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

Cette summer school est proposée conjointement par le Service de promotion de l’éducation de l’EPFL et la Fondation suisse d’études pour les élèves des gymnases du 4 au 8 juillet 2022.

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.

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 1re 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).