope. In this article, straightforward alternatives to general relativity are discussed, which do not involve quantum mechanics or force unification.
Vacuum solution (general relativity)In general relativity, a vacuum solution is a Lorentzian manifold whose Einstein tensor vanishes identically. According to the Einstein field equation, this means that the stress–energy tensor also vanishes identically, so that no matter or non-gravitational fields are present. These are distinct from the electrovacuum solutions, which take into account the electromagnetic field in addition to the gravitational field.
Tests expérimentaux de la relativité généraleLa relativité générale a la réputation d'être une théorie fortement mathématique, qui n'était pas fondée au départ sur des observations. Cependant, même si ses postulats ne sont pas directement testables, elle prédit de nombreux effets observables de déviations par rapport aux théories physiques qui ont précédé. Cette page expose donc les tests expérimentaux de la relativité générale. L'avance du périhélie de Mercure, la courbure des rayons lumineux et le décalage vers le rouge sont les trois tests classiques de la relativité générale qui ont été proposés par Einstein lui-même.
Gravitational potentialIn classical mechanics, the gravitational potential at a point in space is equal to the work (energy transferred) per unit mass that would be needed to move an object to that point from a fixed reference point. It is analogous to the electric potential with mass playing the role of charge. The reference point, where the potential is zero, is by convention infinitely far away from any mass, resulting in a negative potential at any finite distance.
Geodesics in general relativityIn general relativity, a geodesic generalizes the notion of a "straight line" to curved spacetime. Importantly, the world line of a particle free from all external, non-gravitational forces is a particular type of geodesic. In other words, a freely moving or falling particle always moves along a geodesic. In general relativity, gravity can be regarded as not a force but a consequence of a curved spacetime geometry where the source of curvature is the stress–energy tensor (representing matter, for instance).
Histoire de la relativité généraleLes premières idées pour intégrer la gravitation à la relativité datent de 1905, date où la relativité restreinte est née. Henri Poincaré, Albert Einstein et bien d'autres ont fait des propositions pour cela. En 1915, Einstein et David Hilbert publient chacun un article proposant l'actuelle théorie de la relativité générale. L’âge d'or de la relativité générale (de l'anglais : Golden age of general relativity) ou la renaissance de la relativité généraleClifford M. Will, La Renaissance de la relativité générale, dans Raymond A.
Lambdavacuum solutionIn general relativity, a lambdavacuum solution is an exact solution to the Einstein field equation in which the only term in the stress–energy tensor is a cosmological constant term. This can be interpreted physically as a kind of classical approximation to a nonzero vacuum energy. These are discussed here as distinct from the vacuum solutions in which the cosmological constant is vanishing. Terminological note: this article concerns a standard concept, but there is apparently no standard term to denote this concept, so we have attempted to supply one for the benefit of Wikipedia.
Théorie de la relativitévignette|Formule de la théorie de la relativité d'Albert Einstein. L'expression théorie de la relativité renvoie le plus souvent à deux théories complémentaires élaborées par Albert Einstein et Mileva Marić : la relativité restreinte (1905) et la relativité générale (1915). Ce terme peut aussi renvoyer à une idée plus ancienne, la relativité galiléenne, qui s'applique à la mécanique newtonienne. En 1905, le physicien allemand Max Planck utilise l'expression « théorie relative » (Relativtheorie), qui met l'accent sur l'usage du principe de relativité.
Exact solutions in general relativityIn general relativity, an exact solution is a solution of the Einstein field equations whose derivation does not invoke simplifying assumptions, though the starting point for that derivation may be an idealized case like a perfectly spherical shape of matter. Mathematically, finding an exact solution means finding a Lorentzian manifold equipped with tensor fields modeling states of ordinary matter, such as a fluid, or classical non-gravitational fields such as the electromagnetic field.
Principe de relativitéLe principe de relativité affirme que les lois physiques s'expriment de manière identique dans tous les référentiels inertiels : les lois sont « invariantes par changement de référentiel inertiel ». Cela implique que pour deux expériences préparées de manière identique dans deux référentiels inertiels, les mesures faites sur l'une et l'autre dans leur référentiel respectif sont identiques : si je laisse tomber une balle, je constate la même trajectoire, que je réalise l'expérience sur le quai d'une gare ou dans un train en mouvement rectiligne uniforme.
Approximation des champs faiblesL'approximation des champs faibles en relativité générale est utilisée pour décrire les champs gravitationnels loin de la source de la gravité. Elle permet de retrouver les lois de la gravitation de Newton. Dans cette approximation, on suppose qu'on peut écrire la métrique de l'espace-temps () sous la forme où est la métrique de Minkowski, est la déviation (faible) par rapport à cette dernière et une constante réelle non nulle.
Lagrangien (théorie des champs)La théorie lagrangienne des champs est un formalisme de la théorie classique des champs. C'est l'analogue de la théorie des champs de la mécanique lagrangienne. La mécanique lagrangienne est utilisée pour analyser le mouvement d'un système de particules discrètes chacune ayant un nombre fini de degrés de liberté. La théorie lagrangienne des champs s'applique aux continus et aux champs, qui ont un nombre infini de degrés de liberté.
Équation du mouvementL'équation du mouvement est une équation mathématique décrivant le mouvement d'un objet physique. En général, l'équation du mouvement comprend l'accélération de l’objet en fonction de sa position, de sa vitesse, de sa masse et de toutes variables affectant l'une de celles-ci. Cette équation est surtout utilisée en mécanique classique et est normalement représentée sous la forme de coordonnées sphériques, coordonnées cylindriques ou coordonnées cartésiennes et respecte les lois du mouvement de Newton.
Variété d'EinsteinLes 'variétés d'Einstein' sont un concept de géométrie différentielle et de physique théorique, étroitement relié à l'équation d'Einstein de la relativité générale. Il s'agit de variétés riemanniennes ou pseudo-riemanniennes dont la courbure de Ricci est proportionnelle à la métrique. Elles forment donc des solutions de l'équation d'Einstein dans le vide, avec une constante cosmologique non nécessairement nulle, mais sans se limiter au cadre de la géométrie lorentzienne utilisé en relativité générale, qui postule trois dimensions d'espace et une dimension de temps.
Schwarzschild geodesicsIn general relativity, Schwarzschild geodesics describe the motion of test particles in the gravitational field of a central fixed mass that is, motion in the Schwarzschild metric. Schwarzschild geodesics have been pivotal in the validation of Einstein's theory of general relativity. For example, they provide accurate predictions of the anomalous precession of the planets in the Solar System and of the deflection of light by gravity. Schwarzschild geodesics pertain only to the motion of particles of masses so small they contribute little to the gravitational field.
Introduction aux mathématiques de la relativité généraleLes mathématiques de la relativité générale sont complexes. Dans la théorie du mouvement de Newton, la longueur d'un objet et la vitesse à laquelle le temps s'écoule restent constantes même lorsque l'objet accélère. Cela signifie que de nombreux problèmes de mécanique newtonienne peuvent être résolus uniquement en utilisant l'algèbre. Mais en relativité, la longueur d'un objet et la vitesse à laquelle le temps s'écoule changent sensiblement à mesure que la vitesse de l'objet se rapproche de la vitesse de la lumière.
