Éclairages sur la relativité Section section-0021

On many physicists and astronomers this argument makes no impression. Experience alone can finally decide which of the two possibilities is realised in nature. How can experience furnish an answer? At first it might seem possible to determine the mean density of matter by observation of that part of the universe which is accessible to our perception. This hope is illusory. The distribution of the visible stars is extremely irregular, so that we on no account may venture to set down the mean density of star-matter in the universe as equal, let us say, to the mean density in the Milky Way. In any case, however great the space examined may be, we could not feel convinced that there were no more stars beyond that space. So it seems impossible to estimate the mean density. But there is another road, which seems to me more practicable, although it also presents great difficulties. For if we inquire into the deviations shown by the consequences of the general theory of relativity which are accessible to experience, when these are compared with the consequences of the Newtonian theory, we first of all find a deviation which shows itself in close proximity to gravitating mass, and has been confirmed in the case of the planet Mercury. But if the universe is spatially finite there is a second deviation from the Newtonian theory, which, in the language of the Newtonian theory, may be expressed thus: - The gravitational field is in its nature such as if it were produced, not only by the ponderable masses, but also by a mass-density of negative sign, distributed uniformly throughout space. Since this factitious mass-density would have to be enormously small, it could make its presence felt only in gravitating systems of very great extent.

Cet argument ne fait aucune impression sur nombre de physiciens et d’astronomes. L’expérience seule peut décider en dernier ressort laquelle des deux possibilités se réalise dans la nature. Comment l’expérience peut-elle fournir une réponse ? Il pourrait d’abord sembler possible de déterminer la densité moyenne de la matière en observant la partie de l’univers accessible à notre perception. Cet espoir est illusoire. La distribution des étoiles visibles est extrêmement irrégulière, de sorte que nous ne pouvons en aucun cas nous risquer à considérer la densité moyenne de la matière stellaire dans l’univers comme égale, par exemple, à la densité moyenne dans la Voie lactée. Quoi qu’il en soit, aussi vaste que puisse être l’espace examiné, nous ne pourrions avoir la certitude qu’il n’existe pas d’autres étoiles au-delà. Il paraît donc impossible d’évaluer la densité moyenne. Mais il existe une autre voie, qui me semble plus praticable, bien qu’elle présente elle aussi de grandes difficultés. Si nous examinons les déviations que présentent les conséquences accessibles à l’expérience de la théorie de la relativité générale par rapport aux conséquences de la théorie newtonienne, nous trouvons tout d’abord une déviation qui se manifeste au voisinage immédiat d’une masse gravitationnelle et qui a été confirmée dans le cas de la planète Mercure. Mais si l’univers est spatialement fini, il existe une seconde déviation par rapport à la théorie newtonienne, qui peut s’exprimer ainsi dans le langage de cette dernière : le champ gravitationnel est par nature tel qu’il serait s’il était produit non seulement par les masses pondérables, mais aussi par une densité de masse de signe négatif, uniformément répartie dans tout l’espace. Puisque cette densité de masse fictive devrait être extrêmement faible, elle ne pourrait manifester sa présence que dans des systèmes gravitationnels de très grande étendue.