Jeunesse
d'Einstein
Né à Ulm le 14mars 1879, Albert Einstein
passa sa jeunesse à Munich, où sa famille possédait un petit atelier de
fabrication de machines électriques. Dès le plus jeune âge, il fit preuve d'une
intense curiosité, montrant une aptitude remarquable à comprendre les concepts
mathématiques les plus ardus. À douze ans, il apprit ainsi par lui-même les
fondements de géométrie euclidienne.
Quand une faillite commerciale obligea
sa famille à quitter l'Allemagne pour s'installer à Milan, Einstein
suivit ses parents en Italie durant un an, avant de partir à Munich pour y
terminer ses études secondaires. Il entra ensuite en 1896 à l'École
polytechnique fédérale de Zurich, où il ne brilla ni par ses résultats, ni par
son assiduité aux cours. Il réussit néanmoins ses examens, obtenant sa licence
en 1900.
Plutôt mal considéré par ses professeurs, Einstein ne fut
pas recommandé pour une place d'enseignant à l'université. Naturalisé suisse, il
décrocha en 1902 un poste à l'Office fédéral des brevets suisses de Berne. Il se
maria l'année suivante avec Mileva Mariç, une ancienne camarade de classe
de l'Institut polytechnique.
Premières publications
scientifiques
En 1905, Einstein obtint son doctorat à
l'université de Zurich pour une thèse théorique sur les dimensions des
molécules. Il publia également cette année-là quatre articles théoriques qui se
révélèrent d'une importance capitale pour le développement de la physique du
XXesiècle. Publiés dans la revue scientifique allemande Annalen der Physik, ses
mémoires étaient ainsi titrés: Sur un point de vue heuristique concernant la
production et la transformation de la lumière; Sur le mouvement brownien; Sur
l'électrodynamique des corps en mouvement; L'inertie d'un corps dépend-elle de
son contenu en énergie!?
Mouvement
brownien
Le deuxième article publié concernait l'étude du
mouvement brownien, c'est-à-dire le mouvement de
particules distribuées aléatoirement dans un fluide. Faisant appel aux
probabilités, Einstein y formula une description mathématique du
phénomène.
Théorie de la
relativité restreinte
Dans le troisième article, de loin le
plus célèbre, Einstein exposa la théorie
fondamentale de la relativité restreinte. Depuis l'époque de
Newton, les scientifiques tentaient sans succès de relier les lois du
mouvement aux lois de Maxwell dans le cadre d'une description unifiée
du monde. Selon la conception mécaniste, les lois du mouvement devaient
pouvoir expliquer la totalité des phénomènes, alors que, d'après les partisans
de Maxwell, les lois de l'électricité devaient constituer le fondement
de la physique. Mais ces deux grands ensembles théoriques demeuraient
apparemment incompatibles, se révélant en outre incapables d'expliquer
pourquoi certains phénomènes d'interaction de la lumière avec la matière
n'apparaissaient pas de manière strictement identique à un observateur au
repos et à un observateur se déplaçant à une vitesse constante par rapport au
premier.
Au printemps 1905, Einstein se rendit compte que le cœur
du problème ne résidait pas dans la théorie de la matière, mais dans la
théorie de la mesure. Il fut donc amené à réviser les notions de mesure
d'espace et de temps, ce qui le conduisit à développer une théorie fondée sur
deux postulats: le principe de la relativité, stipulant que toutes les lois de la physique sont similaires dans tous les
repères inertiels, et le principe de l'invariance
de la vitesse de la lumière, énonçant que cette vitesse dans le vide
est une constante universelle. Grâce à cette théorie, il fut alors capable de
fournir une description logique et correcte des événements physiques dans des
repères inertiels différents, sans devoir émettre pour autant des hypothèses
particulières sur la nature de la matière ou du rayonnement, ou sur la façon
dont ils interagissent.
Le quatrième article qu'Einstein publia en
1905 correspondait en fait à un corollaire du précédent: il y exposait la
notion nouvelle d'équivalence entre masse et énergie, introduisant la célèbre
formule E=mc².
Théorie de la
relativité générale
Avant son départ de l'Office des brevets,
Einstein avait déjà commencé à travailler à l'extension et à la
généralisation de sa théorie de la relativité au-delà des seuls repères
inertiels. Dans ce cadre, il énonça le principe d'équivalence, postulant que le
champ de gravitation est équivalent à l'accélération,
suivant le repère de référence dans lequel se situe l'observateur. Par
ailleurs, il introduisit le concept d'espace-temps,
espace à quatre dimensions ayant les trois dimensions de l'espace classique et
le temps comme quatrième. Cette abstraction mathématique lui permit d'étudier
les interactions entre les corps dans un nouveau contexte, interactions
attribuées jusque-là au champ gravitationnel.
Publiée en 1916, la théorie
de la relativité générale apparut à bon nombre de physiciens comme une
théorie plus philosophique que scientifique, voire quasi mystique. Pourtant,
cette théorie permit à Einstein d'expliquer les étranges variations du
mouvement orbital de certaines planètes, mais également de prédire la courbure
de la lumière des étoiles à proximité d'un corps massif comme le Soleil. La
confirmation de ce dernier phénomène lors d'une éclipse solaire en 1919
accrédita les thèses d'Einstein, qui occupa dès lors le devant de la
scène scientifique.
Pendant le reste de sa vie, il tenta de généraliser
encore plus sa théorie, travaillant à l'unification de
l'électromagnétisme et de la gravitation, mais ses travaux ne furent pas
couronnés de succès.
Théorie de
Bose-Einstein
Entre 1915 et 1930, la physique fut dominée par
une nouvelle conception du caractère fondamental de la matière, la théorie quantique.
Cette théorie utilisait la notion de dualité
onde-particule, déjà avancée par Einstein dans un article de 1917,
préconisant que la lumière présente les propriétés d'une particule mais aussi
celles d'une onde. Elle se fondait en outre sur le principe
d'incertitude, élaboré par le physicien allemand Heisenberg,
stipulant qu'il est impossible de connaître en même temps certaines quantités
physiques, par exemple la position et la vitesse d'une particule. La théorie quantique,
qui remettait en cause la notion de causalité en physique, ne fut jamais
totalement acceptée par Einstein, qui refusait d'abandonner tout
déterminisme: "Dieu ne joue pas aux dés avec le monde", disait-il. Toutefois, il
apporta sa contribution à cette théorie en étudiant le comportement des photons,
faisant publier en 1924 un article du physicien indien Bose à ce sujet.
Collaborant avec ce dernier, il élabora la théorie
statistique de Bose-Einstein, qui s'applique à la mécanique statistique.
Années de gloire
Après 1919, Einstein jouit enfin d'une renommée internationale. Il
accumula les honneurs et les récompenses, recevant en particulier en 1921 le
prix Nobel de physique pour son étude de l'effet
photoélectrique, et non pour la théorie de la
relativité qui demeurait encore très controversée. Sa visite dans n'importe
quelle partie du monde devint alors un événement national, les photographes et
les journalistes le suivant partout. Tout en regrettant la perte de sa vie
privée, Einstein tira profit de sa renommée pour défendre ses conceptions
sociales et politiques, s'illustrant notamment par l'appui qu'il apporta au
pacifisme et au sionisme.
Einstein, scientifique
engagé
Après la guerre, Einstein plaida en faveur du
désarmement international mondial, tout en continuant à soutenir activement la
cause d'Israël. Son engagement en faveur de causes sociales et politiques fut
parfois qualifié d'irréaliste. En fait, ses propositions furent toujours
soigneusement élaborées. À l'instar de ses théories scientifiques, elles
furent motivées par une puissante intuition, fondée sur une évaluation
perspicace et profonde de la preuve et de l'observation. Même si
Einstein consacra une grande partie de son temps à la défense de causes
politiques et sociales, la science occupa toujours la première place dans ses
travaux. En effet, il disait souvent que seule la découverte de la nature de
l'univers aurait une signification durable. Il mourut à Princeton le 18 avril
1955.