Une anomalie résolue

Depuis 1687, la trajectoire des planètes autour du Soleil est décrite par la théorie de la gravitation universelle de Newton. On savait depuis Kepler (1571-1630) qu’elles décrivent des ellipses dont l’un des foyers est le Soleil, ce que Newton put démontrer à partir de ses équations.

Pendant plus de deux siècles, la théorie de Newton sera couronnée de succès. On calculera en particulier les effets perturbateurs des autres planètes du système solaire et l’on prédira la période de la comète de Halley. Tout semblait parfait, à une petite anomalie près. Le périhélie de Mercure, c’est-à-dire la position de sa trajectoire alors que la planète est au plus proche du Soleil, dérive inexorablement de 42,7 secondes d’arc par siècle. Cet écart minuscule (il faut attendre 83 siècles pour noter un écart de 1 degré) est une épine dans le pied de la physique newtonienne, sa seule incompatibilité avec l’observation.

En 1915, Einstein établit enfin les équations de la relativité générale. Il y travaille depuis presque dix ans, à Berne, puis à Zurich avec son ami mathématicien Marcel Grossmann, et enfin à Berlin. Au mois de novembre, il donne une série de séminaires devant l’Académie des sciences de Berlin. Tout d’abord deux versions non abouties, les 4 et 11 novembre. Le 18, il comprend comment sa théorie peut, et doit, expliquer l’avance du périhélie de Mercure, la planète la plus proche du Soleil et donc celle pour laquelle les effets décrits par sa théorie sont les plus forts. Finalement, le 28, il expose les équations de sa théorie. Elles sont définitives, en particulier parce qu’elles résolvent cette anomalie de la théorie de Newton.

Ce chiffre de 42,7 constitue le premier succès observationnel de la relativité générale. Il ne dépend que de quantités physiques connues comme la vitesse de la lumière, la masse du Soleil et les paramètres de l’orbite de Mercure. Toute autre prédiction que 42,7 aurait donc été fatale. Ce résultat sera jusqu’en 1919 le seul à ancrer la nouvelle théorie au monde réel.