Toute la science, de l?Antiquité à nos jours, est fondée sur la représentation que nous nous faisons de l?espace et du temps. Ce sont les deux fondements de toutes les connaissances que nous pouvons avoir du monde extérieur. Mais que signifie concrètement l?espace ?

Dans l?Antiquité, il se confond avec le cosmos. Il y a un haut et un bas. La logique aristotélicienne voulait que le haut (la sphère des étoiles) obéisse à une volonté divine. L?espace devient absolu, donc invariable, sous toutes conditions d?observation.

Dès lors, une grande partie de la science spatiale sera fondée sur l?hypothèse d?un espace absolu. On verra Copernic, Kepler, et même Galilée reprendre l?idée de cette sphère des étoiles. Descartes reprendra lui aussi cette idée pour affirmer que l?espace est infini. Mais il fera une distinction entre la nature du spatial et celle de Dieu.

Un siècle plus tard, lorsque nous arrivons à l?époque de Newton, l?espace est déjà théorisé par la science. Ce dernier admet l?idée d?un espace absolu et réel, vide et infini, mais en mouvement. Contemporain de Newton, Leibniz n?acceptera aucune des caractéristiques de l?espace venant de celui-ci. Il affirme que l?espace ne saurait être un vide dans lequel Dieu aurait placé l?univers sans raison suffisante.

Pour lui, l?espace vide suppose la présence d?un Dieu absurde, capable de créer le vide sans raison apparente. Or, Dieu n?est pas un créateur du vide. Leibniz déduit alors que chaque objet dans l?espace a un rapport unique avec les autres objets, selon qu?il est placé devant, derrière, à gauche, à droite, au-dessus ou en dessous des autres.

Dans le dilemme qui oppose Leibniz à Newton, quelqu?un viendra apporter une sorte d?arbitrage : Emmanuel Kant. Avec lui la science spatiale opère à partir de l?intuition. Il subjective l?espace et essaye d?établir un accord entre sensation et raison.

Il rejette la théorie de Leibniz en montrant qu?elle est abstraite : il ne saurait y avoir une idéalité intellectuelle de l?espace. Il donne raison à Newton en affirmant que l?espace doit nécessairement être indépendant des choses matérielles. Kant redéfinit l?espace comme des phénomènes qui ne sont pas que des apparences.

Cependant, il introduit une limite à sa propre théorie. C?est la phénoménologie qui viendra marquer un frein à la démarche kantienne. Ce système de pensée va prendre en compte la distance en montrant que la taille d?un objet n?est pas la même lorsque l?objet en question est placé à cent mètres plutôt qu?à dix mètres d?un point d?observation.

Donc, l?espace est relatif. L?erreur de Kant, comme va le montrer Henri Poincaré, vient de ce qu?il a construit toute sa théorie sur l?idée d?un espace à trois dimensions. Contrairement à ce qu?a voulu prouver Newton, il n?y a pas d?espace absolu.

C?est Einstein qui apporte à l?espace sa propriété universelle. Sa théorie de la relativité générale fait de la structure spatiale la cause de la gravitation en la considérant comme le lieu d?action d?un champ gravitationnel.

Peu avant Einstein, Michael Faraday et James Clerk Maxwell, ont tous les deux introduit la notion du champ magnétique et Augustin Fresnel, a mis en évidence la nature ondulatoire de la lumière. S?il y a des ondes dans l?espace, il faut bien qu?il ait quelque chose qui ondule, de la même manière que l?eau contient des propriétés qui permettent à des ondes de se former lorsqu?on y jette une pierre. Tout comme ces ondes qui se propagent dans l?eau parce qu?il y a la présence de la matière, il déduit que l?espace doit nécessairement contenir une matière qui donne lieu à la formation des ondes.

L?espace n?est pas statique mais dynamique

Par ailleurs, Fresnel remarque que la propagation des ondes ne se fait pas en lignes, mais en cercles. Ce ne sont pas des lignes droites qui se forment dans l?eau lorsqu?on y jette une pierre, mais des cercles. Il comprend alors que la lumière ne se propage pas en lignes droites, mais en courbes.

Ce sont des expériences de Faraday, Maxwell et Fresnel et de leurs découvertes qu?Einstein va prendre son départ. Il va appliquer aux problèmes posés et non résolus par Newton la notion de champ électromagnétique. Il découvre que l?action d?un champ gravitationnel a la particularité d?affecter l?espace, en déviant les rayons lumineux de sa trajectoire initiale.

L?espace est donc courbé. Toutes les lignes droites deviennent alors des courbes (géodésiques). Le champ gravitationnel a donné à l?espace-temps une courbure. L?espace n?est pas un vide mais un plein, n?est pas statique mais dynamique, en mouvement. Il ne réclame plus une contemplation passive, mais sa compréhension exige bien une science dynamique. L?espace se dilate; il est en expansion.