CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE RECHERCHES EPISTEMOLOGIQUES ET HISTORIQUES SUR LES SCIENCES EXACTES ET LES INSTITUTIONS SCIENTIFIQUES SEMINAIRE D'HISTOIRE ET PHILOSOPHIE DE LA PHYSIQUE HISTOIRE ET PHILOSOPHIE DE LA MESURE PETER GALISON (Université Harvard) " Einstein's clocks, Poincaré's maps " Résumé de la séance du 22 novembre 2001

Le but principal de la conférence de Peter Galison était de démontrer que la synchronisation des horloges a joué un rôle essentiel au croisement des réflexions de Poincaré et d'Einstein sur des problèmes technologiques, philosophiques ou physiques. Les historiens ont souvent mis l'accent sur l'attitude philosophique et critique de ces deux penseurs. Mais ils ont en général ignoré leur participation aux innovations technologiques de leur époque. Peter Galison propose de prendre en compte cette dernière activité pour mieux comprendre les contributions de Poincaré et d'Einstein à la théorie de la relativité. Poincaré fut pendant de nombreuses années un des membres les plus actifs du Bureau des Longitudes. Il était par exemple le principal rapporteur d'une commission sur la décimalisation de l'heure. Il fut aussi impliqué dans les nouvelles déterminations de longitude dans les territoires coloniaux français. Comme on le sait, la mesure de la longitude d'un lieu passe en général par la connaissance du décalage temporel entre le midi de ce lieu et le midi d'un lieu de référence, Paris par exemple. Cela suppose que l'on dispose au lieu de mesure d'une horloge synchronisée avec celle du lieu de référence. Dans les années 1890, les Français utilisaient les cables télégraphiques terrestres et sous-marins pour cette synchronisation. Etant donné la précision requise pour la détermination de longitudes, il fallait tenir compte du retard dû au temps de propagation du signal électrique dans le cable télégraphique. En 1898, Poincaré proposa à la Revue de Métaphysique et de morale quelques réflexions sur la mesure du temps. Son but principal était de mettre en évidence les diverses conventions nécessaires à la définition du temps. Que la mesure des durées nécessite un choix conventionnel d'unité de temps est certes un lieu commun. Mais Poincaré fut sans doute le premier à voir que la simultanéité de deux évènements distants nécessitait elle aussi une convention, par exemple celle d'isotropie de la propagation de la lumière. Selon Peter Galison, cette originalité doit être rapportée aux activités de Poincaré au Bureau des Longitudes et à la familiarité qu'elles supposaient avec la synchonisation électrique des horloges. Il est vrai que "La mesure du temps" conclut par une référence à ce problème. Deux ans plus tard, Poincaré reprit ses réflexions sur les fondements de l'électrodynamique à l'occasion du jubilée de Hendrik Lorentz. Afin de simplifier l'interprétation des équations de Maxwell pour le champ électromagnétique dans un corps en mouvement (par rapport à l'éther), Lorentz avait introduit un "temps local" qui différait du temps vrai par la quantité vx/c2, où v est la vitesse du corps, c la vitesse de la lumière et x l'abscisse du lieu. Poincaré comprit que ce temps était celui donné par des horloges liées au corps en mouvement, à condition que celles-ci fussent synchronisées par l'échange de signaux lumineux de vitesse jugée constante et isotrope (dans le repère en mouvement). Poincaré obtint ainsi l'élement essentiel d'une interprétation physique des transformations de Lorentz. Selon Peter Galison, ce sont les réflexions techniques et philosophiques de Poincaré sur la mesure du temps qui permirent cette innovation capitale. Dans la seconde partie de son exposé, Peter Galison exposait une thèse analogue à propos de la Relativité d'Albert Einstein. Au moment de ses réflexions sur les fondements de l'électrodynamique, Einstein travaillait comme expert technique au Bureau des Brevets de Bern. Dans cette fonction, il dut examiner plusieurs projets destinés à améliorer les méthodes existantes de synchronisation électrique des horloges. En Suisse, il était devenu courant d'établir le temps d'horloges distantes grâce à des signaux électriques émis depuis une horloge mère et transmis par le réseau ferroviaire ou par des cables construits à cet effet. De la fenêtre de son bureau Einstein pouvait apercevoir plusieurs horloges dont les aiguilles des secondes se mouvaient en parfait accord, grâce à la synchronisation électrique. Suivant Peter Galison, l'immersion d'Einstein dans cette problématique des horloges synchrones le prédisposa à la définition opérationnelle de la simulanéité qui fonde la Relativité exposée dans le fameux mémoire de 1905. La partie cinématique de ce mémoire porte la trace du contexte ferroviaire et même une allusion à l'horloge mère utilisée dans le système suisse de synchronisation électrique. De Peter Galison, on pourra également consulter, en rapport avec la question de la mesure : - How experiments end, Chicago, University of Chicago Press, 1987. - Image and Logic, Chicago, University of Chicago Press, 1997. Peter Galison développe le thème abordé dans sa conférence dans un ouvrage à paraître prochainement. Note :Les imprécisions ou les erreurs qui pourraient figurer dans ce résumé ne sont pas imputables au conférencier mais à l'auteur du compte rendu (O. Darrigol).