Albert Einstein (1879-1955)

Albert Einstein (1879-1955) est né à Ulm dans le royaume du Wurtenberg, au sein de l’empire allemand. Il est le premier fils de Herman et Pauline Einstein. Lorsque Albert a un an, sa famille s'installe à Munich. Son père et son oncle ingénieur y fondent une société: Elektrotechnische Fabrik Einstein J. & Cie, spécialisée dans la fabrication de matériel électrique. La famille Einstein, bien que d’origine juive, n’est pas très à cheval sur les pratiques religieuses. Elle inscrit Albert à l’école primaire catholique. Ses maîtres notent alors chez lui des difficultés d’élocution et des problèmes de dyslexie. Hermann Einstein éveille l’esprit scientifique de son fils en lui montrant une boussole de poche alors qu’il n’a que cinq ans. Albert déclarera plus tard que cette boussole a exercé sur lui une impression profonde et durable. A six ans, poussé par sa mère musicienne, il étudie le violon, mais il y voit davantage une corvée qu’un plaisir. En revanche, dés qu’il grandit, il fabrique de petits modèles réduits et divers mécanismes qui révèlent son goût et son talent prononcé pour les mathématiques. Lorsque Albert atteint une dizaine d’années, un ami de ses parents, Max Talmud, étudiant en médecine, l’initie aux matières scientifiques et aux textes classiques de philosophie. Il découvre Kant à travers La critique de la raison pure ou Euclide dans les Éléments qu’il nomme: ma petite bible de la géométrie. Albert apprend de ce dernier le raisonnement par la déduction et à l’âge de douze ans, il connait déjà sa géométrie. Pendant ce temps, les affaires de son père déclinent en raison de la bataille perdue par les partisans du courant continu contre ceux qui défendent l’usage du courant alternatif. En 1894, la famille Einstein doit quitter l’Allemagne pour essayer de relancer ses affaires en Italie. Elle s’établit à Milan puis s’installe à Pavie. Albert resté à Munich, obtient finalement son diplôme, malgré des études très chaotiques

Il demande à son père l’autorisation de renoncer à sa citoyenneté allemande, pour éviter de faire son service militaire, et obtient la nationalité Suisse en 1901. Ses excellents résultats en mathématique et en physique lui permettent de s’inscrire, en 1896, à L’École Polytechnique fédérale de Zurich. Son camarade de classe, Marcel Grossmann, qui deviendra un éminent professeur de mathématiques, l’aide à aborder la géométrie non euclidienne. Il lui apportera par la suite une aide précieuse dans l’élaboration de sa théorie de la relativité générale. En 1900, Albert obtient son diplôme et cherche un emploi dans le domaine scientifique. Après deux ans de vaines recherches, résigné, il s’oriente vers un emploi administratif. Il est embauché à l’ Office fédéral de la propriété intellectuelle de Berne, en tant qu’expert de troisième classe. En 1903, Albert épouse Mileva Maric, qui étudiait avec lui à l’École Polytechnique. Elle lui donnera deux enfants, Hans-Albert et Édouard. Tout en travaillant à son poste, Albert consacre l’essentiel de son temps libre à l’élaboration de ses théories. Avec quelques amis, il fonde un club de discussion sur la science et la philosophie. Parmi leurs lectures, Poincaré, Mach et Hume occupent une place prépondérante. A l’office des brevets, Einstein s’occupe principalement des questions relatives aux transmissions de signaux électriques, mécaniques et de synchronisation du temps. Il est probable que c’est à cette époque que ses réflexions sur la nature de la lumière et le lien fondamental existant entre l'espace et le temps ont vu le jour. En 1905, il obtient son doctorat. A partir de cette époque, et jusqu’en 1909, il publie quatre des ses principaux articles dans la revue Annalen der Physik, qui auront d’immenses répercussions en mécanique céleste et en physique nucléaire. Le premier traite de l’effet photoélectrique et aborde la question de l’interaction de la lumière et de la matière, dont Max Planck avait été l’initiateur en 1900, avec une théorie connue sous le nom de théorie des quantas. En 1921, Einstein sera d’ailleurs récompensé pour ce travail, en obtenant le prix Nobel de physique. Le second article permet de justifier le mouvement aléatoire de très petits objets, appelé mouvement brownien, comme découlant de l’action moléculaire. Einstein y donne une formule qui permet de calculer le coefficient de diffusion d'un couple particule-fluide. Dans le troisième article, intitulé Sur l’électrodynamique des corps en mouvement, Einstein part du principe que la vitesse de la lumière est constante dans le vide, quelle que soit sa source et que les lois physiques de la relativité s’appliquent dans un référentiel inertiel (référentiel dans lequel un objet isolé est soit immobile, soit en mouvement de translation rectiligne uniforme). Il y amorce une rupture avec la physique newtonienne, prouvant que l’espace et le temps sont relatifs à chacun des repères inertiels des observateurs et que l’éther n’existe pas. Cette théorie connue sous le nom de relativité restreinte.

Enfin, dans un quatrième article, il expose l’équivalence entre la masse et l’énergie avec sa célèbre formule E=MC². Dans un premier temps, les avis sont loin d’être unanimes, cependant ils vont permettre à Einstein d’obtenir une reconnaissance de la part de la communauté scientifique internationale. Ce qui lui vaudra l’obtention d’une habilitation à l’université de Berne en 1909, puis un poste de professeur à l’université de Zurich en 1910. En 1911, il est invité au premier congrès de Solvay en Belgique ou d’éminents scientifiques de l’époque sont présents. Ainsi il a l’occasion de confronter ses idées avec celle de Marie Curie, Max Planck  Paul Langevin ou Henri Poincaré. Einstein participera dés lors à de multiples conférences et congrès, dont un des plus connus reste celui de Solvay en 1927 (ci-dessous), rassemblant 29 participants dont 17 furent des lauréats du prix Nobel.

Au cours de ce congrès, Einstein a un échange avec Niels Bohr à propos d’Heisenberg et de son principe d’incertitude relatif à la mécanique quantique. Sceptique, il lance: « Dieu ne joue pas aux dés »,  ce à quoi Bohr rétorque « Einstein, qui êtes vous donc pour dire à Dieu ce qu'il doit faire? ». En 1913, Einstein est nommé à l’Académie des sciences de Prusse, il s’installe à Berlin où il est directeur de l’Institut de physique de la Kaiser Wilhelm Gesellschaft  (société pour l’avancement des sciences). En 1916, il publie la théorie de la gravitation, connue aujourd’hui sous le nom Théorie de la relativité générale, unifiant les lois de la gravitation de Newton et celles de la relativité. En 1919, l’exactitude de sa théorie est vérifiée par l’expérimentation. L’astronome anglais Sir Arthur Eddington y parvient en mesurant la déviation de la lumière, lorsqu’elle passe à proximité d’une étoile. Ces découvertes sont abondamment relayées par la presse et rendent Einstein mondialement célèbre.

Il entreprend une série de conférences dans le monde entier, au cours desquelles il se révèle être un personnage particulièrement médiatique. Après avoir vécu près de cinq années séparé de Mileva, il divorce et épouse une de ses cousines germaine, Elsa Lowenthal. En 1925, il reçoit la médaille Copley. A cette période la montée du nazisme menace la communauté juive allemande. Einstein reçoit plusieurs menaces de mort et, un jour, il retrouve sa maison saccagée En 1933, lorsqu’Hitler prend le pouvoir, il décide de quitter son pays. Il s’embarque pour les États-Unis et s’installe à Princeton, dans le New Jersey. Il entre à l’Institut des études avancées, où, dispensé d’enseigner, il peut se consacrer entièrement à ses investigations. A partir de ce moment, un de ses principaux sujets de recherche, qui restera malheureusement infructueux, réside dans sa tentative de réunifier les théories du magnétisme et de celles de la gravitation. Militant antimilitariste convaincu, dès 1928, il fut élu à la présidence de la Ligue des droits de l’homme. Il œuvrera jusqu’à ses derniers jours en faveur de la paix. Un évènement va pourtant lui causer bien des remords: poussé par des collègues scientifiques juifs, il signe, en août 1939, une lettre qu’il adresse au président Roosevelt, alors que l’Allemagne n’est pas encore en guerre.  Pressentant l’imminence d’un grave conflit, il souhaite mettre en garde les autorités sur le fait qu’il est possible de fabriquer un nouveau type de bombe d’une puissance si importante, qu’à elle seule, elle pourrait détruire une ville entière. Il explique que l’Allemagne nazie est déjà bien avancée dans ses recherches pour fabriquer un tel engin.

Il faut attendre 1942 et la débâcle de Pearl Harbour, pour que Roosevelt lance officiellement le programme « Manhattan » dont l’objectif est de fabriquer cette bombe. La mission est confiée à Robert Oppenheimer (ci-contre, avec Einstein). Le 16 juillet 1945, une première bombe expérimentale explose sur la base aérienne américaine d’Alamogordo. La seconde bombe sera lâchée sur Hiroshima, puis une troisième sur Nagasaki, avec les conséquences que l’on connait. Après la guerre, Einstein continue de militer activement en faveur d’un désarmement atomique mondial, il écrira à propos de sa lettre à Roosevelt:  «J’ai fait une grande erreur dans ma vie, quand j’ai signé cette lettre...». Au-delà de ces faits historiques, la théorie de la relativité a des répercussions fondamentales en physique et en astronomie. L'aspect le plus important de cette théorie de la relativité réside dans le fait qu’elle peut se substituer à la gravitation newtonienne. En effet d’après Einstein, le mouvement d'un corps n'est pas déterminé par des forces, mais par la configuration de l'espace-temps. Par exemple selon Isaac Newton une planète orbite autour du Soleil parce que ce dernier exerce sur elle une force gravitationnelle. Selon Einstein, le fait que la planète en question orbite autour du Soleil est dû à une perturbation de l’espace-temps, introduite par la masse du Soleil. Le schéma ci-dessous permet par exemple de comprendre comment la lumière est déviée (pointillés rouge) de son trajet initial (pointillés vert),  lorsqu’elle passe à proximité d’un objet massif. Il en découle, entre autre, que depuis la Terre, nous ne voyons pas exactement les objets célestes à leur véritable position dans l’univers, mais plutôt dans des positions relatives, liées aux incidences gravitationnelles des objets qui se trouvent à proximité du trajet que leur lumière emprunte pour parvenir jusqu’à nous.

Dans le cas ou l’espace est dépourvu de matière, la courbure de l’espace temps devient nulle et les lumières ou les corps qui s’y déplacent suivent une trajectoire rectiligne. Par contre, près d'un corps massif, l'espace-temps est déformé et les corps se déplacent sur des lignes courbes. Les équations d'Einstein donnent une relation permettant de définir le niveau de courbure de l’espace temps en fonction de la distribution des masses. Bien que totalement différente de celle de Newton, la vision d’Einstein donne la plupart du temps des résultats sensiblement similaires. Les différences ne font leur apparition que dans le cas de l’étude de conditions extrêmes, comme par exemple lorsqu’on envisage des objets dont la masse engendre d’intenses champs gravitationnels, ou lorsque la vitesse de déplacement de ces objets avoisine celle de la lumière.

Par exemple, la relativité générale permet de montrer comment la déformation de l’espace temps, au voisinage d’une étoile massive en fin de vie, empêche la lumière de s‘en échapper, rendant cette étoile impossible à observer. Elle ne montre son existence qu’à travers d'intenses perturbations de l'espace-temps dans son voisinage, formant un « trou noir ». Je ne saurai ici développer toutes les conséquences des travaux d’Einstein. Il conviendra de consulter à cet effet le premier tome de cet ouvrage qui en reprend une partie, notamment à propos de la « relativité restreinte » et de son incidence sur la déformation du temps en fonction du mouvement de l’observateur. Au niveau de son parcours politique, durant la dernière partie de sa vie, Einstein a soutenu sans relâche la cause du pacifisme, usant de sa notoriété planétaire. Assimilant le maccarthysme qui sévissait en Amérique, aux évènements ayant affecté l’Allemagne des années trente, il ne cachait pas ses convictions socialistes et incitait ses pairs à réagir, au point qu’il fut fiché au FBI, alors dirigé par Edgar Hoover. Certains de ses proches furent même soupçonnés d’être des agents à la solde de Moscou. En 1952, Ben Gourion lui propose de devenir président d’Israël. Il refuse poliment, prétextant qu’il connaissait mieux les lois de l’Univers que les hommes. Einstein a toujours su garder sa liberté d’esprit. Il eut des relations avec des personnalités scientifiques, politiques et artistiques du monde entier, bien qu’il ait toujours fui l’agitation humaine. Ses célèbres grimaces médiatiques n’étaient en fait que des pieds de nez répétés qu’il faisait à sa propre célébrité, dont personne, mieux que lui, ne pouvait mesurer le caractère bien relatif.