Sciences · Physique
Albert Einstein
Albert Einstein (1879-1955) est le physicien qui a révolutionné notre conception de l’espace, du temps et de la gravitation avec la relativité. Il a reçu le prix Nobel de physique 1921 pour l’effet photoélectrique.
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Son nom est devenu synonyme de génie et sa formule E = mc² la plus célèbre de la science. Albert Einstein a pourtant mené une carrière d’abord laborieuse, publié ses travaux majeurs alors qu’il était employé d’un office de brevets, et passé la fin de sa vie à contester une partie de la physique qu’il avait contribué à fonder. Cette fiche retrace sa vie ; ses théories sont expliquées dans la fiche relativité d’Einstein.
Repères chronologiques
| Date | Événement |
|---|---|
| 14 mars 1879 | naissance à Ulm (royaume de Wurtemberg, Empire allemand) |
| 1880 | la famille s’installe à Munich |
| 1896 | entre à l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH) |
| 1900 | diplôme d’enseignant en mathématiques et physique |
| 1901 | obtient la nationalité suisse |
| 1902 | expert technique à l’Office fédéral de la propriété intellectuelle, à Berne |
| 1903 | épouse Mileva Marić, ancienne camarade d’études |
| 1905 | « année miraculeuse » : quatre articles fondateurs ; doctorat de l’université de Zurich |
| 1909 | premier poste universitaire, à Zurich |
| 1914 | s’installe à Berlin, membre de l’Académie prussienne des sciences |
| novembre 1915 | présente les équations de la relativité générale |
| 1919 | divorce, épouse sa cousine Elsa Löwenthal ; une éclipse confirme sa théorie |
| 1922 | reçoit le prix Nobel de physique 1921 |
| 1933 | quitte l’Allemagne nazie, s’installe à Princeton (États-Unis) |
| 1939 | cosigne une lettre au président Roosevelt sur le risque d’une bombe atomique allemande |
| 1940 | devient citoyen américain |
| 18 avril 1955 | meurt à Princeton |
Une jeunesse indépendante
Né dans une famille juive non pratiquante, fils d’un commerçant en matériel électrique, Einstein grandit à Munich. Contrairement à une légende tenace, il n’était pas mauvais en mathématiques : il maîtrise très jeune la géométrie et le calcul infinitésimal. En revanche, il supporte mal la discipline du lycée et le quitte sans diplôme. Après un échec partiel au concours d’entrée de l’ETH de Zurich en 1895, il obtient sa maturité en Suisse, à Aarau, puis entre à l’ETH.
Diplômé en 1900, il ne trouve pas de poste universitaire. En 1902, grâce à l’appui du père d’un ami, il est embauché à l'office des brevets de Berne, où il examine des inventions. Ce travail lui laisse du temps pour réfléchir.
1905, l’année miraculeuse
À 26 ans, Einstein publie dans la revue Annalen der Physik quatre articles qui bouleversent la physique :
- L’effet photoélectrique (mars) : la lumière est faite de « quanta » d’énergie, les futurs photons. C’est un acte fondateur de la mécanique quantique.
- Le mouvement brownien (mai) : l’agitation désordonnée de petites particules en suspension s’explique par les chocs des molécules du liquide. Vérifiée par Jean Perrin en 1908, cette théorie convainc les derniers sceptiques de l’existence des atomes.
- La relativité restreinte (juin) : les lois de la physique sont les mêmes pour tous les observateurs en mouvement uniforme et la vitesse de la lumière est la même pour tous ; temps et longueurs deviennent relatifs.
- L’équivalence masse-énergie (septembre) : une courte note qui aboutit à la relation
E = mc².
La même année, il soutient sa thèse de doctorat sur la détermination de la taille des molécules.
La relativité générale (1915)
Pendant dix ans, Einstein cherche à étendre la relativité aux mouvements accélérés et à la gravitation. Il part d’une intuition qu’il qualifiera de « pensée la plus heureuse de sa vie » : une personne en chute libre ne sent pas son propre poids. En novembre 1915, à Berlin, il présente les équations de la relativité générale : la gravitation n’est pas une force à distance, comme chez Newton, mais une courbure de l’espace-temps produite par la masse et l’énergie.
La théorie explique une anomalie connue de l’orbite de Mercure et prédit que la lumière des étoiles est déviée par le Soleil. En 1919, des expéditions britanniques dirigées notamment par Arthur Eddington mesurent cette déviation pendant une éclipse totale. Les journaux du monde entier en font leurs gros titres : Einstein devient une célébrité.
Le prix Nobel
Einstein reçoit le prix Nobel de physique 1921, décerné en 1922, « pour ses services rendus à la physique théorique, et en particulier pour sa découverte de la loi de l’effet photoélectrique ». Le comité Nobel, prudent, ne mentionne pas la relativité, encore controversée.
Einstein et la physique quantique
Bien qu’il en soit l’un des pères, Einstein refuse l’interprétation probabiliste de la mécanique quantique défendue par Niels Bohr. Il résume son objection par une formule souvent citée, écrite dans une lettre à Max Born en 1926 : Dieu « ne joue pas aux dés ». En 1935, avec Boris Podolsky et Nathan Rosen, il publie le « paradoxe EPR », qui pointe les corrélations à distance entre particules intriquées. Les expériences menées depuis, notamment celles d’Alain Aspect au début des années 1980 (prix Nobel 2022), ont donné tort à Einstein sur ce point, mais sa critique a fait progresser la compréhension de l’intrication.
Ses trente dernières années sont consacrées à la recherche d’une théorie unifiée des champs, réunissant gravitation et électromagnétisme. Il n’aboutira pas.
L’exil et l’engagement
Juif, pacifiste et internationaliste, Einstein est la cible des nazis, qui dénoncent une « physique juive ». En 1933, alors qu’il séjourne aux États-Unis, Hitler arrive au pouvoir ; Einstein renonce à revenir, démissionne de l’Académie prussienne et s’installe à l'Institute for Advanced Study de Princeton.
En août 1939, alerté par le physicien Leó Szilárd, il signe une lettre au président Franklin D. Roosevelt avertissant que l’Allemagne pourrait mettre au point une bombe à l’uranium. Cette lettre contribue au lancement du programme américain, mais Einstein n’a pas participé au projet Manhattan. Après Hiroshima, il milite pour le désarmement nucléaire ; en 1955, quelques jours avant sa mort, il signe le manifeste Russell-Einstein. En 1952, il décline l’offre de devenir président de l’État d’Israël.
Il meurt le 18 avril 1955 à Princeton d’une rupture d’anévrisme de l’aorte.
Son héritage
- La relativité est indispensable au fonctionnement du GPS, à la cosmologie, à l’étude des trous noirs et des ondes gravitationnelles, détectées en 2015, cent ans après sa théorie.
- Ses travaux sur les quanta de lumière et l'émission stimulée (1917) sont à l’origine du laser.
- Le condensat de Bose-Einstein (1924-1925), état de la matière prédit avec Satyendra Nath Bose, est obtenu en laboratoire en 1995.
- L’élément chimique n° 99 porte son nom : l'einsteinium.
Questions fréquentes
Pourquoi Einstein a-t-il eu le prix Nobel ?
Pour ses travaux de physique théorique et en particulier sa loi de l’effet photoélectrique (1905), et non pour la relativité.
Einstein était-il mauvais à l’école ?
Non. C’est une légende. Il excellait en mathématiques et en physique, mais détestait l’enseignement autoritaire et apprendre par cœur.
Einstein a-t-il inventé la bombe atomique ?
Non. Sa relation E = mc² explique l’énergie libérée par la fission, et il a signé en 1939 une lettre d’alerte à Roosevelt, mais il n’a pas participé à la conception de la bombe.
Quelle était la nationalité d’Einstein ?
Né allemand, il renonce à cette nationalité en 1896, devient suisse en 1901 et américain en 1940, tout en gardant la nationalité suisse.