Tu le connais certainement pour son génie et sa coupe de cheveux plus que hasardeuse. Ou bien si tu as vu le dernier film de Christopher Nolan, Oppenheimer, tu penses qu’Albert Einstein n’était qu’un vieil homme pensif se promenant à l’arrière d’un beau jardin. 🧓
Mais qui se cache derrière ce personnage plus que complexe : un savant fou ? Un génie ayant mis à mal le monde pour avoir révélé les secrets de l’arme nucléaire ?
Eh bien, c’est ce que nous allons voir dans cet article sur un homme qui, sans en connaître les principes, aura réussi à traverser le temps. 🕰️
L’enfant curieux en quête de connaissances 🧒
Né le 14 mars 1879 et de nationalité allemande, le jeune Albert (à l’époque, ce prénom pouvait être stylé, pas de moqueries s’il vous plaît) a toujours été dépeint comme un cancre incapable de suivre les cours de façon orthodoxe, comme le reste de ses camarades. Mais qu’en est-il vraiment ?
💡 Pour info
Einstein est mort le 18 avril 1955 à Princeton, dans le New Jersey. Notre cher physicien s’était, en effet, exilé aux États-Unis (nous reverrons cela plus tard).
Son enfance 👪
Que faisais-tu à cinq ans ? Tu collectionnais les cartes Pokémon, jouais aux petites voitures, étais passionné de sport… Einstein, lui, était fasciné par une boussole (grosse passion). Le fonctionnement de cette dernière lui paraît miraculeux, tellement, qu’il en restera émerveillé 🧭.
Plus tard, dans sa jeunesse, à l’âge de 12 ans, il sera captivé par un ouvrage sur la géométrie euclidienne (rien de plus normal, non ?). Il s’amusera à résoudre des problèmes mathématiques que son oncle, ingénieur de profession, lui posera (une enfance classique quoi).
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Sa scolarité 📖
À l’école, Einstein est perturbateur, mais cela vient du fait qu’il est un élève surdoué et très largement en avance sur son temps. Son cerveau est bel et bien fonctionnel, pas de doutes là-dessus, et pas besoin d’être son professeur pour le remarquer !
Néanmoins, le génie peut parfois faillir, notamment quand il s’agit de passer des examens très scolaires. À 16 ans, Albert Einstein tente d’intégrer l’École polytechnique fédérale de Zurich, mais il rate l’examen d’entrée (pas si doué que ça finalement notre ami. Bon ok, il n’a que 16 ans.). Il y sera finalement admis l’année suivante et obtiendra son diplôme de justesse. C’est d’ailleurs lors de cette période à Zurich en Suisse qu’il fera la rencontre de sa femme Mileva Marić (future Einstein) 👰.
J’étais incapable de suivre les cours, de prendre des notes et de les travailler de façon scolaire 📚
Albert Einstein, autobiographie
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Il semblerait qu’Einstein, durant sa jeunesse, avait tout de l’enfant prodige. Mais comment l’élu scientifique est devenu le savant qu’on connaît aujourd’hui pour ses travaux et ses découvertes fabuleuses ? 🧑🔬
Les découvertes révolutionnaires d’Einstein
Prix Nobel de physique de 1921 pour ses recherches sur l’effet photoélectrique, Albert Einstein contribue largement au développement de la mécanique quantique (aux côtés du physicien Max Planck), de la physique mathématique (comme le physicien indien, Satyendranath Bose) et de la cosmologie ⚡.
Connu du grand public, il l’est surtout pour une formule dont quasiment tout le monde a déjà entendu parler : E = mc2, mais aussi pour ses ouvrages sur la relativité restreinte et générale.
Quelles conséquences cette équation a-t-elle bien pu avoir ? Plongeons dans l’univers d’Albert Einstein, le visionnaire de la physique.
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Une formule connue comme le loup blanc : E = mc2 🐺
Commençons donc, comme promis, par la relation d’Albert Einstein qui nous aura le plus marquée. Formulée à Berne en 1905 dans le cadre de ses travaux en physique sur la relativité restreinte, Mesdames et Messieurs, merci d’accueillir E = mc2 👏 !
Pour faire simple, cette dernière décrit une équivalence entre l’énergie et la masse. Elle démontre qu’une particule isolée et au repos, de masse « m », possède, du fait de cette masse, une énergie « E » (appelée énergie de masse donnée par le produit, à la fois de m, et le carré de la vitesse de la lumière 🔆).
Du fait de la grandeur du facteur dit « c » (vitesse de la lumière), une masse, même à échelle humaine, possède une quantité astronomique d’énergie. Donc, un corps qui perd de l’énergie, c’est un corps qui perd de la masse.
Le principe de la relativité associé aux équations de l’électromagnétisme impose que la masse d’un corps soit la mesure directe de l’énergie qu’il contient.
Albert Einstein
👫 Côté cœur
Sa compagne Mileva Marić/Einstein, avec qui il échangeait souvent, a grandement contribué aux recherches scientifiques sur la relativité d’Albert Einstein.
La relativité restreinte au-delà de E = mc2 ✍️
À la fin du XIXᵉ siècle, la communauté scientifique croyait encore majoritairement aux principes selon lesquels la vitesse de la lumière était différente suivant la direction dans laquelle elle était mesurée : parallèlement ou perpendiculairement à la course de la terre. En effet, dans le premier cas, la vitesse mesurée devrait être plus élevée que dans le second, car la vitesse de la Terre viendrait s’additionner à la vitesse de la lumière.
Cependant, de cette conception découlaient certaines contradictions. Et dans les années 1880, deux scientifiques, Michelson et Morley, indiquaient le contraire. La vitesse de la lumière est la même dans toutes les directions. Elle est invariante, inchangée. 💡
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De son côté, pour expliquer cette contradiction, Einstein remet en cause le caractère absolu de l’espace et du temps : c’est la théorie de la relativité restreinte. Elle montre qu’une seconde ne vaut pas toujours une seconde et qu’un mètre ne mesure pas toujours un mètre.
La vitesse de la lumière (c) devient une constante universelle et une limite infranchissable. Sa valeur, 299 792 km/s (Non, même Usain Bolt n’a jamais dépassé cette vitesse 🏃), ne change pas, quelle que soit la vitesse de l’observateur. Que ce dernier soit immobile ou se déplace à 299 000 km/s, la lumière s’éloignera invariablement de lui à 299 792 km/s. Rien ne peut la dépasser non plus. De plus, si elle ne varie pas pour l’observateur en mouvement, c’est que, les distances doivent se contracter et le temps se dilater à de telles vitesses.
La relativité générale 🎉
Dix ans plus tard, il élabore une théorie plus vaste intégrant la loi de la gravité de Newton : la relativité générale.
Une vision qui change la donne 👀
En 1915, Albert Einstein énonce cette théorie qui sera perçue comme une véritable révolution dans le domaine de la physique.
Il étend sa réflexion et part du postulat que la gravitation n’est plus une force exercée par un objet sur un autre, mais une déformation de la structure même de l’espace-temps. Il faut imaginer l’Univers comme un tapis. Si on y pose une masse, la Terre par exemple, ce tapis se déforme et se creuse, c’est la courbure de l’espace-temps.
Newton (le garçon qui a reçu une pomme sur le crâne 🍎) pensait que la planète créait une force dans son voisinage que la Lune subissait et qui lui donnait le mouvement qu’on lui connaît.
La vision d’Einstein est bien différente : il n’y a plus de force de gravitation, la Terre déforme l’espace-temps autour d’elle, et la Lune qui ne subit aucune force se déplace en ligne droite. Sauf qu’avec la déformation de l’Univers, les lignes droites deviennent des courbes. 🌒
↪️ Pour info
Cette prédiction est vérifiée en 1919 lors d’une éclipse solaire qui permet de mesurer la position d’étoiles situées derrière le Soleil. Celles-ci apparaissent effectivement légèrement décalées.
La boucle est bouclée, tu es désormais capable d’expliquer la théorie de la relativité restreinte tout en te servant du fameux exemple du E = mc2, applicable de bien des manières. Sans compter la relativité générale et l’intégration de la gravitation, qui vient elle aussi jouer son rôle dans ses hypothèses scientifiques compliquées. 👍.
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L’héritage d’Einstein et son influence sur la science moderne
Il est indéniable qu’Einstein aura marqué son époque, mais ses théories ont-elles un impact sur le monde d’aujourd’hui ?
L’arme atomique, véritable héritage 💣 ?
Einstein est-il vraiment à l’origine de l’arme nucléaire ? On ne va pas te mentir, c’est un peu ambigu.
On a vu que les théories d’Einstein et notamment la formule magique tout droit sortie d’un tome d’Harry Potter E = mc2 date de bien avant les évènements de Nagasaki et Hiroshima.
En effet, la possibilité de la naissance d’une telle arme a été découverte seulement à la fin de l’année 1938 par deux physiciens, Hahn et Meitner. Ils ont réalisé qu’un isotope de l’uranium 235 pouvait se couper en deux lorsqu’il est percuté par un neutron lent : ce phénomène est communément nommé la fission nucléaire, qui est à l’origine de la création de la bombe atomique ⚛️.
Cette découverte va permettre par la suite de s’appuyer en partie sur les hypothèses émises par Einstein pour créer cette arme destructrice, mais en aucun cas, le génie à la langue bien pendue ne s’est intéressé à la bombe atomique 👅.
En parallèle, Albert Einstein ira même jusqu’à cas entretenir une relation épistolaire en 1939 avec le 32e président des États-Unis, Franklin.D Roosevelt. Einstein souhaite le prévenir que les Allemands ont des stocks d’uranium et dans leur rang, des physiciens brillants. L’Allemagne Nazie serait capable de faire naître l’arme la plus terrifiante jamais envisagée.
Tu as ta réponse, Einstein n’est pas le père de l’arme atomique, comme l’ont laissé penser certains. Cela dit, ses théories ont évidemment servi de support pour que des dizaines d’années plus tard, des physiciens produisent cette arme ⚔️.
Le GPS 🌐
Le GPS, ou Global Positioning System est une invention que l’on doit à notre savant bien aimé : 32 satellites couvrent la totalité de la surface du globe et orbitent autour de notre chère planète bleue à 20 200 km d’altitude, à une vitesse d’environ 14 000 km/h.
On calcule donc plusieurs centaines de millions de positions au sol chaque jour. Et la relativité d’Einstein dans tout ça ?
À une telle altitude, la gravité terrestre subie par les satellites est 17 fois moins forte qu’au sol. Or, le temps, étant relatif, ne s’écoule pas exactement à la même vitesse au sol ou en altitude, car la force de la gravité exercée n’est pas la même.
Au bout d’une journée, une horloge atomique située à bord d’un satellite GPS aura 45 microsecondes d’avance sur la même horloge atomique située au sol, la masse de la Terre ralentissant l’écoulement du temps. Le temps n’est pas dilaté que par la masse des objets, mais aussi par leur vitesse. À bord des satellites GPS, le temps ralentit légèrement, d’environ 7 microsecondes par jour ⌚.
Il faut donc tenir compte de ces deux effets inverses combinés pour synchroniser continuellement les horloges à bord des satellites avec celles au sol pour corriger cette avance (45 microsecondes d’avance et 7 microsecondes de retard, soit 38 microsecondes d’avance toutes les 24 heures).
38 microsecondes, c’est peu. Malheureusement, c’est assez pour fausser une navigation, l’erreur de positionnement pouvant atteindre jusqu’à dix kilomètres par jour. Merci Albert 🙂 !
Les ondes gravitationnelles 〰️
Si tu as bien suivi, tu devrais savoir que plus la masse de l’objet est grande, plus la courbure de l’espace-temps est élevée, de même que la gravité est importante. Un déplacement d’un objet très massif va donc modifier cette courbure de l’espace-temps et cette oscillation se propage loin de son centre de formation: c’est ce qu’on appelle l’onde gravitationnelle, théorisée par Einstein.Mais les ondes gravitationnelles sont quasiment impossibles à détecter, car elles nécessitent des objets d’une masse stupéfiante et sont d’une très faible fréquence. Elles ont cependant un rôle essentiel pour l’étude de l’espace, puisqu’elles peuvent fournir des informations sur les objets de forte masse et le fonctionnement de l’univers.
Comment saisir ces ondes ? 🤔
C’est là que les pulsars, des cadavres d’étoiles issus d’explosions de supernovæ, font leur entrée. Ils envoient des signaux radios incroyablement réguliers, des centaines de fois par seconde, d’où leur nom (tiré de l’anglais pulsating star, qui signifie étoile vibrante dans la langue de Molière). L’idée est de repérer des indices de changements de fréquences dans les signaux émis par les pulsars (on parle ici de variations de l’ordre de nanosecondes) 🛰️.
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Au-delà du savant : l’engagement d’Einstein envers la paix et la justice
C’est bien beau de parler de son génie scientifique incommensurable, mais qu’en est-il de l’homme derrière les théories ?
Son envie de paix face à un monde guerrier ☮️
Lors de la Première Guerre mondiale, Albert Einstein s’est radicalement opposé à l’armement allemand et aux financements du militarisme 🪖. Il s’engage en prônant le pacifisme, une valeur qui lui tient à cœur, et se dresse contre l’utilisation de la violence et la poursuite d’une telle guerre. Einstein a toujours été pacifiste et ne manque aucune occasion de promouvoir la paix avant tout.
En 1950, il intervient à la télévision pour prendre la parole contre la décision du gouvernement américain de poursuivre le développement de la bombe à hydrogène 📺.
Ses opinions divergentes ont longtemps été vues comme une menace, que ce soit par une Allemagne totalitaire que par un État démocratique comme les États-Unis, ce qui lui aura valu d’être suivi et surveillé pendant de longues années.
Son engagement pour la justice ⚖️
Le pacifisme n’est pas son seul fait d’armes. De confession juive, il sera obligé de s’exiler vers le pays aux 50 États en 1939 et, naturellement, il luttera contre l’antisémitisme durant une bonne partie de sa vie. Einstein a d’ailleurs toujours eu espoir d’une entente entre les juifs et les musulmans de Palestine et serait certainement affligé de voir les tournures dramatiques que le conflit israëlo–palestinien a pris aujourd’hui 🥹.
La lutte contre l’antisémitisme, mais pas que ! Une fois aux USA, il luttera contre l’oppression et le racisme subi par les personnes afro-américaines. Il militera auprès des populations opprimées et réfutera toutes théories racistes.
Il se battait pour les droits de l’homme dans le monde, et même si sa pensée était jugée comme naïve ou parfois trop idéaliste, Einstein ne cessa de rêver d’un monde où le vivre-ensemble serait la plus belle de ses théories.
Pour conclure, Einstein aura connu deux grands amours (désolé Mileva) : celui pour les sciences et un autre pour la paix 💑. On s’est efforcé de séparer le savant et le penseur, à tort ! Ses valeurs pacifistes et en faveur de la justice ont été à la hauteur de son génie scientifique.
Et si tu n’as toujours rien compris aux théories de notre cher Albert Einstein, n’hésite pas à prendre des cours particuliers de physique avec l’un de nos Sherpas !
Un sacré personnage ! Très bon article ✅️