Aperçu sur la vie d'Albert Einstein

APERÇU SUR ALBERT EINSTEIN

Albert Einstein est certainement le scientifique le plus célèbre de la planète. Et pour cause, ses travaux sur la relativité restreinte et la relativité générale ont bouleversé notre conception et notre perception du monde. En établissant le principe d'équivalence entre masse et énergie, en postulant la vitesse finie de la lumière, en prouvant l'existence du photon, en déterminant la courbure de l'espace-temps, il a redonné une nécessaire impulsion à la physique qui se trouvait dans une impasse.

1.  ENFANCE ET SCOLARITÉ D'ALBERT EINSTEIN

Albert Einstein est né le 14 Mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, Allemagne, dans une famille juive peu pratiquante. Son père, Hermann Einstein, était patron d’une usine électrochimique. Sa mère, Pauline Koch, était musicienne. La famille vivait également avec l’oncle d’Albert, un ingénieur. C’est son oncle, et non son père, qui donnera le goût au jeune Albert des mathématiques.

1.1. UNE CURIOSITÉ SCIENTIFIQUE PRÉCOCE

A 5 ans, son père lui offre un cadeau qui le marquera toute sa vie : une boussole. Tout gamin qu’il est, il est très impressionné par le mystère qui fait rester immobile l’aiguille, toujours pointée vers la même direction, alors qu’il tourne l’objet dans tous les sens … Il prend conscience de l’action à distance. A 6 ans, poussé par ses parents, il prend des cours de violon. Au début, il manifeste assez peu d’intérêt pour cette musique, jusqu’au jour où il découvre les sonates de Mozart. Il gardera cette passion pour le violon jusqu’à la fin de sa vie.

1.2. UN ÉLÈVE IRRÉGULIER

Il entre au même âge à l’école élémentaire de sa paroisse. Einstein n’est pas un modèle de réussite scolaire … Très fort en mathématiques, il est mauvais dans les autres matières, notamment en langues vivantes. S’il apprend les mathématiques par goût pour ceux-ci, il se force tant bien que mal à apprendre les autres matières par obligation pour l’obtention de l’examen. Einstein souffre même d’un retard de langage, il avait mis très longtemps à apprendre à parler et est encore la cible de difficultés d’élocutions, qui le gêneront jusqu’à l’âge de 9 ans.

1.3. UNE RIGUEUR DISCIPLINAIRE MAL VÉCUE

A 10 ans, il quitte son école primaire pour le Luitpold gymnasium de Munich. Einstein vit alors assez mal la rudesse de la discipline qui y est appliquée. Ces gymnases (entendre lycée) allemands sont d’une sévérité militaire en cette fin de XIXème siècle. Einstein dira : « Les professeurs m’ont fait à l’école primaire l’effet de serpents, et au gymnase de lieutenants ». A 13 ans, il lit la « petite bible » de la géométrie. Cet ouvrage le marque profondément, il lui inculque la rigueur du raisonnement logique et lui fait abandonner toute croyance religieuse dogmatique.

1.4. UN ÉCHEC, FRUIT DE SES LACUNES

Ses études au gymnase terminées, il quitte l’Allemagne pour entrer, après avoir au préalable rejoint ses parents en Italie, à l’école Polytechnique Fédérale Suisse de Zurich… Mais échoue à l’examen d’entrée ! Il paie là ses lacunes dans les matières qu’il juge inintéressantes, telles les langues, les sciences naturelles … Il fait néanmoins sensation sur ses connaissances en mathématiques, et le directeur de polytechnique lui propose d’obtenir le diplôme dans une autre école suisse, située à Aarau. Il est donc accepté à l’école à sa deuxième tentative.

2.  EINSTEIN ENTRE DANS LA VIE ACTIVE

2.1. PREMIER EMPLOI À L'OFFICE NATIONAL DES BREVETS DE BERNE

A la fin de ses études, Einstein se met à la recherche d’un emploi, non sans difficulté. Ne trouvant pas dans son domaine, il se rabat sur un emploi d’agent de brevet, examinant les inventions apportées. Il s’installe à Berne et épouse une camarade d’études (au Polytechicum), Mileva Maritch. En fait, il l’épouse peu après la mort de son père, car celui-ci était hostile à ce mariage. Ils auront ensemble deux fils, Hans-Albert (1904) et Eduard (1910). Liersel, leur fille née avant leur mariage, a été abandonnée, car cela aurait pu, selon les critères de l’époque, l’obliger à quitter l’office des brevets. Parallèlement à son travail, qu'il juge alimentaire, il s'adonne à son intérêt premier : la physique théorique.

3. LA PHYSIQUE DE L'ÉPOQUE EN CRISE

En ce début de XIXème siècle, la physique traverse une grave crise. Les deux théories expliquant les phénomènes physiques se contredisent et sont incompatibles. D’un côté, la mécanique, basée sur la relativité de Galilée qui dit : rien n’est immobile, tout dépend du référentiel dans lequel on se place. A l’opposé, la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell établie dans les années 1850, décrivant la lumière comme une onde évoluant dans l’éther. L’éther (explication du vide avant la découverte du rayonnement fossile, vestige du Big Bang), théoriquement parfaitement immobile, ne sera jamais décrit physiquement. C’est cette immobilité qui est en complète contradiction avec le principe de relativité. De plus, une autre contradiction vient semer le trouble dans une science déjà ébranlée : La matière est constituée d’atomes, elle est donc discontinue. Or d’après Maxwell la lumière est continue. Comment quelque chose de discontinu peut-il engendrer un phénomène continu ? Aucun physicien de l’époque ne peut répondre à cette question et la physique est dans l’impasse.

4. EINSTEIN PUBLIE SA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ RESTREINTE

4.1. UNE PUBLICATION QUI RÉVOLUTIONNE LA PHYSIQUE

En 1905, Einstein publie le résultat de ses recherches dans Annalen der Physik : quatre articles qui se révèleront révolutionnaires. Le premier expose une nouvelle théorie de la nature corpusculaire de la lumière (étude de l’effet photoélectrique). Elle est constituée de grains minuscules de matière (ou « photons »), mais se comporte comme une onde : La lumière est à la fois d'une nature ondulatoire et corpusculaire, elle n’est donc ni continue ni discontinue, mais les deux à la fois !! Le deuxième article est ce qu’on connaît sous le nom de la relativité restreinte, théorie basée sur les travaux de Hertz, Poincaré et Lorentz. Pour Einstein, l’éther n’a pas lieu d’être, la seule donnée permettant de décrire la lumière est sa vitesse c, constante quelle que soit la vitesse de l’observateur. Il unifie donc les théories de la matière et de la lumière. De plus, il apparaît que le temps n’est plus un invariant, mais il devient lui aussi une donnée relative. Cette théorie introduit bien une équivalence entre la matière et l’énergie, c’est elle qui sera à l’origine du développement de la technologie nucléaire, à des fins civiles ou militaires … Le troisième démontre l’équation la plus célèbre du monde : E = mc². L’énergie est égale au produit de la matière et de sa vitesse au carré. Le quatrième article parle du mouvement brownien.

4.2. LE TALENT D'ALBERT EINSTEIN RÉVÉLÉ

N’oublions pas qu’Einstein est toujours simple fonctionnaire à l’office des brevets ! Cette publication fait alors un tel émoi que, pour les physiciens des universités suisses, l’auteur n’est pas à sa place dans une fonction si primaire. Il est alors nommé professeur « extraordinaire » à l’université de Zurich, en 1909. Entre temps, en 1907, il réfléchit beaucoup à sa théorie de la relativité générale, qui explique la chute des corps. Cette théorie nécessite néanmoins de plus grandes connaissances en mathématiques modernes, notamment en géométrie non euclidienne. En 1910, c’est la chaire de physique théorique de l’université de Prague qu’Einstein ambitionne. En effet, celle-ci vient de se libérer, mais un autre physicien désire également cette place : Gustave Jaumann. Par choix politique, c’est ce dernier qui est accepté pour remplir ces fonctions, même si Einstein était le premier choix. Pour faire face aux critiques sur son élection, Jaumann répondra : « Si Einstein a été proposé le premier à votre choix, parce qu’on croit qu’il a une œuvre plus importante à son crédit, je n’ai alors rien à faire avec une université qui court après la modernité et n’apprécie pas le mérite vrai. ». En 1912, il devient professeur à l’école polytechnique de Zurich, et retrouve un ancien camarade du nom de Marcel Grossmann. Il obtient auprès de lui l’aide dont il avait besoin en mathématiques pour entreprendre les travaux sur sa théorie. Les offres se multiplient et, en 1913, il est nommé à l’Académie des sciences de Prusse, à cette époque il a déjà la nationalité suisse, il doit en plus adopter la nationalité prussienne. On l’invite au Congrès Solvay, en Belgique, il fait là-bas la connaissance de plusieurs scientifiques éminents : Marie Curie, Max Planck, Paul Langevin … L’année suivante, il retourne en Allemagne, à Berlin, afin de se concentrer sur ses recherches. La première guerre mondiale éclate et Einstein profite de sa notoriété pour prêcher le pacifisme. A cette époque, il se sépare de sa femme Mileva, et fréquente une cousine berlinoise.

5.  THÉORIE DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE

Après une erreur dans sa théorie qui lui fait perdre trois années, il sort, en 1915, sa théorie de la relativité générale. Einstein y remplace la force d’attraction empruntée à la théorie de l’attraction universelle de Newton par une déformation de l’espace autour des corps. On peut aisément se matérialiser cette idée en la comparant à une bille de plomb placé sur un drap tendu. La bille crée un creux de par sa masse et chaque corps qui s’y approche suffisamment près tombe avec la même accélération. Chaque corps suit la même ligne de plus grande pente du creux formé dans l’espace. Autre point capital de la théorie, Einstein énonce le fait que l’espace et le temps sont indissociables de la présence de matière. Par exemple, si une étoile déforme l’espace autour d’elle, alors la lumière émise par une autre étoile placée derrière sera déviée et son image ne sera pas à l’endroit où elle devrait être. Sir Arthur Eddington, astronome britannique, validera cette expérience après l’observation d’une éclipse. Cette théorie étant désormais avérée, une tempête médiatique déferle et offre à Einstein la reconnaissance et la gloire qu’il mérite.

La théorie de la relativité générale prévoit une expansion infinie de l’Univers, idée que réfute en bloc Einstein. En effet, Einstein est de ceux qui ne croient pas au Big Bang, à la singularité initiale. Il crée donc un moyen de la contrer en établissant ce qu’il appelle la constante cosmologique. Une théorie qu’il niera ensuite en disant qu’elle a été la plus grande erreur de sa vie. Aussi respecté et écouté qu’il est, il se met en marge de la jeune génération de physiciens comme Heisenberg, Pauli et Bohr. En effet, Einstein vient de poser les bases d’une nouvelle théorie, la théorie quantique (notamment en expliquant l’effet photoélectrique), qu’il n’accepte pas. Il ne veut pas admettre le fait que cette théorie interdit toute représentation physique des briques élémentaires de la matière, comme les électrons, les protons etc … Ils ne peuvent être décrits qu’en terme de probabilité ! Probabilité de trajectoire, de position, de vitesse. Einstein n’accepte décidemment pas cette vision probabiliste de la réalité. Pour lui, la mécanique quantique est sinon inexacte, du moins incomplète. On peut dire en ce sens qu’il est le dernier physicien classique. Pour justifier ses pensées, il dit : « Dieu ne joue pas aux dés ». Exprimant son désaccord, Bohr répondra : « Qui êtes-vous Albert Einstein pour dire à Dieu ce qu’il doit faire ? »..

6. ALBERT EINSTEIN : UN SCIENTIFIQUE ENGAGÉ ET PERSÉCUTÉ

6.1. MILITANT POUR LA CAUSE JUIVE

Engagé politiquement, Einstein profite de sa notoriété soudaine pour promouvoir son idéal de paix. Défenseur de la cause juive, il milite en faveur de la création d’une université de haut niveau en Palestine. En 1921, il récolte les fonds nécessaires lors d’un voyage aux Etats-Unis (il reçoit la même année le prix Nobel de physique). Einstein réside alors toujours en Allemagne, à une époque où monte la pensée nationaliste et antisémite. Juif, pacifiste et mondialiste, il subit alors les foudres des extrémistes nationaux-socialistes, plus connus sous le nom de nazis. En 1928, il est nommé président de la ligue des Droits de l’Homme.

6.2. FUYANT L'ALLEMAGNE ET LE NAZISME

En 1932, il apprend que sa maison de Berlin a été pillée par les nazis.  L’année d’après, Hitler prend le pouvoir, plus exactement il est élu démocratiquement par son peuple. Einstein rentre alors d’un nouveau voyage aux Etats-Unis et, conscient du danger qui découle de cette élection et craignant pour sa vie, il décide de ne pas rentrer pas à Berlin mais de rejoindre les savants de l’Institute for Advanced Study de Princeton.

6.3. DÉVELOPPANT LE PROGRAMME ATOMIQUE

En 1940, il prend définitivement la nationalité américaine. Il décide alors de convaincre le président Roosevelt de développer le programme de la bombe nucléaire, de peur que l’Allemagne n’y parvienne avant eux. Il lui réécrira plus tard pour demander d’abandonner ce projet, contraire à ses idées de pacifiste … Malheureusement, le programme nucléaire est lancé, et deux bombes sont lâchées à la fin de la guerre sur Hiroshima et Nagasaki, en 1945. Einstein regrettera son geste toute sa vie et soutiendra jusqu’à sa mort l’action du Comité d’Urgence des savants atomistes, qui vise à limiter les ingérences de l’état dans la recherche scientifique. Albert Einstein meurt le 18 Avril 1955 d’une rupture d’anévrisme.

7. CITATIONS CÉLÈBRES D’ALBERT EINSTEIN

"Un être humain est une partie du tout que nous appelons "Univers"... Une partie limitée dans le Temps et dans l'Espace." "Ne t'inquiète pas si tu as des difficultés en maths, je peux t'assurer que les miennes sont bien plus importantes !" "Il n'existe que deux choses infinies, l'univers et la bêtise humaine... mais pour l'univers, je n'ai pas de certitude absolue." "Ceux qui aiment marcher en rangs sur une musique : ce ne peut être que par erreur qu'ils ont reçu un cerveau, une moelle épinière leur suffirait amplement." "Placez votre main sur un poêle une minute et ça vous semble durer une heure. Asseyez-vous auprès d'une jolie fille une heure et ça vous semble durer une minute. C'est ça la relativité." "La théorie, c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi. Ici, nous avons réuni théorie et pratique : Rien ne fonctionne... et personne ne sait pourquoi !" "Le monde est dangereux à vivre ! Non pas tant à cause de ceux qui font le mal, mais à cause de ceux qui regardent et laissent faire." "Le monde ne sera pas détruit par ceux qui font le mal, et par ceux qui les regardent sans rien faire." "Dieu ne joue pas aux dés." "Ce qui fait la vraie valeur d'un être humain, c'est de s'être délivré de son petit moi." "Une personne qui n'a jamais commis d'erreurs n'a jamais tenté d'innover." "La valeur d'un homme tient dans sa capacité à donner et non dans sa capacité à recevoir." "La science sans religion est boiteuse, la religion sans science est aveugle." "Je veux connaître les pensées de Dieu ; tout le reste n'est que détail." "L'imagination est plus importante que le savoir." "La plus belle chose que nous puissions éprouver, c'est le mystère des choses."

8.VIDÉOS

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