Albert Einstein : Biographie, Théories et Prix Nobel de Physique

Albert Einstein
Albert Einstein en 1947.
Naissance 14 mars 1879
Ulm (Empire
allemand)
Décès 18 avril 1955 (à
76 ans)
Princeton (États-
Unis)
Nationalité Allemande
(1879-1896 et 1919-
1933)
Suisse (1901-1955)
Autrichien (1911-1912)
Américain (1940-1955)
Einstein a été
apatride et a eu
plusieurs fois une
double nationalité
Conjoint Mileva Marić
Elsa Einstein
Domaines Physique théorique
Albert Einstein
Albert Einstein (prononcé en allemand
[ˈalbɐt ˈaɪnʃtaɪn] ), né le 14 mars 1879 à Ulm
(Wurtemberg, Empire allemand) et mort le
18 avril 1955 à Princeton (New Jersey, États-Unis), est
un physicien théoricien helvético-américain d'origine
allemande .
Il publie sa théorie de la relativité restreinte en 1905 et
sa théorie de la gravitation, dite relativité générale, en
1915. Il a aussi largement contribué au développement
de la mécanique quantique et de la cosmologie, et a
reçu en 1921 le prix Nobel de physique pour son
explication de l’effet photoélectrique . Il est
notamment connu du grand public comme l'auteur de
l’équation E = mc2, qui établit une équivalence entre la
masse et l’énergie d’un système.
La renommée d'Einstein, considéré comme l'un des
plus grands scientifiques de l'histoire, dépasse
largement le milieu scientifique. Son nom et sa
personne sont, dans la culture populaire, directement
associés aux notions d'intelligence, de savoir et de
génie.
Il a été marié avec la mathématicienne Mileva Marić,
puis avec sa cousine Elsa Einstein.
Son père, Hermann Einstein, né le 30 août 1847 à
Buchau, est mort le 10 octobre 1902 à Milan. Il est
entrepreneur (Elektrotechnische Fabrik J. Einstein &
Cie) et épouse Pauline Koch (1858-1920) le
8 août 1876. Trois ans plus tard, le 14 mars 1879 ,
Albert Einstein, leur premier enfant, naît dans leur
appartement à Ulm en Allemagne. L'année suivante, la
famille s'installe à Munich.
N 1
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Biographie
Jeunesse
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Formation École polytechnique
fédérale de Zurich
Université de Zurich
Renommé pour Effet photo-
électrique,
Mouvement
brownien,
Relativité restreinte,
Relativité générale
Distinctions Prix Nobel de
physique (1921)
Médaille Copley
(1925)
Médaille Max-Planck
(1929)
Médaille Franklin
(1935)
Les Einstein sont des juifs ashkénazes non pratiquants,
mais un parent enseigne à Albert les éléments du
judaïsme. Vers onze ans il a une phase très religieuse :
il ne mange pas de porc et compose des chants religieux
qu'il chante sur le chemin de l'école. « Mais je lus mes
premiers livres de science, et j'en terminai avec la foi
d'Abraham. » Il ne fait pas sa bar-mitsvah et
n'apprend pas l'hébreu.
L'intérêt d'Albert pour la science est éveillé par une
boussole alors qu'il est âgé de cinq ans : l'existence
d'une action à distance lui paraît « miraculeuse » et
l'étonne très vivement. À douze ans, un petit livre sur la
géométrie euclidienne du plan , qu'il nommera plus
tard le « livre sacré de la géométrie », le marque
fortement (« la clarté et la certitude des
démonstrations eurent sur moi un effet
indescriptible »). Son oncle Jakob, ingénieur associé
dans l'entreprise de matériel électrique de son père ,
lui pose des problèmes mathématiques. Max Talmey,
un étudiant en médecine qui dîne souvent chez les
Einstein, lui offre des livres de science et plus tard des œuvres de Kant, et ils ont souvent de
longues discussions.
De douze à seize ans, il apprend en autodidacte le calcul différentiel et intégral .
Albert
Einstein
enfant.
Abraham et Helen
Einstein, ses grands-
parents.
Pauline
Kock, sa
mère.
Hermann
Einstein,
son père,
v. 1890.
Albert et sa
sœur Maria
(Maja).
Albert Einstein en
1894.
Einstein présente un parcours scolaire relativement atypique par rapport aux éminents
scientifiques qui furent plus tard ses contemporains. Très tôt, le jeune homme s'insurge contre le
pouvoir arbitraire exercé par les enseignants, il est donc souvent dépeint par ces derniers comme
un mauvais élément, très étourdi. Il éprouve jusque tard dans son enfance des difficultés pour
s'exprimer .
Il commence sa scolarité au Luitpold Gymnasium de Munich mais il est renvoyé à l’âge de 15 ans,
(son professeur de grec jugeant sa présence incompatible avec la stricte discipline y régnant à
l’époque ). Il a d’excellents résultats en mathématiques.
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Formation
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Albert Einstein en 1896.
Maison d'Einstein à Berne.
En 1895, il rejoint ses parents qui s'installent à Pavie, en Italie, au
Palazzo Cornazzani, un édifice médiéval où vécurent à différentes
époques Ugo Foscolo, Contardo Ferrini et Ada Negri .
Par répulsion du militarisme de sa patrie d'origine, il demande
l'abandon de sa nationalité allemande, ce qui est accepté en janvier
1896 et le rend apatride . Dans sa demande, il déclare n'adhérer à
aucune confession religieuse, signant ainsi sa rupture officielle avec
la religion juive .
À 16 ans, il décide d'intégrer l'École polytechnique fédérale de
Zurich (EPFZ) — à laquelle on peut alors accéder sans avoir de
baccalauréat en réussissant un examen d'entrée. Il rate l'examen
d'entrée, mais le principal de l'EPFZ l'incite à finir ses études
secondaires en passant le Matura afin d'être directement admis . Il
entre à l’École cantonale d'Aarau en Suisse, où il trouve une atmosphère plus ouverte et favorable à
son apprentissage qu'à Munich, les étudiants étant davantage incités à penser par eux-mêmes qu'à
réciter des leçons apprises . En 1896, il réussit le Matura et intègre, à l'automne, l'EPFZ, où il se
lie d’amitié avec le mathématicien Marcel Grossmann, qui l’aidera plus tard en géométrie non
euclidienne. Il y rencontre aussi Mileva Marić, sa première épouse, une des toutes premières
étudiantes de l'école, qui travaillera également avec lui sur la théorie de la relativité et mènera ses
propres recherches. Il obtient de justesse son diplôme en 1900, s'avouant, dans son
autobiographie, « incapable de suivre les cours, de prendre des notes et de les travailler de façon
scolaire » .
Au cours de cette période, il approfondit ses connaissances en autodidacte par la lecture de livres
de référence comme ceux de Kirchhoff, de Hertz, de Helmholtz et de Maxwell . Son ami Michele
Besso l’initie aux idées de la Mécanique d'Ernst Mach. Il obtient la nationalité suisse en 1901, qu'il
gardera jusqu'à la fin de sa vie . Selon plusieurs biographies, cette période de 1900 à 1902 est
marquée par la précarité de sa situation : il postule à de nombreux emplois sans être accepté. Sa
misère préoccupe son père, qui tente en vain de lui trouver un poste. Albert se résigne alors à
s’éloigner du milieu universitaire pour trouver un emploi dans l’administration.
En 1901, il publie son premier article scientifique dans les Annalen
der Physik, article consacré à ses recherches sur la capillarité.
À la fin de l’année 1902, naît le premier de ses enfants, Lieserl. Son
existence a longtemps été ignorée des historiens, et il n’existe
aucune information connue sur son devenir, bien qu'une
biographe conclut que l'enfant, handicapée mentale, est morte en
bas âge . Albert et Mileva se marient en 1903, son père lui ayant
finalement donné sa permission sur son lit de mort . En 1904, le
couple donne naissance à Hans-Albert, puis à Eduard en 1910.
En juin 1902, Albert trouve, grâce à Marcel Grossmann , un
emploi à l’Office des Brevets de Berne , ce qui lui permet de
vivre correctement tout en poursuivant ses travaux. Il emménage
entre 1903 et 1905 dans l'actuelle maison d'Einstein, 49 Kramgasse.
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Carrière
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Albert Einstein en 1925.
Durant cette période, il fonde l’Académie Olympia avec Conrad Habicht et Maurice Solovine, qui
traduira plus tard ses œuvres en français. Ce cercle de discussion se réunit à la maison d'Einstein,
et organise des balades en montagne. Einstein partage le résultat de ses travaux avec Conrad
Habicht et lui envoie les articles qu’il publie pendant l’année 1905 (souvent appelée son annus
mirabilis) concernant les fondements de la relativité restreinte, l’hypothèse des quanta de lumière
et la théorie du mouvement brownien, qui ouvrent de nouvelles voies dans la recherche en
physique nucléaire, mécanique céleste, etc. L’article portant sur le mouvement brownien prend
appui sur des travaux qu’Einstein développe plus tard, et qui aboutissent à sa thèse, intitulée Eine
neue Bestimmung der Moleküldimensionen (« Une nouvelle détermination des dimensions
moléculaires », en allemand), et à son diplôme de doctorat le 15 janvier 1906 .
En 1909, Albert Einstein est reconnu par ses pairs, en particulier Planck et Nernst, qui souhaitent
l’inviter à l’université de Berlin. Le 9 juillet 1909, il est distingué docteur honoris causa par
l’université de Genève , il devient la même année professeur associé à l'université de Zurich . En
1911, il devient professeur à l'université allemande de Prague (alors ville de l'Empire austro-
hongrois), et il est invité au premier congrès Solvay, en Belgique, qui rassemble les scientifiques les
plus connus. Il y rencontre entre autres Marie Curie, Max Planck et Paul Langevin. Revenu à
Zurich en 1912, il devient en 1913 membre de l’Académie des sciences de Prusse .
En 1914, il déménage en Allemagne et habite à Berlin de nombreuses années, il devient membre de
l'Académie royale des sciences et des lettres de Berlin. Son poste à Berlin lui permet de se
consacrer tout entier à ses travaux de recherche. Mileva et Albert se séparent et elle rentre en
Suisse avec leurs enfants (leur divorce sera prononcé en 1919, année au cours de laquelle il
épousera sa cousine Elsa ). À l’ouverture du conflit de la Première Guerre mondiale, il déclare ses
opinions pacifistes. La ville de Berlin s’était engagée à lui fournir une maison, mais Albert Einstein
obtient finalement un terrain sur lequel il fait construire une maison à ses frais. Situé à Caputh,
près du lac de Havelsee, l’endroit est calme et lui permet de faire fréquemment de la voile.
En 1916, il publie un livre présentant sa théorie de la gravitation,
connue aujourd’hui sous le nom de relativité générale. En 1919,
Arthur Eddington réalise la mesure de la déviation que la lumière
d’une étoile subit à proximité du Soleil, cette déviation étant une
des prévisions découlant de cette théorie. Cet événement est
médiatisé, et Einstein entreprend à partir de 1920 de nombreux
voyages à travers le monde. En novembre 1922, et malgré les
nombreuses réticences à lui accorder le prix Nobel les années
passées pour des motifs ouvertement antisémites, il reçoit le prix
Nobel de physique 1921 « pour ses contributions à la physique
théorique et, spécialement, pour sa découverte de la loi de l'effet
photo-électrique ». Comme il est loin de la Suède en 1922, il reçoit
son prix et prononce sa conférence Nobel à Göteborg le
11 juillet 1923. En 1925, il est lauréat de la médaille Copley, et en
1928 il est nommé président de la Ligue allemande des droits de
l'homme. Il participe en 1928 au premier cours universitaire de
Davos, avec de nombreux autres intellectuels français et allemands.
En 1935, il devient lauréat de la médaille Franklin.
La situation s’assombrit en Allemagne dans les années 1920, et il subit des attaques visant ses
origines juives et ses opinions pacifistes. Sa sécurité est menacée par la montée des mouvements
nationalistes, dont celle du parti nazi. Peu après l’arrivée d’Hitler au pouvoir en 1933, tous les biens
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immobiliers et financiers de la famille Einstein sont confisqués, et Albert Einstein apprend que sa
maison de Caputh a été pillée par les nazis en mars, et il décide de ne plus revenir en
Allemagne . Le même mois, ses travaux sont brûlés au cours des autodafés. Le mois suivant,
plusieurs journaux mettent sa tête à prix pour 5 000 dollars. Peu après, l’État nazi publie un livre
illustration des « ennemis de l’État » comportant notamment une photographie d'Einstein avec
l'inscription « Noch Ungehängt » (« Pas Encore Pendu ») .
Après un court séjour sur la côte belge, où il rend son passeport à l'ambassade allemande , puis en
Angleterre, il s’installe aux États-Unis, sur invitation d'Abraham Flexner, le fondateur et directeur
de l’Institute for Advanced Study de Princeton où il commence alors à travailler. Ses recherches
visent à élaborer une théorie globale des champs, expliquant les quatre interactions élémentaires :
la gravitation, l'interaction électromagnétique, l'interaction faible et l'interaction forte. Cette
théorie est aujourd'hui au cœur de la recherche fondamentale .
Le 2 août 1939, sous la pression d'Eugene Wigner et de Leó Szilárd, physiciens venus d'Allemagne,
il rédige une lettre à Roosevelt, qui contribue à enclencher le projet Manhattan — signature qu'il
regrettera toute sa vie .
Son fils Eduard, atteint d’une possible schizophrénie, passe la majeure partie de sa vie dans une
clinique en Suisse, et son autre fils Hans-Albert devient docteur en sciences techniques, ingénieur
et professeur de génie hydraulique en Californie.
Einstein meurt le 18 avril 1955 d’une rupture d'anévrisme de l'aorte abdominale . Ses cendres
sont éparpillées dans un lieu tenu secret, conformément à ses dernières volontés. Mais, en dépit de
son testament, son cerveau et ses yeux ont été prélevés, le premier par le médecin légiste ayant
effectué l'autopsie, les seconds par son ophtalmologiste . Une étude réalisée en 2013 sur son
cerveau révèle tout au plus une hyperconnexion entre les deux hémisphères, ce qui selon certains
serait le signe d'une grande intelligence .
Juste avant de mourir, le physicien prononça quelques mots en langue allemande, mais l’infirmière
de garde de l’hôpital de Princeton ne parlait pas cette langue et ne put donc ni les retranscrire, ni
les répéter .
L'année 1905 est une année exceptionnellement fructueuse pour Einstein (elle est souvent désignée
par l'expression latine annus mirabilis ), quatre de ses articles étant publiés dans la revue
Annalen der Physik :
le premier article, publié en mars, expose un point de vue révolutionnaire sur la nature
corpusculaire de la lumière, par l’étude de l’effet photoélectrique. Einstein l’intitule : Sur un
point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière. Il y
relate ses recherches sur l’origine des émissions de particules, en se basant sur les travaux
de Planck qui avait, en 1900, établi une formule d’un rayonnement quantifié, c’est-à-dire
discontinu. Planck avait été contraint d’aborder le rayonnement lumineux émis par un corps
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