Si 2005 a été déclarée "Année mondiale de la physique" par l'UNESCO, c'est pour célébrer le centenaire des grandes découvertes d'Albert Einstein qui allaient révolutionner la physique et notre façon de voir le monde. De nombreux scientifiques utilisent quotidiennement ses théories et toutes leurs conséquences n'ont pas encore été exploitées...

PETITE BIOGRAPHIE D'ALBERT EINSTEIN

Scientifique et Citoyen 

Einstein est né à Ulm, en Allemagne le 14 mars 1879 dans une famille aisée. Sa mère lui fait découvrir les arts et son père, qui dirigeait une usine d'électrochimie, lui communique très tôt son goût pour les sciences. Sa famille se déplace en Suisse et c'est à l'école polytechnique de Zurich qu'il poursuit ses études. Il y fait la connaissance de Mileva Maric, qui est également étudiante, qu'il épouse en 1903. 

En 1905, il publie les trois grands articles fondamentaux : le mouvement brownien, l'effet photo-électrique et la théorie de la relativité restreinte. Il sera alors professeur dans plusieurs universités d'Europe.

Il poursuit ses recherches pour aboutir en 1915 à la théorie de la relativité générale. Il reçoit en 1921 le prix Nobel. 

L'arrivée au pouvoir d'Hitler en 1933 le conduit à immigrer vers les Etats-Unis car il est menacé et refuse le militarisme Nazi. Il ira à l'Institut d'études avancées de Princeton. En 1941, craignant que Hitler ne fabrique une première bombe atomique (ce qui est devenu possible notamment grâce à ses théories), il écrit une lettre au président des USA pour le prévenir de ce risque. Très opposé à l'utilisation de cette bombe, il sera un militant pacifiste très actif qui rêve d'un gouvernement mondial.

Il meurt à Princeton le 18 avril 1955, à l'âge de 76 ans.

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LES TROIS ARTICLES DE 1905
 

Le mouvement brownien :

• Einstein a découvert que les molécules d’eau dans un état liquide sont animées d’un mouvement qui est saccadé et imprévisible : c’est le mouvement brownien.

• En observant la surface libre d’un liquide d’une certaine quantité d’eau placée dans un récipient et saupoudrée d’un peu de pollen, on constate que les particules de pollen ont un mouvement saccadé et imprévisible. Cette expérience a permis à Einstein de prouver que les molécules existent et de donner une loi servant à décrire leur mouvement.

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L’effet photoélectrique :

• Si on éclaire un morceau de métal avec de la lumière violette, on soumet les atomes du métal à une pluie de photons (particules de lumière) très énergétiques. Ceci a pour résultat d’arracher de nombreux électrons du métal et de créer un courant électrique.
• Si on renouvelle l’expérience avec moins de photons de la même espèce, on continue à observer le même phénomène : du courant électrique est produit.

• Si on recommence encore une fois l’expérience mais en utilisant un bombardement intense de photons rouges qui sont moins énergétiques, celui-ci est incapable d’arracher des électrons au métal.

Dans le cas de l’effet photoélectrique, ce n’est donc pas le nombre de photons qui compte pour que le phénomène se produise mais la quantité d’énergie que chacun véhicule.

• Pour décrire le mouvement d’un objet, on a besoin d’un référentiel, c’est-à-dire un objet par rapport auquel on va décrire l’évolution spatiale d’un autre. Le principe de relativité n’est valable que dans les systèmes de référence spéciaux appelés « référentiels galiléens ». Ce sont des référentiels immobiles ou animés d’un mouvement en ligne droite et qui se fait à vitesse constante.

• La lumière se propage sans aucun support matériel (la théorie de l’existence de l’éther est abandonnée). Elle n’a pas besoin d’air comme le son, par exemple, pour se propager.

• La lumière se déplace à une vitesse constante appelée « célérité » dont la valeur est
  c = 300 000 km/s. Aucune autre vitesse n’est plus grande que celle-ci.

• La notion de contraction du temps est avancée : plus on va vite, moins le temps s’écoule vite. Le temps et la longueur sont élastiques.

• La fameuse formule E = mc² :

Cette équation relie énergie (E) et masse (m) par l’intermédiaire de la valeur de la vitesse de la lumière (c). La masse d’un objet varie en fonction de sa vitesse. Einstein montra que, quand la vitesse d’un objet approche de la valeur limite de 300 000 km/s, sa masse tend vers l’infini. En clair, nul ne peut atteindre cette vitesse puisque nul ne possède une masse et une énergie infinies. La seule solution : être un photon dont la masse est nulle.

CONSEQUENCES ET APPLICATIONS DES DECOUVERTES D'EINSTEIN

Einstein était un théoricien et il n'a pas inventé grand chose lui-même, mis à part quelques brevets pour des réfrigérateurs ou des appareils auditifs. Mais les conséquences des découvertes théoriques d'Einstein sont considérables et il est difficile d'en faire le catalogue complet car beaucoup des technologies utilisées aujourd'hui n'ont pu être créées par d'autres que grâce aux théories d'Einstein.

En voici quelques exemples :

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