Sur l'électrodynamique des corps en mouvement est un article d'Albert Einstein publié sous le titre en par le journal Annalen der Physik. Ces trente pages sont célèbres en physiqueConsulter par exemple :

car elles posent les bases théoriques de ce qui sera appelé la « relativité restreinte », l'une des théories majeures de la physique du . Plusieurs savants ont publié des articles et des ouvrages qui annoncent cette théorie, notamment Henri Poincaré et Hendrik Lorentz, mais aucun scientifique de premier plan n'est parvenu à écarter la notion d'éther luminifère. Einstein, cherchant à généraliser le principe de relativité galiléenne et des réponses à ses réflexions sur l'observation de la lumière, préfère mettre de l'avant deux postulats : (1) et (2)

La théorie ainsi exposée permet d'expliquer plusieurs observations, notamment l'induction électromagnétique et le résultat négatif de l'expérience de Michelson et Morley, que les théories antérieures ne peuvent expliquer de façon satisfaisante. La théorie remplace le temps absolu et l'espace absolu d'Isaac Newton par l'espace-temps absolu. Einstein démontre la contraction des longueurs et la dilatation du temps. C'est dans cet article qu'apparaît pour la première fois le paradoxe des jumeaux, mais Einstein utilise plutôt des horloges parfaitement synchronisées, qu'il déplace en pensée à des vitesses différentes.

Contexte

thumb|Portrait de Galilée vers 1605. Les travaux en dynamique de l'Italien Galilée (1564-1642) le mènent à la découverte du principe de la relativité galiléenne qui affirme qu'il est impossible de dire, sur la base d'expériences mécaniques réalisées à l'intérieur d'un système, si un corps est immobile ou suit un mouvement rectiligne uniforme. Dans son Dialogue, le savant affirme en effet qu'il . Ses adversaires, profitant de meilleures données astronomiques, lui opposent des calculs démontrant la validité du géocentrisme. Le savant, sévèrement critiqué à cause de son appui à l'héliocentrisme, voit donc sa théorie rejetée.

Vers 1784, le physicien anglais John Michell imagine que la lumière, composée de corpuscules selon la théorie contemporaine, peut être ralentie près d'étoiles massives Lettre expédiée à Henry Cavendish.. Les scientifiques pensent donc que la vitesse de la lumière peut s'additionner à celle de la source émettrice. Le physicien français François Arago, en 1806 puis en 1809-1810, tente de déterminer si cette vitesse varie en observant la lumière en provenance d'étoiles lointaines, puisque la Terre s'en rapproche et s'en éloigne pendant son parcours autour du Soleil. Il ne trouve aucune différence, ce qui l'amène à préférer la théorie ondulatoire du physicien français Augustin Fresnel au détriment de la théorie corpusculaire d'Isaac Newton. Cependant, Arago demande pourquoi son expérience échoue à mettre en évidence une différence dans la vitesse de la lumière. Fresnel réplique que la Terre entraîne partiellement un éther (il reprend donc une hypothèse de Christian Huygens). Cette hypothèse est cependant jugée peu convaincante. En effet, l'. La matière, l'espace et le temps présenteraient une et inconnue qui explique le de l'éther.

Vers le milieu du , le physicien écossais James Clerk Maxwell, après avoir étudié les expériences menées par le physicien et chimiste britannique Michael Faraday, démontre que la lumière est constituée d'ondes électromagnétiques. , où μ0 est la perméabilité magnétique et ε0 est la permittivité du vide.

Selon le physicien britannique Lord Kelvin en 1892, la L'expérience de Morley et deux tentatives ultérieures plus précises, notamment l'expérience de Michelson et Morley (dont les résultats sont publiés en 1887), ne parviennent pas à mettre en évidence l'éther luminifère. Le problème du corps noir sera étudié par le physicien allemand Max Planck, qui découvrira la quantification des interactions électromagnétiques, l'un des fondements de la physique quantique.

thumb|Hendrik Lorentz en 1902. En 1892, le physicien néerlandais Hendrik Lorentz essaie d'expliquer les résultats négatifs de l'expérience de Michelson et Morley en proposant que les corps en mouvement se contractent dans la direction du mouvement (le physicien irlandais George FitzGerald a déjà posé une telle hypothèse en 1889). En 1892 et 1895, le chercheur tente d'expliquer les phénomènes électromagnétiques issus des référentiels inertiels et qui se déplacent dans l'éther luminifère . Il découvre que le passage d'un référentiel à un autre référentiel inertiel est simplifié s'il fait usage d'une nouvelle variable qu'il appelle , qui dépend à la fois d'un temps dit universel et du lieu étudié. Le chercheur est ainsi capable d'expliquer l'aberration de la lumière et les résultats de l'expérience de Fizeau. Dans ses publications, il ne tente pas de donner un sens physique à ce temps local.

En 1900 et 1904, le mathématicien et physicien français Henri Poincaré utilise le temps local de Lorentz pour montrer que deux horloges dans deux référentiels en mouvement peuvent être synchronisées par échanges de signaux lumineux qui se déplacent par hypothèse à la même vitesse, peu importe celle des référentiels. En 1899 et encore en 1904, Lorentz avance que le temps se dilate pour les corps en mouvement, ce qui l'amène à publier ce qu'Henri Poincaré appelle en 1905 les « transformations de Lorentz ». Dans son article de 1904, Lorentz montre que les résultats des expériences électrodynamiques ne dépendent pas du mouvement relatif du milieu qui sert de référence (pourtant, 15 ans plus tard, il donnera encore du crédit à l'hypothèse d'un espace absolu et à l'hypothèse de l'éther).

Défauts des théories contemporaines

D'autres chercheurs tentent de réconcilier la théorie newtonienne des corps en mouvement avec les expériences. Au début du , les scientifiques observent en effet plusieurs incohérences entre les expériences et la théorie couramment acceptée : Selon les Principia Mathematica d'Isaac Newton, il existe un espace absolu et un temps absolu. Même si ces deux notions sont critiquées par le philosophe irlandais George Berkeley (1685-1753), le scientifique allemand Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) ainsi que le physicien et philosophe allemand Ernst Mach (1838-1916), elles ont été élevés au . Newton tire plusieurs conséquences des lois de son système, dont : Pourtant, ne sont absolus selon les lois de Newton. Le théorème d'addition des vitesses de Galilée n'est pas valide en ce qui concerne la vitesse de la lumière. Cette dernière est toujours la même, peu importe la vitesse de la source lumineuseConsulter les explications plus détaillées dans . Par exemple, supposons qu'un aimant se trouve à proximité d'une bobine de fil conducteur. Si l'aimant est déplacé, un courant électrique circule dans le fil immobile. Si c'est plutôt la bobine qui est déplacée, elle sera aussi le siège d'un courant électrique. Dans les deux cas, la théorie de Maxwell fournit une , mais selon deux approches physiques différentes même si le courant électrique est le même.

Si la loi d'addition des vitesses galiléenne s'appliquait à la lumière dans le vide, alors la loi de Coulomb en électrostatique et la loi de Biot et Savart devraient être modifiées lorsqu'un fil libre de courant électrique est déplacé. En effet, ce fil exerce à ce moment une force électromagnétique, ce que ne peuvent expliquer les deux lois inchangées. Si elles étaient modifiées, il serait nécessaire que la perméabilité magnétique (μ0), la permittivité du vide (ε0) ou les deux varient. Elles sont pourtant constantes dans le cadre des lois de l'électromagnétisme de Maxwell. Aucune expérience n'a pu mettre en évidence l'éther, milieu de propagation pourtant jugé essentiel pour le déplacement des ondes électromagnétiques.

thumb|Portrait d'Albert Einstein réalisé par Max Liebermann en 1925. En 1905, Albert Einstein a 26 ans. Employé au service des brevets à Berne en Suisse, il est inconnu du scientifique. Il a lu La Valeur de la science (qui discute de la mesure du temps et de la notion d'espace) et La Science et l'Hypothèse (dans lequel il est notamment discuté de géométrie non euclidienne et de simultanéité), deux ouvrages d'Henri Poincaré qui l'ont probablement influencé, indique qu'Einstein a lu selon une approche philosophique Henri Poincaré, David Hume, Ernst Mach, Emmanuel Kant, Arthur Schopenhauer et Friedrich Nietzsche par .. Il ne cherche pas explicitement à réconcilier la théorie avec les incohérences observées. En effet, depuis l'âge de seize ans, il cherche plutôt une réponse à cette question : Par un raisonnement intuitif s'inscrivant dans le cadre de la mécanique de Newton, . Cependant, la théorie de Maxwell et indiquent que la lumière n'est jamais immobile et donc qu'aucun observateur, peu importe sa vitesse, ne peut voir de la lumière immobile. Par ailleurs, il Par exemple, il découvre que la relativité galiléenne est vraie parce que la vitesse de la lumière est constante. En 1952, il écrit :

Ignorant que les plus grands chercheurs de l'époque essaient en vain d'éliminer les incohérences entre les observations et la théorie, Einstein met au point ce qui sera appelée la relativité restreinte. En avril et , pendant cinq semaines de travail intense, il donne corps à ses idées. En , il fait parvenir « Zur Elektrodynamik bewegter Körper » à Annalen der Physik, revue de physique rédigée en allemand. En septembre de la même année, la revue publie .

Publication et traductions de l'article

L'article en allemand, dont le titre est , compte exactement . Son titre est traduit en français par « De l'électrodynamique des corps en mouvement »Voir par exemple les titres renvoyés par : , « Sur l'électrodynamique des corps en mouvement »Voir par exemple la liste des titres de : , « L'Électrodynamique des corps en mouvement »Voir par exemple ou « À propos de l'électrodynamique des corps en mouvement ».

L'article original d'Albert Einstein, publié pour la première fois en 1905, est diffusé en 2012 par l'université d'Augsbourg, en Allemagne, sous la forme d'images dans un fichier au format PDF. Wikibooks en allemand publie aussi le même article sous la forme d'images, des contributeurs ayant commenté l'article, ajouté des schémas pour faciliter la compréhension et corrigé certaines équations.

thumb|alt=Photo en noir et blanc montrant trois hommes assis.|upright=1.25|De gauche à droite : Conrad Habicht, Maurice Solovine et Albert Einstein vers 1903. L'astrophysicien indien Meghnad Saha a traduit en anglais l'article sous le titre On the Electrodynamics of Moving Bodies, publié en 1920 par l'université de Calcutta en Inde. Il est retranscrit en wikitexte dans la Wikisource en anglais. L'article de Saha a été retranscrit une deuxième fois en wikitexte dans la Wikisource en anglais. Une autre traduction en anglais, par W. Perrett et G. B. Jeffery, a été publiée en 1923 par Methuen and Company, Ltd. à Londres. Le physicien américain John Walker l'a mis en ligne en . Ce dernier y a apporté plusieurs modifications, toutes expliquées. Une traduction en anglais de l'article se trouve dans un ouvrage publié en 1932. Princeton University Press publie une copie numérique de l'article sous la forme d'images.

Une traduction en français, due au mathématicien roumain Maurice Solovine, a été publiée sous le titre « Sur l'électrodynamique des corps en mouvement » par Gauthier-Villars en 1925 et en 1965, puis rééditée en 1994 par Éditions Jacques Gabay, ainsi qu'en 2005. Une autre traduction en français, due à l'astrophysicien français Marc Lachièze-Rey, a été publiée en français en 2003 chez Dunod sous le titre « Sur l'électrodynamique des corps en mouvement » .

L'article a aussi été traduit en italien sous le titre L’elettrodinamica dei corpi in movimento.