Théorème de Noether et symétrie de translation

La relativité générale a fourni la première explication précise de la précession anormale du périhélie de Mercure. La gravité newtonienne ne pouvait pleinement expliquer le lent et progressif changement d'orientation de l'orbite elliptique de Mercure. La théorie d'Einstein a correctement prédit les 43 secondes d'arc manquantes par siècle, en les attribuant à la courbure de l'espace-temps autour du Soleil, ce qui a constitué un premier triomphe majeur pour la théorie.

Un trou noir est une région de l'espace-temps où la gravité est si forte que rien – ni les particules ni même la lumière – ne peut s'en échapper. La limite de cette région est appelée l'horizon des événements. Prédit par la relativité générale comme solution aux équations de champ, un trou noir résulte de l'effondrement gravitationnel complet d'une étoile massive.

L'équation de Henderson-Hasselbalch relie le pH d'une solution d'acide faible à sa constante de dissociation de l'acide ([latex]pK_a[/latex]) et au rapport des concentrations de l'espèce déprotonée (base conjuguée, [latex][A^-][/latex]) à l'espèce protonée (acide, [latex][HA][/latex]). L'équation est la suivante : [latex]pH = pK_a + \log_{10}\gauche(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)[/latex]. Elle est fondamentale pour comprendre et préparer les solutions tampons.

Les réactions d'oxydoréduction (réduction-oxydation) impliquent un transfert d'électrons entre espèces chimiques. Une espèce subit une oxydation (perte d'électrons), tandis qu'une autre subit une réduction (gain d'électrons). Ces deux processus se produisent toujours simultanément. L'espèce qui perd des électrons est l'agent réducteur, et celle qui en gagne l'agent oxydant. Ce concept fondamental sous-tend l'électrochimie et de nombreux processus biologiques.

Une prédiction clé de la relativité générale est que le temps s'écoule à des vitesses différentes selon le potentiel gravitationnel. Une horloge placée dans un champ gravitationnel plus fort (plus proche d'un objet massif) tic-tac plus lentement qu'une horloge placée dans un champ plus faible. Cet effet, connu sous le nom de dilatation gravitationnelle du temps, a été vérifié expérimentalement et constitue un facteur crucial des technologies modernes comme le GPS.

Les équations du champ d'Einstein (EFE) sont un ensemble de dix équations aux dérivées partielles couplées et non linéaires qui constituent le cœur de la relativité générale. Elles décrivent l'interaction fondamentale de la gravitation qui résulte de la courbure de l'espace-temps par la matière et l'énergie. L'équation s'écrit de manière concise [latex]G_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu}[/latex], reliant la géométrie de l'espace-temps à son contenu en énergie-momentum.

La relativité générale prédit qu'un objet massif en rotation devrait « entraîner » l'espace-temps avec lui, un phénomène connu sous le nom de « traînement de cadre » ou effet Lense-Thirring. Cela signifie qu'un gyroscope en orbite autour du corps en rotation précédera, non pas à cause d'un couple appliqué, mais parce que l'espace-temps lui-même est tordu par la rotation du corps.

La relativité générale prédit que la trajectoire de la lumière est déviée par la gravité. Lorsque la lumière d'une source lointaine passe devant un objet massif comme une galaxie ou une étoile, sa trajectoire est déviée. Ce phénomène, appelé lentille gravitationnelle, peut amplifier, déformer ou créer de multiples images de la source d'arrière-plan, agissant comme un télescope cosmique pour observer l'univers lointain.

Les réactions redox complexes peuvent être équilibrées grâce à la méthode des demi-réactions. La réaction globale est divisée en deux demi-réactions distinctes : une pour l'oxydation et une pour la réduction. Chaque demi-réaction est équilibrée indépendamment en termes d'atomes et de charges, souvent par l'ajout de H+, OH- et H₂O dans des solutions aqueuses. Enfin, les nombres d'électrons sont égalisés et les demi-réactions sont combinées.

L'autocatalyse est une réaction chimique où l'un des produits de la réaction est également catalyseur de la même réaction ou d'une réaction couplée. Cela crée une boucle de rétroaction positive, entraînant une accélération de la vitesse de réaction. Initialement lente, la vitesse de réaction augmente à mesure que la concentration du produit (catalyseur) augmente, ce qui donne souvent lieu à des courbes cinétiques sigmoïdales (en forme de S).

Le facteur g de Landé ([latex]g_J[/latex]) est une constante de proportionnalité sans dimension qui relie le moment magnétique total d'un atome à son moment angulaire total dans la limite du champ faible. Elle est essentielle pour expliquer quantitativement l'effet Zeeman anormal. Sa valeur est donnée par la formule suivante [latex]g_J = 1 + \frac{J(J+1) + S(S+1) - L(L+1)}{2J(J+1)}[/latex], où L, S et J sont les nombres quantiques.