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Cet article de physique fait partie de la série relativité Avant Einstein Histoire de la physique Michelson - Lorentz Mach - Poincaré exp:Michelson et Morley - éther Avec Einstein Principe de relativité c - transformation de Lorentz espace-temps - E=mc² - temps exp:pensée?-jumeaux-train relativité restreinte-générale Principe d'équivalence controverse historique En physique des particules cyclotron accélérateur de particules Feynman - EQR Méta Formulaire de physique

Albert Einstein (14 mars 1879 à Ulm, Württemberg, Allemagne - 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey, États-Unis) physicien allemand, puis apatride (1896), suisse (1899), et enfin suisse-américain (1940).

Il a publié la théorie de la relativité restreinte en 1905 et une théorie de la gravité dite relativité générale en 1915. Il a largement contribué au développement de la mécanique quantique et de la cosmologie. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour son explication de l'effet photoélectrique. Son travail est notamment connu pour l'équation E=mc² qui quantifie l'énergie disponible dans la matière.

Sommaire [masquer] 1 Biographie 2 Premières publications (1902-1909) 2.1 L'annus mirabilis 3 Années de reconnaissance (1910-1935) 4 Le génie célèbre 4.1 La vérification par l'éclipse 4.2 Einstein et la politique 4.3 Vie sociale 4.3.1 Mileva Maric 4.3.2 Autres personnalités 4.3.3 Einstein et l'astrologie 4.3.4 Einstein et le végétarisme 4.4 Le cerveau d'Einstein 4.5 Divers 4.6 Inventions et brevets 5 Voir aussi 5.1 Bibliographie 5.2 Notes et références 5.3 Articles connexes 5.4 Liens externes

Biographie [modifier]

Le 8 août 1876, Hermann Einstein (* 30 août 1847 à Buchau; † 10 octobre 1902 à Milan) épouse Pauline Koch. Trois ans plus tard, le 14 mars 1879, Albert, leur premier enfant, naît dans leur appartement à Ulm en Allemagne. Le jeune Albert fait deux découvertes : la boussole à cinq ans et la rigueur scientifique dans un livre, La Petite Bible de la géométrie, à treize ans. Même s'il délaisse vite la religion, il faut noter qu'Einstein est resté fidèle aux enseignements du judaïsme, notamment quand il émigre dans les années 1920 aux États-Unis pour faire la quête au profit du futur État d'Israël.

Il fait ses études primaires et secondaires à la Hochschule d'Aargau, où il obtient son diplôme le 30 septembre 1896. Il a d'excellents résultats en mathématiques, mais refuse de s'instruire en biologie et en sciences humaines, car il ne voit pas l'intérêt d'apprendre des disciplines que l'on retrouve partout dans les livres. Il considère la science comme le fruit de la raison humaine et de la réflexion. Il demande à son père de lui donner la nationalité suisse afin de rejoindre sa famille émigrée à Pavie en Italie.

Il entre à l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH) en 1896. Il s'y lie d'amitié avec le mathématicien Marcel Grossmann, qui l'aidera plus tard quand il sera aux prises avec les géométries non-euclidiennes. Il y rencontre aussi Mileva, sa première épouse. Il obtient son diplôme en 1900. Il lit beaucoup : pendant cette époque, il approfondit presque exhaustivement d'excellents livres de référence, comme ceux de Boltzmann, de Helmholtz et de Nernst. Il a comme lecture aussi la Mécanique de Ernst Mach. Selon plusieurs biographies, de 1900 à 1902 sera un temps de précarité pour Einstein qui postulera à de nombreux postes sans être accepté. La misère d'Einstein préoccupa énormément son père qui essaya en vain de l'aider à trouver un emploi. Albert se résigna à oublier l'université pour chercher un travail administratif.

En 1902, il est embauché à l'Office des brevets de Berne, ce qui lui permet de vivre correctement tout en travaillant ses théories d'arrache-pied. Mileva et Albert se marient en 1903, après la mort du père de ce dernier. En 1904, Hans-Albert naît. Les historiens ignorent ce qu'est devenu leur première fille, Lieserl, venue au monde avant leur mariage. Dans les années 1905-1909, il publie quatre articles qui ouvrent de nouvelles voies dans la recherche (physique nucléaire, mécanique céleste…) Quatre ans après ces articles, il est reconnu par ses pairs. Les offres d'emplois se multiplient. Eduard naît en 1910 et en 1913, Albert est nommé à l'Académie des sciences de Prusse. Cela implique qu'il a la citoyenneté prussienne, en plus de la suisse.

En 1914, il déménage en Allemagne et habite à Berlin de nombreuses années, et les propositions de travail allemandes lui permettent de se consacrer entièrement à son travail de recherche. À ce moment, Mileva et Albert se séparent, et ce dernier commence à fréquenter une cousine berlinoise, Elsa. Un peu avant la Première Guerre mondiale, il clame ses opinions pacifistes. La situation s'assombrit en Allemagne dans les années 1920 ; on le traîne dans la boue comme Juif et pacifiste. Albert voit sa vie menacée. En 1928, il est nommé président de la Ligue des Droits de l'Homme.

En 1933, il apprend que sa maison de Berlin a été pillée par des bandes nazies. Peu après, Hitler arrive au pouvoir. Einstein décide de s'exiler. Son fils Eduard est schizophrène et passera sa vie dans une clinique suisse.

Einstein meurt le 18 avril 1955 d'une rupture d'anévrisme, son cerveau est hypertrophié à gauche. On éparpillera ses cendres dans un lieu tenu secret, conformément à son testament mais, en dépit de ses dernières volontés, son cerveau et ses yeux sont préservés par le médecin légiste qui a fait son autopsie.

Premières publications (1902-1909) [modifier]

L'annus mirabilis [modifier]

1905 est l'année miracle pour Einstein, celle où publie quatre articles dans la revue Annalen der Physik (d'abord envoyés à Conrad Habicht).

• Le premier, publié en mars, expose un point de vue révolutionnaire sur la nature corpusculaire de la lumière, par l'étude de l'effet photoélectrique. Einstein l'a intitulé : Sur un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière. Il y relate ses recherches sur l'origine des émissions de particules, en se basant sur les travaux de Planck qui avait, en 1900, établi une formule d'un rayonnement quantifié, c'est-à-dire discontinu. Planck avait été en fait contraint d'aborder le rayonnement lumineux émis par un corps chaud d'une manière qui le déconcertait : pour mettre en adéquation sa formule et les résultats expérimentaux, il lui avait fallu supposer que le courant de particules se divisait en blocs d'énergie, qu'il appela quanta. Bien qu'il pensât que ces quanta n'avaient pas de véritable existence, sa théorie semblait prometteuse et plusieurs physiciens y travaillèrent. Einstein réinvestit les résultats de Planck pour étudier l'effet photoélectrique, et il conclut en énonçant que la lumière se comportait à la fois comme une onde et à la fois comme un flux de particules. Il mit alors fin à un débat vieux de plus d'un siècle sur la nature de la lumière et ouvrit la voie à des recherches fondamentales. L'effet photoélectrique a donc fourni une confirmation simple de l'hypothèse des quanta de Max Planck. En 1920, les quanta furent appelés les photons.

• Deux mois plus tard, en mai, Einstein fait publier un deuxième article sur le mouvement brownien. Il expliquait ce mouvement par une entorse complète au principe d'entropie tel qu'énoncé à la suite des travaux de Newton sur les forces mécaniques : selon lui, les molécules tiraient leur énergie cinétique de la chaleur. Cet article est encore plus fondamental du fait qu'il donnait une preuve théorique (vérifiée expérimentalement par Jean Perrin en 1912) de l'existence des atomes et des molécules. Le mouvement brownien a été expliqué au même moment qu'Einstein par Marian Smoluchowski, et aussi par Louis Bachelier en 1900.

• Le troisième article est plus important, car il représente la rupture intuitive d'Einstein avec la physique newtonienne. Dans celui Sur l'électrodynamique des corps en mouvement, le physicien s'attaque au postulat d'un espace et d'un temps absolus, tels que définis par la mécanique de Newton, et à l'existence de l'éther, milieu interstellaire inerte qui devait soutenir la lumière comme l'eau ou l'air soutiennent les ondes sonores dans leurs déplacements. Cet article, publié en juin, amène à deux conclusions : l'éther n'existe pas, et le temps et l'espace sont relatifs. Le nouvel absolu qu'Einstein édifie est maintenant détaché de la nature quantitative de ces deux notions — l'espace et le temps, mais à la conservation de leur relation à travers les différents référentiels d'études. Les conséquences de cette vision révolutionnaire de la physique, qui découle de l'idée qu'Einstein avait de la manière dont les lois physiques devaient contraindre l'univers, ont bousculé tant la physique théorique que ses applications pratiques. L'apport exact d'Einstein par rapport à Henri Poincaré et quelques autres physiciens est aujourd'hui assez disputé (voir Controverse sur la paternité de la relativité).

• Le dernier article, publié en septembre, donne au titre L'inertie d'un corps dépend-elle de son contenu en énergie ? une réponse célèbre : la formule d'équivalence masse-énergie. C'est un résultat de la toute nouvelle relativité restreinte, qui sera d'une importance capitale pour un nombre de champs d'études insoupçonnés alors : physique nucléaire, mécanique céleste, jusqu'aux armes et centrales nucléaires.

Durant cette période, il fonde avec Maurice Solovine (qui traduira ses œuvres en français) et Conrad Habicht l'Académie Olympia, cercle de discussion se réunissant au 49, Kramgasse, et organisant des balades en montagne.

Années de reconnaissance (1910-1935) [modifier]

Quatre ans après ces articles, il est reconnu par ses pairs. Les offres de travail se multiplient. Eduard naît en 1910.

En 1911, il est invité au premier Congrès Solvay, en Belgique, qui rassemble les scientifiques les plus connus. Il y rencontre entre autres Marie Curie, Max Planck et Paul Langevin.

Il est nommé à l'Académie des sciences de Prusse en 1913.

En 1914, il déménage en Allemagne et habite à Berlin de nombreuses années, et les propositions de travail allemandes lui permettent de se consacrer tout entier à son travail de recherche. À ce moment, Mileva et Albert se séparent, et ce dernier commence à fréquenter une cousine berlinoise, Elsa. Il clame aux abords de la Première Guerre mondiale ses opinions pacifistes.

La ville de Berlin lui avait promis le cadeau d'une maison. Avec le temps (19??) ce ne sera finalement qu'un terrain sur lequel il dut faire construire de sa poche. Il choisit un endroit calme près du lac de Havelsee, où il faisait souvent de la voile.

Dans un livre de 1916, il a publié sa théorie de la gravitation, connue aujourd'hui sous le nom de la relativité générale. La mise en place de cette théorie fut justifiée dans un "souci de cohérence scientifique"^[1].

La clé de voûte de la théorie est les « Équations du champ » qui décrivent le comportement du champ de gravitation (la métrique de l'espace-temps) en fonction du contenu énergétique et matériel. Pendant longtemps, on a prétendu que David Hilbert fut le premier à avoir trouvé ces équations (suite à des discussions avec Einstein toutefois). Mais des recherches historiques plus récentes par Leo Corry en 1997 ont démontré que dans la première version de l'article publié par Hilbert (antérieur à celui d'Einstein), les équations sont fausses. Hilbert parvint aux équations correctes qu'après publication de celles-ci par Einstein qui les obtint toutefois d'une manière différente de celle adoptée par Hilbert. Toutefois, l'article de Corry a été critiqué par le Prof. Friedwardt Winterberg en 2004 dans le journal Naturforsch, réaffirmant la thèse de l'antériorité de David Hilbert. La théorie de la relativité ainsi que ses ouvrages de 1905 et 1916 forment la base de la physique moderne. La relation entre Einstein et la physique quantique est très remarquable — d'un côté, certaines de ses théories sont la base de la physique quantique, en particulier son explication de l'effet photoélectrique, d'un autre côté, il a refusé beaucoup d'idées et d'interprétations de la mécanique quantique plus tard. En 1927, invité au cinquième Congrès Solvay, il a de nombreuses conversations avec Niels Bohr à ce sujet. Il dit alors : « Gott würfelt nicht » (« Dieu ne joue pas aux dés ») pour marquer son opposition à l'interprétation probabiliste de la physique quantique, ce à quoi Niels Bohr répondit « Qui êtes-vous Albert Einstein pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ? ». Le paradoxe quantique qu'il arrivera à préciser plus tard avec Podolsky et Rosen à Princeton (paradoxe EPR) reste aujourd'hui très important.

Le génie célèbre [modifier]

La vérification par l'éclipse [modifier]

Pour vérifier la relativité générale, une mesure de la déviation des rayons lumineux aux alentours d'une masse, lors d'une éclipse solaire est envisagée. La première expédition est programmée en 1915, mais est rendue impossible par la Première Guerre mondiale. En 1919, Arthur Eddington réalise la fameuse mesure. Il annonce que les résultats sont conformes à la théorie d'Einstein. Il apparaît bien plus tard qu'en raison du temps nuageux, la marge d'erreur était bien supérieure au phénomène à mesurer. Stephen Hawking explique dans Une Brève histoire du temps que ce genre de faux bon résultat est courant quand on sait à quoi s'attendre. Comme entre-temps, d'autres mesures avaient confirmé la déviation de la lumière, le prestige de la relativité générale n'en fut pas ébranlé.

Einstein part exposer sa théorie dans le monde entier, où on le célèbre. La situation s'assombrit en Allemagne dans les années 1920; il est traîné dans la boue en tant que juif, et voit sa sécurité menacée avec l'arrivée du nazisme dans la société.

En 1925, il est lauréat de la médaille Copley. En 1928, il est nommé président de la Ligue des Droits de l'homme. En 1932, il apprend que sa maison de Berlin a été pillée par les bandes nazies. Peu après, Hitler arrive au pouvoir. Il décide de ne plus mettre les pieds en Allemagne. Il travaille alors aux États-Unis, notamment à l'Institute for Advanced Study de Princeton. En 1935, il est lauréat de la Médaille Franklin.

Il avertit le président Franklin Roosevelt de la possible utilisation d'une bombe atomique. Il lui réécrira plus tard pour lui demander d'abandonner cette idée, mais deux bombes nucléaires seront utilisées contre le Japon en 1945.

Son fils Eduard est schizophrène et passera sa vie dans une clinique suisse.

Einstein meurt le 18 avril 1955 d'une rupture d'anévrisme. On éparpillera ses cendres dans un lieu tenu secret, mais on préserva son cerveau et ses yeux.

Einstein et la politique [modifier]

En politique, Einstein était avant tout un pacifiste, même s'il put déconseiller l'objection de conscience à un jeune Européen qui lui écrivit dans les années 1930, « pour la sauvegarde de son pays et de la civilisation ». Einstein est lié à beaucoup de causes pacifistes, car il accepta toujours de défendre une cause qu'il trouvait juste. Il répondit ainsi aux communistes que les peuples devaient s'occuper d'abord de pacifisme afin d'avoir les conditions nécessaires pour ensuite pouvoir faire du socialisme. Il prononcera cet apophtegme : « Si un homme peut éprouver quelque plaisir à défiler en rang aux sons d'une musique, je méprise cet homme… Il ne mérite pas un cerveau humain puisqu'une moelle épinière le satisfait. » (dans Comment je vois le monde, publié à partir de 1934) faisant ainsi référence à l'armée, institution qu'il méprisait.

Il a été sensible au sionisme et a aidé à la création de l'université hébraïque de Jérusalem. Il a accepté l'invitation de Chaim Weizmann à aller aux États-Unis recueillir des fonds dans ce but. Cependant, il a pu dire devant le mur des lamentations : « Qu'il est triste de voir des gens qui ont un passé, mais pas d'avenir. » Il tint à faire remarquer que « sans coopération honnête avec les Arabes, pas de paix, ni de prospérité. Cela concerne le long terme, pas l'instant présent. »

En 1913, il est cosignataire d'une pétition pour la paix que trois savants allemands signeront. C'est le pendant du Manifeste des 93 intellectuels allemands.

Il analysa bien l'évolution de la situation entre les deux guerres en Allemagne. Il eut d'assez bons mots, car il avait une vision très rationnelle des hommes (« Pour l'instant, je suis un savant allemand, mais si je viens à devenir une bête noire, je serai un juif suisse »), mais il dut fuir. Il recevait des menaces de mort dès 1933. Une cabale contre la théorie de la relativité eut lieu dans la science allemande (mais aussi en Russie). Philipp Lenard, « chef de la physique aryenne ou allemande ». fit attribuer à Friedrich Hasenöhrl la formule E=mc² pour en faire une création aryenne. ^[2]. Einstein démissionna de l'académie de Prusse en 1933. Il fut par contre exclu de celle de Bavière, qu'il ne put quitter volontairement à temps. C'est l'année de l'exil.

Le 2 août 1939, il rédigea une lettre à Roosevelt qui contribua à enclencher le projet Manhattan^[3]. En 1945, lorsqu'il comprend que les États-Unis vont réaliser la première bombe atomique de l'histoire, il prend l'initiative d'écrire une nouvelle fois à Roosevelt pour le prier de renoncer à cette arme. Après la guerre, Einstein milite pour un désarmement atomique mondial, jusqu'avant sa mort en 1955 où il confesse à Linus Pauling : « j'ai fait une grande erreur dans ma vie, quand j'ai signé cette lettre. »

Einstein s'est exprimé sur ses convictions socialistes en 1949, soit en plein MacCarthysme, dans un essai intitulé « Pourquoi le Socialisme » (publié dans la Monthly Review^[4]). Sa correspondance révèle qu'il effectuait un rapprochement entre le MacCarthysme et les évènements des années 1930 en Allemagne. Il écrivit au juge chargé de l'affaire Rosenberg pour demander leur grâce, aida de nombreuses personnes qui voulaient immigrer aux États-Unis ; contacté par William Frauenglass, un professeur d'anglais de lycée suspecté de sympathies communistes, il rédigea un texte dénonçant ouvertement le MacCarthysme et encourageant les intellectuels à résister à ce qu'il qualifie de « mal ». Le FBI (en fait son président, J. Edgar Hoover) a ouvert un dossier sur lui, disponible sur leur site^[5]. Joseph McCarthy lui-même attaque Einstein au Congrès en le traitant « d'ennemi de l'Amérique ». On soupçonne sa secrétaire, Helen Dukas, d'espionnage pour Moscou. Les médias se déchaînent. Au milieu de ce lynchage organisé, Bertrand Russell prend sa défense. L'affaire a été classée en 1954, aucune preuve n'ayant été trouvée.

Il est désappointé par ce qu'il peut connaître de l'Union soviétique. Il lui apparaît que le principe du gouvernement des peuples par eux-mêmes, le fait de travailler pour eux-mêmes, lui semble plus propice à l'épanouissement individuel que celui de l'exploitation du grand nombre par une minorité. Par ailleurs, il a préfacé le Livre Noir, recueil de témoignages sur l'extermination des juifs par les nazis pendant la guerre dans la Russie Soviétique (ISBN 2742706232).

Ben Gourion lui proposa en 1952 la présidence de l'État d'Israël, qu'il refusa. L'ambassadeur raconte les raisons de son refus : « D'abord, si je connais les lois de l'univers, je ne connais presque rien aux êtres humains. De plus, il semble qu'un président d'Israël doit parfois signer des choses qu'il désapprouve, et personne ne peut imaginer que je puisse faire cela. » Il légua ses archives à l'université de Jérusalem.

Einstein fut somme toute un pacifiste à la philosophie extrêmement rationnelle, un peu contemplatif, un être un peu asocial qui aimait l'humanité. Il a constamment méprisé l'agitation humaine et a toujours préféré le calme. Pour connaître ses pensées sur la religion ou la guerre, on peut lire ses citations.

Il a lutté pendant la Guerre froide en s'exprimant contre la course aux armements, appelant, par exemple avec Bertrand Russell et Joseph Rotblat, les scientifiques à plus de responsabilités, les gouvernements à un renoncement commun à leur prolifération et leur utilisation, et les peuples à chercher d'autres moyens d'obtenir la paix (création du Comité d'urgence des scientifiques atomistes en 1946, Manifeste Russell-Einstein en 1954). Il fut nommé directeur du Comité à l'Énergie atomique des Nations unies, mais démissionna quand il se rendit compte de son inutilité. Précisons qu'il ne participa pas à la construction de la bombe atomique. Il n'en eut pas même l'idée. Ce fut Robert Oppenheimer qui la dirigea.

Il a toujours insisté sur la nécessité de créer un État mondial.

Vie sociale [modifier]

Einstein a eu des relations avec quantité de personnalités scientifiques, politiques et artistiques. Sa correspondance était très riche.

Ses liaisons avec les femmes étaient sombres. Il trompait souvent Maja, et fut très dur avec Mileva. Ils faisaient chambre à part et il pouvait lui interdire son bureau, se faisant presque servir (« Je traitais ma femme comme une employée, mais une employée que je ne pouvais pas congédier »). ^{[réf. nécessaire]}

Mileva Maric [modifier]

Mileva Maric, atteinte de coxalgie (boiteuse) et au physique sombre, est aussi élève du Polytechnicum. Elle tombe enceinte et accouchera chez ses parents en Serbie d’une petite fille, Lieserl, que le père et la mère devront abandonner. Nul ne sait ce qu’est devenue cette fille d’Einstein. Mais ce drame va briser la vie de Mileva et, à terme, celle du couple.

Einstein a toujours fui l'agitation humaine, refusé les effets faciles et les jugements à l'emporte-pièce. « Je suis un solitaire qui aime l'humanité », et pour lui « On ne peut appuyer la morale sur des règles constantes ».

Autres personnalités [modifier]

Il entretint toute sa vie une relation amicale avec la reine Élisabeth de Belgique, avec qui il jouait du violon (« Je m'étonne de la courte mémoire des hommes quant aux faits politiques. Hier le procès de Nuremberg, aujourd'hui le réarmement de l'Allemagne… »).

En 1933, il publie avec Sigmund Freud un échange de lettres intitulé Pourquoi la guerre ?

Einstein et l'astrologie [modifier]

Contrairement à la citation qui lui est attachée par de nombreuses publications, en particulier celui de l'astrologue Élisabeth Teissier, Einstein ne voyait dans l'astrologie que supercherie. Il a notamment exprimé son opinion très négative sur le sujet dans une introduction qu'il a écrite en 1951 pour l'ouvrage de Carola Baumgardt.

Citation apocryphe qui lui est attribuée : « L’astrologie est une science en soi, illuminatrice. J’ai beaucoup appris grâce à elle et je lui dois beaucoup. Les connaissances géophysiques mettent en relief le pouvoir des étoiles et des planètes sur le destin terrestre. À son tour, en un certain sens, l’astrologie le renforce. C’est pourquoi c’est une espèce d’élixir de vie pour l’humanité. »

Ce faux a pour origine le Huters astrologischer Kalender de 1960, publié en 1959. La phrase a donc été forgée environ cinq ans après la mort d'Einstein.

Einstein et le végétarisme [modifier]

Dans la lignée de ses prises de position anti-conformistes, Albert Einstein soutenait la cause végétarienne. Il considérait le végétarisme comme un idéal sans pourtant le pratiquer lui-même malgré quelques problèmes de conscience^[6]. Il considérait principalement les raisons de santé mais croyait également à l’effet bénéfique du régime végétarien sur le tempérament des hommes^[7]. C'est seulement un an avant sa mort qu’il mit en pratique ce régime^[8].

Le cerveau d'Einstein [modifier]

En 1978, le journaliste Steven Levy apprend par son employeur le journal New Jersey Monthly que le cerveau du savant aurait été conservé et lui demande de le récupérer.

Levy sera accompagné par un caméraman durant sa quête et le film diffusé dans les années 1990 sur le petit écran en France. Après une longue enquête, il le retrouve en effet à Wichita, //