Geometry and Experience, French Translation Section section-0010

Beaucoup de physiciens et d’astronomes ne se laissent pas impressionner par cet argument. En fin de compte ce n’est que l’expérience qui peut effectivement décider laquelle de ces possibilités est réalisée dans la nature. Mais comment l’expérience peut-elle fournir une réponse ? On pourrait d’abord croire que la densité moyenne de la matière pourrait être déterminée par l’observation de cette partie de l’Univers qui est accessible à notre perception. Cet espoir est trompeur. La distribution des étoiles visibles est extrêmement irrégulière, de sorte que nous n’avons nullement le droit de considérer la densité moyenne de la matière stellaire dans l’Univers comme étant égale à la densité moyenne de la Voie lactée. On pourrait d’ailleurs toujours soupçonner - quelque grand que soit l’espace exploré - qu’en dehors de cet espace il n’existe plus d’étoiles. Une estimation de la densité moyenne semble par conséquent être exclue. Mais il y a encore un autre chemin, qui me semble être plus praticable, bien qu’il présente lui aussi de grandes difficultés. Si, en effet, on demande quels sont les écarts que présentent les conséquences de la théorie de la relativité générale, qui sont accessibles à l’expérience astronomique, en face de celles de la théorie newtonienne, on constate tout d’abord un écart qui se fait sentir dans une grande proximité de la masse gravitante, comme on a pu l’observer à propos de la planète Mercure. Pour le cas où l’Univers serait spatialement fini, il existe encore un autre écart de la théorie newtonienne, qu’on peut exprimer dans le langage de cette dernière de la façon suivante : Le champ de gravitation est ainsi constitué qu’on dirait qu’en outre des masses pondérables une densité de masse de signe négatif, qui est distribuée également dans l’espace, concourt encore à sa production. Mais comme cette densité de masse fictive devrait être infiniment petite, elle ne pourrait se faire sentir que dans des systèmes gravitants de très grande dimension.

Many physicists and astronomers are not impressed by this argument. In the final analysis, only experience can actually decide which of these possibilities is realized in nature. But how can experience provide an answer? One might at first suppose that the mean density of matter could be determined by observing that part of the universe accessible to our perception. This hope is deceptive. The distribution of the visible stars is extremely irregular, so we are by no means entitled to regard the mean density of stellar matter in the universe as equal to the mean density of the Milky Way. Moreover, however large the region explored, one could always suspect that no more stars exist beyond it. An estimate of the mean density therefore seems to be ruled out.

But there is another path, which seems to me more practicable, although it too presents great difficulties. If we ask how those consequences of the general theory of relativity that are accessible to astronomical experience differ from the consequences of Newtonian theory, we first find a deviation that becomes perceptible very near the gravitating mass, as has been observed in the case of the planet Mercury. If the universe were spatially finite, there would be another deviation from Newtonian theory, which may be expressed in the language of that theory as follows: the gravitational field is constituted as though, in addition to ponderable masses, a uniformly distributed mass density of negative sign also contributed to its production. But since this fictitious mass density would have to be infinitesimally small, it could become perceptible only in gravitating systems of very great dimensions.