L'année miraculeuse d'Einstein : 1905 | ||||
4 articles publiés dans Annalen der Physik | Mise à jour 01 juin 2013 | |||
Albert Einstein est né le 14 mars 1879 à Ulm, moyenne cité du Wurtemberg en Germanie. Einstein se posait des questions toutes simples, comme les enfants et ces questions ont révélé chez lui, des vérités insoupçonnées. Il cherchera toute sa vie, l'ordre caché derrière l'apparence des phénomènes. Chez Einstein, la conception du monde, du temps, de la réalité, est inscrite dans l'arborescence cérébrale. Ces liens nous permettent d'interpréter ce que nos sens perçoivent. Par exemple, Il s'est demandé comment lui apparaitrait le monde, s'il tombait en chute libre dans un ascenseur. Einstein se forme tout seul en lisant les textes des plus grands physiciens de l'époque (Maxwell, hertz, Planck). Il veut faire de la recherche. Après ses études à l'école polytechnique de Zurich, en 1902, il travaille au bureau des brevets à Berne. Depuis 1905, E=mc2 est la formule mathématique la plus célèbre, Einstein n'a que 26 ans. Il publie cette année là, cinq articles, qui ont révolutionné la physique. Parmi ces articles, il y a sa thèse qui étonnement, ne fait que 23 pages, il la passe à l'université de Zurich et il développe dans ses 23 pages, une méthode assez nouvelle de mesure des quantités relatives aux molécules. Cette thèse est intitulée Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen (« Une nouvelle détermination des dimensions moléculaires ». Il obtient son diplôme de doctorat le 15 janvier 1906. Les 4 autres articles qui ont fait sa popularité, seront publiés dans la plus grande revue allemande, "Annalen der Physik". L'université allemande a su voir dans les articles d'un inconnu, même pas soutenu par son directeur de thèse, une vision révolutionnaire de la physique. Le premier article, publié en mars 1905, est révolutionnaire. Einstein l’intitule "Sur un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière". | La lumière définie par Maxwell, est considérée depuis 1840, comme une onde, tel le son qui se propage dans l'air. Mais si l'on fait disparaitre l'air, le son disparait, la lumière, elle, continue de se propager. La lumière se propage dans le vide de l'espace mais pas le son. Les physiciens du 19è siècle inventent l'éther, substrat immatériel qui sert de support dans le vide pour véhiculer la lumière. A la fin du 19è siècle, deux physiciens, Albert Abraham Michelson (1852-1931) et Edward Williams Morley (1838-1923) cherchent à déterminer ce flux de l'éther, en mesurant la vitesse de la lumière. La vitesse de la lumière doit être différente compte tenu du mouvement de la Terre dans l'espace. Ils s'attendaient à mesurer une variation, même minime de cette vitesse, mais le résultat fut surprenant, tous les rayons de lumière avaient la même vitesse. | Image : Il fallait un esprit rebelle, révolutionnaire et non conformiste pour renoncer aux acquis de la physique. | ||
Le mouvement brownien | ||||
En mai 1905, Einstein publie, toujours dans la grande revue allemande, "Annalen der Physik", un deuxième article, assez subtil, sur le mouvement brownien, décrit par Robert Brown en 1827. Ce botaniste remarque dans la nature, que des pierres contiennent de l'eau, dans laquelle il y a des grains de pollen. Ces grains de pollen bougent alors qu'ils sont enfermés depuis des millions d'années. Comment se fait-il, que ces grains de pollen bougent ? | Selon Einstein, les molécules tireraient leur énergie cinétique de la chaleur. Le mouvement des particules et la température sont liés. La température provoque un mouvement désordonné des particules. | Image : le mouvement brownien d'une particule est un mouvement désordonné, très irrégulier de la grosse particule se cognant sur les petites particules. | ||
La mort de l'éther | ||||
En septembre 1905, et toujours dans la revue allemande, "Annalen der Physik" parait le troisième article d'Einstein. Ce troisième article qui s'intitule "Sur l'électrodynamique des corps en mouvement" est encore plus révolutionnaire, car l'intuition d’Einstein va rompre avec la physique newtonienne. | Cet article amène à deux conclusions : l’éther n’existe pas, et le temps et l’espace sont relatifs. Einstein édifie ces deux notions que sont l’espace et le temps. De nombreux historiens des sciences rappelle le travail des prédécesseurs, Hendrik Antoon Lorentz et Henri Poincaré en ce qui concerne la relativité restreinte. Image : représentation simplifiée de l'espace sur une surface plane bidimensionnelle courbée par la gravité. Quand l'espace augmente la surface s'étire et se courbe. | |||
Inertie de l'énergie | ||||
Le dernier article de cette année-là, dérive de l'article précédent, il contient à peine deux pages, et il est publié immédiatement après le troisième en septembre 1905. Cet article est intitulé "Inertie de l'énergie", et se termine, non pas par E=mc2 mais par ΔE=Δmc2. La variation du contenu énergétique d'un système est égale à la variation de masse, multiplié par c2, la vitesse de la lumière. Cette idée explique que lorsque qu'un corps massif absorbe de l'énergie, sa masse est modifiée. Cette énergie est donc calculée en multipliant la masse par le carré de la vitesse de la lumière. On comprend alors que la puissance de l'énergie contenue dans la matière est gigantesque, même quand un corps est inerte. | Alors que cette formule est considérée comme une simple possibilité théorique, les physiciens de l'atome constatent que les protons et neutrons sont liés les uns aux autres, par une incroyable force. |