Principe de relativité

Son invention par Galilée [modifier] Au début du XVIIe siècle, alors que Descartes constate et formule le principe d'inertie (la vitesse rectiligne d'un corps reste inchangée, à moins qu'il n'y ai intervention extérieure), son aîné de 32 ans, Galilée, disserte sur la vitesse d'un corps relative à l'observateur : le mouvement est comme nul dit-il1. C'est-à-dire que les résultats d'une expérience ne changent pas qu'elle se passe sur la terre ferme ou dans la cabine d'un bateau navigant sans heurt ni ballotage (bref : à vitesse uniforme) entre Venise et la Syrie. En langage moderne : « le mouvement est comme nul », avec « le mouvement » = mouvement uniforme (inertiel) du bloc expérience+observateur, et « est comme nul » = n'a aucun effet sur l'expérience observée. Outre que cette pensée se présente comme une constatation idéalisée d'expériences accessibles au lecteur du 17ème siècle, c'est aussi une théorisation de la physique car elle émet une généralité sur toute expérience, permettant entre autres de discuter de manière nouvelle des systèmes de Ptolémée et Copernic. Une particularité aujourd'hui difficile à concevoir : pour Galilée, le véritable mouvement inertiel n'est pas rectiligne mais est circulaire (un grand cercle du globe terrestre)2 Il est à remarquer qu'en toute rigueur l'additivité des vitesses ne découle pas du seul principe de relativité de Galilée. Jusqu'à Einstein, il paraitra évident à tous que l'additivité des vitesses est la seule méthode de calcul possible. Outre les questions de mouvements relatifs discutées par Galilée, une des premières utilisations d'un référentiel fictif (non représenté dans l'expérience par un corps quelconque) peut être attribuée à Christiaan Huygens, dans son ouvrage de Motu corporum ex percussione3. Ayant pris conscience en 1652 des erreurs de Descartes sur les lois des chocs, il conçoit un repère mobile par rapport auquel on fait une expérience. Cherchant quelles sont les vitesses de deux corps identiques après un choc, alors qu'initialement le premier corps se déplace à la vitesse V et le second à la vitesse V' par rapport au sol, il imagine un observateur se déplaçant à la vitesse (V+V')/2. Cet observateur voit les deux corps se rapprocher à la vitesse (V-V')/2, se heurter, et, étant de même masse, s'éloigner avec la même vitesse. Revenant au référentiel terrestre, Huygens en conclut qu'après le choc, les deux corps ont échangé leur vitesse.