La controverse sur la paternité de la relativité porte sur la remise en cause de l'attribution de la relativité restreinte, de la relativité générale et de l'équation E=mc à Albert Einstein. Cette attribution est généralement admise, ce qui ne signifie pas que les savants qui ont travaillé sur ces sujets et ont apporté des avancées substantielles à la même époque soient pour autant ignorés dans les présentations de ces théories. Comprendre l'importance du rôle de chacun est une question délicate d'histoire des sciences et qui fait souvent l'objet de débats. Dans le cas de la relativité, ils ont pris une tournure parfois très polémique et très médiatique au point de s'éloigner des débats scientifiques.
L'approche de l'année 2005, choisie pour être année de la physique, en célébration du centenaireChronique ONU ESSAI Le miracle d'Einstein de l' annus mirabilis d'Albert Einstein, a été l'occasion pour de nombreux historiens des sciences de rappeler le travail de prédécesseurs : Hendrik Lorentz et Henri Poincaré en ce qui concerne la relativité restreinte, ainsi que David Hilbert dans le domaine de la relativité générale.
Dans certains cas, les thèses sont allées jusqu'à l'accusation de plagiat contre Einstein et de cabale des chercheurs allemands. Dans la francophonie, la campagne est surtout localisée en France.
Controverses au sujet de la théorie de la relativité restreinte
Citations des protagonistes de l'époque
Les protagonistes de la découverte de la relativité restreinte (Hendrik Lorentz, Henri Poincaré et Albert Einstein) ont parfois exprimé leur point de vue (directement ou indirectement) à propos de la paternité de cette théorie. Ces témoignages de première main (pas nécessairement objectifs) peuvent mettre en perspective les exégèses actuelles. Lorentz à Einstein en 1915 :
Einstein en 1907 :
Lorentz en 1921 :
Einstein en 1946 :
Faits communément admis thumb|Henri Poincaré en 1887.
En 1900, Henri Poincaré publie un article dans lequel il affirme qu'un rayonnement pourrait être considéré comme un fluide fictif d'une masse équivalente Christian Bizouard, « E = m c l’équation de Poincaré, Einstein et Planck ».. Il s'est inspiré pour cette interprétation de la « théorie des électrons » de Lorentz qui incorpore la pression de rayonnement de Maxwell. En 1900, Poincaré décrit une procédure de synchronisation pour des horloges en repos les unes par rapport aux autresHenri Poincaré : La théorie de Lorentz et le principe de l'action et de la réaction, Archives néerlandaises des Sciences exactes et naturelles, , 5(1900), , Recueil de Travaux offert à M. Lorentz à l'occasion du de son doctoratHenri Poincaré : L'état actuel et l'avenir de la physique mathématique., Bulletin des sciences mathématiques 28(1904), 302-324., très similaireJohn Stachel (Ed.), The collected papers of Albert Einstein, volume 2, Princeton University Press, 1989 , note 10 à celle publiée par Einstein dans son article de 1905. En 1905, Albert Einstein est le premier à suggérer que lorsqu'un corps matériel perd une énergie E (sous forme de radiation ou de chaleur), sa masse décroît d'une valeur égale à E/cAlbert Einstein: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig?, Annalen der Physik 18(1905), 639-641, . Le Poincaré, Compte-rendu de l'Académie des Sciences, devant l'Académie des sciences à Paris, Poincaré complète les transformations de Lorentz et prouve l'invariance des équations de MaxwellH.Poincaré, Compte-rendu de l'Académie des Sciences, tome 14 , 5 juin 1905, : « Le point essentiel, c'est que les équations du champ électromagnétique ne sont pas altérées par une certaine transformation (que j'appellerai du nom de Lorentz) et qui est de la forme suivante... ». D'après Einstein et Poincaré de Jean-Paul Auffray, 1999, Éd Le Pommier; page 103 dans une note de 5 pages développée en un mémoire de 50 pages. L'article du d'Einstein ne contient aucune référence à d'autres articles. Il mentionne Lorentz en relation avec le traitement du champ électromagnétique. Poincaré n'est pas mentionné. Einstein a lu La Science et l'Hypothèse (1902) d'Henri Poincaré avant la rédaction de ses articles majeursSelon Étienne Klein, Einstein a imposé un débat sur le livre à ses amis de l'« Académie Olympia »; voir aussi www.einstein-website.de. Poincaré meurt en 1912, Einstein en 1955.
Synthèse des controverses
Un grand nombre de thèses, attribuant plus ou moins de mérites à Einstein et à Poincaré, sont défendues dans une abondante bibliographie. Pour autant, on pourrait classer ces thèses dans quatre catégories principales représentant les quatre combinaisons, qui sont toutes possibles, entreLa structure de la synthèse est inspirée de celle présente dans l'article Le conventionnalisme, conséquence de l'intuitionnisme E. Audureau 2004, :
Concernant Einstein E1 : Einstein a découvert la relativité restreinte, en ignorant les résultats de Poincaré, ou en étant indifférent vis-à-vis de ceux-ci. E2 : Einstein a été influencé de manière décisive par les résultats de Poincaré (voire les aurait plagiés) et n'aurait pu aboutir sans ceux-ci.
Concernant Poincaré P1 : Poincaré n'a pas compris sur le moment (et d'ailleurs jamais compris) la signification physique profonde des transformations de Lorentz et l'essence de la relativité restreinte. P2 : Poincaré a compris les conséquences physiques, et aurait pu découvrir la relativité restreinte, mais a été effrayé par ses conséquences ou les a rejetées pour des raisons épistémologiques. La thèse E1/P1 est notamment défendue par Abraham Pais dans sa biographie d'Einstein.
La thèse E1/P2 est par exemple défendue par Gerard Holton dans son livre L'Imagination scientifique. Dans cette combinaison, la paternité est double.
La thèse E2/P1 est mentionnée dans le livre de Louis de Broglie, Savants et découvertes.
Pour la thèse E2/P2, voir la bibliographie ci-dessous.
Il existe de plus deux autres thèses, l'une, P3, défendue par Edmund Taylor Whittaker, Jules Leveugle, Jean-Paul Auffray, G. H. KeswaniG. H. (1965-6) Origin and Concept of Relativity, Parts I, II, III, Br. J. Philos. Sci., v15-17. British Journal for the Philosophy of Science, . et Jean Hladik :
P3 Poincaré a parfaitement bien compris la relativité et l'a présentée sous sa forme complètement moderne, correcte et définitive le , avec quelques semaines d'avance sur Einstein.
et l'autre, E4/P4, soutenue par Yves Pierseaux et Gilles Cohen-Tannoudji, qui s'énonce ainsi :
E4/P4 : « Poincaré et Einstein ont élaboré de manière quasi simultanée et indépendamment l'un de l'autre, deux théories de la relativité restreinte, qui se contredisent sur certains aspects mais qui ont chacune une cohérence propre. La théorie développée par Poincaré n'est pas un état inachevé de celle développée par Einstein, mais c'est bien une théorie de la relativité restreinte à part entière. La comparaison des deux théories est éclairante : primauté du continu, existence de l'éther, variable cachée (« temps vrai ») chez Poincaré, primauté du discontinu, non existence de l'éther, absence de variable cachée chez Einstein »Gilles Cohen-Tannoudji, préface à La « structure fine » de la théorie de la relativité restreinte d'Yves Pierseaux, L'Harmattan, 1999..
Arguments des défenseurs du point de vue P1
Les défenseurs de ce point de vue, même s'ils reconnaissent que Poincaré a su prévoir E=mc² ou les formules de transformation de Lorentz, remettent en cause la compréhension et l'interprétation physique que Poincaré a données à ces formules.
Un point important souvent cité est que Poincaré n'aurait pas compris (ou voulu accepter, pour les défenseurs de P2) que la relativité est en fait une théorie de l'espace-temps.
Abraham Pais en donne la démonstration suivante :
Poincaré aboutit aux formules d'addition relativiste des vitesses et de la dynamique de l'électron en faisant trois hypothèses : le principe de relativité ; la constance de la vitesse de la lumière c ; l'existence des transformations de Lorentz, qu'il rattache aux équations de Maxwell.
Autrement dit, Poincaré ne voit pas que les transformations de Lorentz découlent logiquement des deux premiers principes alors qu'elles peuvent s'en déduire essentiellement si l'on considère que ce sont des transformations de l'espace et du temps.
D'après Pais, Poincaré maintient encore la nécessité de cette troisième hypothèse en 1909, d'où la conclusion de celui-ci : « il ne comprit donc pas l'une des caractéristiques les plus fondamentales de la relativité restreinte »Pais, Albert Einstein, .
Georges LochakGeorges Lochak, Finalement, qui a découvert la Relativité ? Einstein ou Poincaré ? Einstein bien sûr et personne d’autre !, Annales de la Fondation Louis de Broglie, Volume 30, n°2, 2005. reprend cette même argumentation, en précisant de plus les points suivants : Poincaré attache essentiellement la relativité aux équations de Maxwell et donc à l'électromagnétisme, alors qu'un des fondements de la Relativité Restreinte est de considérer qu'elle s'applique à toute la physique. Dans les transformations de Lorentz, Poincaré introduit un coefficient arbitraire ε dont la seule caractéristique est d'être inférieur à 1. Alors que si on considère les transformations de Lorentz comme une transformation de l'espace et du temps, ce coefficient prend une signification physique v/c. Poincaré considère les transformations de Lorentz comme une forme de contraction physique qui serait due à une force quelconque, alors que si on considère la Relativité Restreinte comme une théorie de l'espace-temps, les transformations de Lorentz ne sont qu'un effet de perspective.
Arguments des défenseurs du point de vue P2 À cette époque, la physique newtonienne avait une emprise très forte sur les physiciens. Plusieurs siècles de vérification des lois newtoniennes par l'expérience rendait sa remise en cause difficile. Poincaré, bien qu'ayant approché par les mathématiques bien des aspects de la relativité restreinte, ne put se résoudre à franchir le pas qu'imposait la relativité. Einstein, quant à lui, travaillant à l'office des brevets à Berne était assez coupé du monde de la recherche. De plus, il possédait un esprit critique qui lui faisait remettre en cause beaucoup de concepts. C'est sans doute ceci qui lui permit de franchir ce cap en premier.
Arguments des défenseurs du point de vue P3 Jules LeveugleVoir la revue de l'amicale des anciens élèves de l'École Polytechnique (La Jaune et la Rouge, pages 31-51, avril 1994). a comparé le célèbre article d'Einstein du et l'article de Poincaré du . Leveugle affirme qu'Einstein a présenté exactement les mêmes équations sans aucune interprétation nouvelle par rapport à Poincaré. Leveugle décrit le facteur Epsilon de Poincaré (= v/c) qui prend correctement des valeurs inférieures à l'unité tout simplement parce que Poincaré a normalisé les équations, mettant c = 1. Leveugle souligne que Poincaré a appelé le principe de la relativité le point essentiel, critère d'où découlent les transformations correctes de Lorentz.
Leveugle ajoute que le principe de la relativité de Poincaré s'applique aux « phénomènes physiques » (la mécanique) et non pas seulement à l'électromagnétisme et cite Poincaré : « Relativité, d'après laquelle les phénomènes physiques doivent être les mêmes soit pour un observateur fixe, soit pour un observateur entraîné dans un mouvement uniformePoincaré, Bulletin des sciences mathématiques, Paris, déc. 1904, ».
Interprétation du temps par Poincaré