Relativité générale: gravitation et courbure de l’espace-temps

La pomme de Newton est-elle attirée vers la Terre par une force ou suit-elle une “ligne droite” dans l’espace-temps courbé par la Terre? Comment un photon, qui n’a pourtant pas de masse, peut-il être dévié par la gravitation? Et pourquoi des objets de masses différentes tombent-ils à la même vitesse?

Dans ce contexte, en quoi les découvertes de Galilée ont-elles guidé Einstein vers la théorie de la relativité restreinte puis vers la relativité générale? La deuxième englobe-t-elle la première? Dans quels cas sont-elles applicables?

Et si la force la plus visible dans notre quotidien n’était pas une force mais une propriété de l’espace-temps?

Ce sont à toutes ces questions que les participantes et participants à cette semaine pré-universitaire tenteront de répondre. De la première loi de Newton à la relativité restreinte, puis de la deuxième loi de Newton à la relativité générale, les élèves reprendront le cheminement qui a conduit aux découvertes à la base des travaux menés aujourd’hui sur l’origine de l’Univers, les ondes gravitationnelles et les trous noirs.

Des conférences ainsi que des visites de laboratoires de l’EPFL, complètent le programme de cette semaine pré-universitaire. 

Pour expliquer la trajectoire conceptuelle qui nous conduira de l’espace-temps de Galilée-Newton à l’espace-temps de la relativité restreinte puis générale, la semaine pré-universitaire fera la part belle aux mathématiques, qui sont au cœur de notre compréhension moderne de la physique. Aucun prérequis n’est exigé au-delà du bagage gymnasial de 2e année, si ce n’est l’envie de suivre les raisonnements qui ont posé les bases de la physique moderne dans leur langue originale et universelle. Les participantes et participants pourront en outre choisir un projet de recherche de groupe parmi les différents sujets proposés (certains faisant appel aux mathématiques et d’autres non).

Informations pratiques

Dates et lieu
Du 8 au 12 avril 2024, à l’EPFL (Lausanne)
Horaire
De 9h à 17h (à confirmer); un programme détaillé contenant les horaires définitifs sera envoyé aux participantes et participants.
Public cible
Elèves du gymnase / collège / lycée, dès la 2e année. Un intérêt marqué pour la cosmologie, la physique théorique et les mathématiques sont requis.
Langue
Français
Équipe enseignante
Dr Nicolas Michel, diplômé EPFL en physique et mathématiques et enseignant de gymnase, accompagné de plusieurs étudiantes et étudiants de l’EPFL
Coûts
CHF 50.- (hors TVA).
Le repas de midi du premier jour sera offert. Les repas de midi des autres jours et les éventuels frais de logement sont à la charge des participantes et participants.
Les frais d’inscription des élèves des gymnases vaudois sont pris en charge par le programme PLUS du Canton de Vaud.
Inscription
Inscription en ligne avant le 15 mars 2024 en cliquant sur ce lien.

Chaque élève peut s’inscrire à une semaine pré-universitaire par année scolaire.
Des exceptions peuvent être envisagées s’il y a suffisamment de places disponibles.
Contact
Le Service de promotion de l’éducation se tient à disposition pour toute question: [email protected]

Lectures facultatives

Aucun prérequis n’est nécessaire pour participer à cette semaine pré-universitaire, si ce n’est un intérêt marqué pour l’astrophysique, la cosmologie et l’épistémologie. Ainsi, la lecture de l’un des trois ouvrages ci-dessous pourra être intéressante dans le contexte de cette semaine pré-universitaire:

  • Hawking, Stephen. Une brève histoire du temps. Flammarion, 2018
  • Schutz, Bernard. Gravity from the Ground Up: An Introductory Guide to Gravity and General Relativity. Cambridge University Press, 2003
  • Weinberg, Steven. Les Trois Premières Minutes de l’univers. Nouvelle éd. Paris: Seuil, 1988

Cette semaine pré-universitaire est proposée conjointement par le Service de promotion de l’éducation de l’EPFL et la Fondation suisse d’études.