La VITESSE de la LUMIÈRE

mercredi 30 mars 2016

N°39- LA VITESSE DE LA LUMIÈRE. Nice au cœur de l’histoire.
G.BOGAERT - Mémoires Millénaires - 16/11/2015 - 120 pages - Tout Lecteur.

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RÉSUMÉ : La mesure de la vitesse de la lumière fit la gloire de l’observatoire de Nice (1887-1904) et de son directeur Henri Perrotin à qui l’auteur rend un émouvant hommage. Méthodes, expérimentations et résultats émaillent cette passionnante aventure humaine largement documentée et imagée.

MOTS CLÉ : vitesse de la lumière, Perrotin, Bischoffsheim, Foucault, Cornu, Nice.

L’AUTEUR : Gilles BOGAERT est chercheur en astroparticules (Institut de Physique Nucléaire & de Physique des Particules/CNRS/Labo.Artémis/Obs.Côté d’Azur. A collaboré à la construction du télescope spatial FERMI/NASA (sursauts gamma) et travaille actuellement sur Virgo (ondes gravitationnelles).

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Émouvant dossier sur l’observatoire de Nice (Mont Gros), sur son directeur Henri Perrotin auquel l’auteur rend un hommage mérité, autour de la mesure de la vitesse de la lumière par des procédés opto-mécaniques, entre ciel et Terre.

Ouverture sur quête de 400 ans sur l’inaccessible vitesse de la lumière. Sur fond de ciel, avec Cassini et Römer invités par Colbert à l’Observatoire de Paris. Puis Bradley et la découverte de l’aberration de lumière (1727). Sur Terre ferme, Fizeau fait tourner une roue dentée devant un miroir éloigné et joue sur 2 dents consécutives de sa vitesse. Sous l’impulsion d’Arago, d’un miroir tournant, et sur la dualité onde/corpuscule, Fizeau (roue) et Foucault (miroir) tranchent pour l’onde. (51/62). Alfred Cornu améliore la rotation de la roue (71/74), accroît la distance (de 10 à 23km) et le nombre de mesures pour minimiser l’incertitude, pour annoncer 300.400±300km/s.

Michelson (77) et Newcomb (78/82) outre atlantique, améliorant le matériel de Foucault, affichent 299.853±60km/s et 299.860±50km/s. Donc peu compatible avec les français. Enfin vint Perrotin pour « s’accrocher sur la durée d’une idée ».

Hommage rendu aussi à Raphaël Bischoffsheim mécène et fondateur de l’observatoire de Nice dont architecture et coupole furent confiées à Charles Garnier et Gustave Eiffel. Magnifique aventure humaine dont la direction fut assurée par Perrotin, thésard de l’université de Toulouse. L’historique de cet observatoire high-tech, muni d’optiques exceptionnelles (81/87) est superbement détaillé et illustré. Thollon et Charlois font des observations de qualité (82-86). Le récit comblera tous ceux qui, comme pour le Pic du Midi (Vaussenat/Nansouty/78), trouvent motif à se réconcilier avec le genre humain.

En 89 l’observatoire est intégré à l’Université de Paris. Beaucoup de plaisir à lever le voile sur toutes ces anecdotes où chacun sut témoigner de ses responsabilités. Retour de Paris, Perrotin propose à Cornu son projet sur la vitesse de la lumière, et relever le défi américain. Besoin d’utiliser et d’améliorer le matériel prêté (roue dentée), de former (A.Cornu) leurs utilisateurs (St.Javelle, M.Prim) et d’accroître la distance (500km), en utilisant la Corse (Mt. Cinto) accessible visuellement depuis le Mt.Mounier au nord de Nice. Perrotin avait demandé à Bisch d’y construire une annexe en altitude (2740m. Coupole de 8m.Lunette de 38cm).

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L’aventure débute en 98 non sans faire quelques essais (La Gaude⇨Mt Vinaigre), régler quelques problèmes. (Roue dentée à refaire/M.Doninelli). La triangulation s’impose pour la mesure des distances. (Mt.Gros ⇨Mt.Vinaigre=45.951m !). Résultats 299.900km/s ; donc proche des américains et loin de la valeur trouvée par Cornu. Aïe !

On reprend avec les grands moyens (1900). La lunette du Gd équatorial (18m/76cm) est mise à contribution. Celle de 30cm équipe le Mt.Vinaigre. La mesure de la distance est refaite (M.Simonin). Résultat confirmé. « Ce que tu fais de mieux est piège inévitable ».

Août 1900 c’est l’exposition universelle. Cornu tait le résultat de Nice. Perrotin l’annonce à l’Académie et le publie : 299.900±80m/s. (Mt Gros⇨La Gaude=11.862,22m). Y sont associés Bisch et Cornu. Une polémique Cornu/Perrotin (résultats, paternité des idées) conduit à reprendre les mesures en juin.01. Mais Cornu décède en avr.01. Perrotin rend compte de ses nouveaux résultats (Nov.02:299.880±80km/s) à Poincaré et Lippmann. Décès de Perrotin le 29/02/1904. Fin de l’expérience. Le général Bassot prend la direction de l’observatoire. La publication des résultats de Perrotin (08) crée encore des confusions qui n’épargnèrent pas sa mémoire. Et la Corse de rester le grand rêve…L’observatoire du Mt Mounier est vendu au Club Alpin Français (1915).

Quête de précision superflue ; l’astuce consistait d’attendre la fin d’une 2° guerre et de changer de lumière. Louis Essen (Londres/48/50) avec tuyaux et cavités résonnantes usa des ondes radar. « La moyenne de 1000 mesures d’un instrument imprécis ne pouvait pas valoir une mesure unique faite avec un seul instrument ». (299.792.456,2 m/s valeur actuelle). Avec les lasers (K.Evenson/72) la mesure de f(Hz) et de 𝛌 (m) donne c=𝛌.𝒇 .

La constance de c postulée (Einstein/05), de sa compatibilité avec le principe de relativité, émergeait une perspective dynamique due au mouvement de l’observateur (relativité restreinte). Son extension aux systèmes accélérés via le principe d’équivalence, conduisait une mise en relation, contenu (matière-énergie)/contenant (espace-temps). Cadre d’une théorie de la gravitation où la lumière se courbe, tissant de ses géodésique la géométrie de l’espace-temps.

Les ondes gravitationnelles sont à ce jour une réalité (Ligo-14/09/15-12/02/16). A nous d’ouvrir cette nouvelle fenêtre pointant sur l’univers primordial et l’inflation.

L’observatoire Côte d’Azur (OCA) retrouve de nos jours sa vraie lumière, sur d’autres fréquences, avec des chercheurs de renommée internationale (3 unités de recherche : Artémis, Géoazur, Lagrange- 4 sites géographiques dont le CERGA)

En conclusion Gilles Bogaert revient sur l’expérience niçoise où une équipe réduite, motivée et compétente faisait des découvertes majeures (astéroïdes, comètes) sur fond de vitesse de la lumière. Hasard conduisant le bal de lignes d’univers courbées par les plis d’une nécessité où « le durable s’accuse ». Mérites et dires des véritables acteurs s’y trouvent souvent bruitées. Se réjouir du mérite de cet d’ouvrage à chahuter sur un réel à toujours à décoder. « Nous sommes-nous pas le jouet de choses absentes ? ».

Vitesse limite ? Constant d’Einstein ? Que cache-t-elle encore ? Que lumière soit fête !

Jacques CAZENOVE - 24/03/16

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