Albert Einstein

Biographie

Physicien américain d'origine allemande, Albert Eisntein est né à Ulm, en Bavière (Allemagne), le 14 mars 1879.

En 1880 sa famille vient s'établir à Munich puis va habiter à Milan (1894-1896). Il fait à Munich les premières classes du lycée, poursuit ses études en Italie et s'inscrit enfin à l'École polytechnique de Zurich.

Devenu citoyen suisse en 1901, il trouve un emploi au bureau des brevets de la ville de Berne et se marie la même année. En 1905, il publie dans les Annales de physique [Annalen der Physik] ses premiers travaux sur la théorie des quanta, la théorie de la relativité, les mouvements browniens, et devient maître de conférences [Privatdozent] à l'université de Berne. En 1909 il est nommé professeur associé à l'université de Zurich, en 1910 professeur de physique théorique à l'université allemande de Prague. Il revient à Zurich en 1912 comme professeur de physique théorique à l'École polytechnique. Nommé en 1913 membre de l'Académie des sciences de Berlin, il s'établit dans cette ville et publie Le Fondement formel de la théorie de la relativité généralisée [Die formate Grundlage der allge-meinen Relativitastheorie, 1914]. Il se remarie en 1916 et entreprend des voyages aux États-Unis, en Angleterre, en France, en Chine, au Japon, en Palestine et en Espagne (1919-1932).

En 1920 Albert Einstein publie Sur la théorie de la relativité restreinte et générale [Ueber die spezielle und die allgemeine Relativitatstheorie] et, l'année suivante, reçoit le prix Nobel pour sa théorie sur l'effet photo-électrique.

En 1933, il donne sa démission de l'Académie de Prusse et prend courageusement parti contre Adolf Hitler. Les persécutions nazies contre les Juifs l'obligent à partir pour les États-Unis où il devient professeur à l'Institut d'études supérieures (Institute for advanced Studies) de Princeton (New Jersey). En 1945 il abandonne l'enseignement mais poursuit une intense activité scientifique.

Albert Einstein apparaît comme l'un des plus grands génies que l'humanité ait jamais connus; il est dans les sciences physiques l'auteur d'une révolution encore en cours et dont on ne saurait encore de nos jours mesurer toute la portée. Dans la première formulation de sa théorie (théorie de la relativité restreinte), il étend aux phénomènes optiques et électromagnétiques le principe de la relativité de Galilée et d'Isaac Newton dont les applications étaient limitées jusque-là au domaine de la mécanique. Ce principe affirme que les lois de la mécanique sont valables tant par rapport à un système de référence K que par rapport à un système de référence K' animé d'un mouvement rectiligne et uniforme par rapport à K. D'après la généralisation einsteinienne, la loi de propagation de la lumière dans le vide doit, comme toute autre loi générale de la nature, s'exprimer par la même formule que le système de référence; en d'autres termes la vitesse de la lumière ne se compose pas avec celles des systèmes de référence, lorsque ces derniers sont animés d'un mouvement rectiligne et uniforme par rapport au sien propre. En fait, l'expérience de Michelson-Morley, répétée et vérifiée d'innombrables fois depuis 1881, avait prouvé que la vitesse de la lumière ne se compose pas avec celle de la Terre. La relativité restreinte explique ce phénomène à première vue inexplicable. La constance de la vitesse de la lumière permet à son tour d'introduire dans la physique les transformations de Hendrik Lorentz, suivant lesquelles la distance temporelle entre deux événements et la distance spatiale entre deux points d'un corps rigide sont fonction du mouvement du système de référence et ne sont par conséquent pas les mêmes pour K et K'. On peut ainsi se passer, dans la formulation des lois optiques et électromagnétiques, de toute référence à cet hypothétique système immobile "absolu", véritable casse-tête métaphysique de la physique classique; les lois optiques et électromagnétiques, telles qu'elles sont formulées par la relativité restreinte, sont en effet valables tant pour K que pour K', au même titre que celles de la mécanique. Le passage de la physique classique à la relativité restreinte ne constitue pas seulement un progrès "méthodologique"; cette dernière a, comme le remarque Einstein (Sur la théorie de la relativité restreinte et générale), une valeur euristique bien plus grande que la première, du fait qu'elle permet d'interpréter de nombreux phénomènes, comme par exemple: l'exception apparente représentée par la non-composition de la vitesse de la lumière avec celle d'un courant d'eau dans l'expérience d'Hippolyte Fizeau; l'augmentation de la masse des électrons avec leur vitesse, observée dans les rayons cathodiques et les émanations du radium; la masse des rayons cosmiques, de 40.000 fois supérieure à celle de leur masse au repos; l'effet Doppler; l'effet Compton; l'existence du photon et sa quantité de mouvement, prévue par Einstein avant d'être vérifiée expérimentalement; la quantité d'énergie qu'il faut fournir aux masses des noyaux pour la transformation des éléments; la structure fine des raies du spectre, calculée par Arnold Sommerfield grâce à la mécanique relativiste; l'existence des électrons positifs, prévue par Paul Dirac à partir de certaines équations relevant de la mécanique relativiste; le magnétisme des électrons, calculé par Dirac en transformant les équations d'Erwin Schrödinger en leurs correspondantes en mécanique relativiste, etc. Une des conséquences de la relativité restreinte est que chaque masse m possède une énergie E égale à mc2. Cette formule célèbre et presque magique nous apprend que la masse peut se transformer en énergie et inversement. D'où l'annonce mémorable faite par Einstein de la possibilité de désintégrer la matière, réalisée ensuite par Enrico Fermi.

La relativité restreinte n'élimine cependant pas l'hypothèse d'un système absolument immobile du domaine de la physique gravitationnelle. Cette réserve tient, en dernière analyse, à ce que, dans sa formulation des lois naturelles, la relativité restreinte se place, elle aussi, du point de vue des systèmes privilégiés K et K'. Que se passera-t-il si les lois physiques sont formulées de telle manière qu'elles soient également valables par rapport à un système K” animé d'un mouvement rectiligne non uniforme ou d'un système uniforme, mais non rectiligne ? Il arrivera que la distinction entre champ d'inertie et champ gravitationnel cessera d'être absolue. Soit par exemple un ascenseur tombant d'un mouvement uniformément accéléré: par rapport aux personnes placées dans l'ascenseur, tous les objets situés à l'intérieur se trouvent dans un champ d'inertie (si quelqu'un lâchait un mouchoir il le verrait rester immobile devant lui), tandis que pour un observateur placé au dehors, relativement auquel l'ascenseur se déplace d'un mouvement uniformément accéléré, celui-ci se comporte comme un champ gravitationnel. La relativité générale est précisément la théorie qui admet la validité des lois physiques, même par rapport à K”. Parmi les conséquences qui découlent immédiatement du postulat de la relativité générale figure l'égalité entre masse inerte et masse pesante que la physique classique se contentait d'accepter comme un fait inexplicable. Grâce à elle, la physique acquiert le plus haut degré de généralité et, si l'on peut dire, d'objectivité. Quelle loi naturelle est-ce en effet que celle qui n'est valable que par rapport à des systèmes de référence privilégiés ? Les lois naturelles ne savent rien de ces systèmes: elles doivent donc être valables par rapport à n'importe quel système de référence, et il est inconcevable qu'on ne puisse pas construire la physique lorsqu'on se trouve dans un ascenseur qui tombe d'un mouvement uniformément accéléré ou dans un manège qui tourne. La relativité générale a permis de prévoir de nombreux phénomènes que l'expérience a depuis largement confirmés, comme par exemple la déviation des rayons lumineux quand ils approchent d'une masse; les déplacements des raies du spectre; le déplacement du mouvement périhélique de Mercure, etc.

Dans les dernières années de sa vie, Albert Einstein a jeté les fondements d'une troisième théorie, la théorie du champ unitaire, réunissant en un système unique les équations du champ électromagnétique et celles du champ gravitationnel. Le développement de cette théorie permet, comme l'a fait observer un disciple d'Einstein, Leopold Infeld, de déduire, non seulement les équations gravitationnelles et électromagnétiques, mais aussi les équations de la théorie des quanta.

Citons, parmi les œuvres d'Einstein: La Géométrie et l'Expérience, La Signification de la relativité (1945); et les recueils d'articles Comment je vois le monde (1934) et Conceptions scientifiques, morales et sociales (1952). En collaboration avec Leopold Infeld, il a également publié: L'Evolution des idées en physique (1938) et La Physique comme aventure de la connaissance (1949).

Albert Einstein est mort à Princeton (New Jersey, Etats-Unis) le 18 avril 1955, à l'âge de 76 ans.

Francesco Albergamo,