À la fin du millénaire, Monde de la physique Le magazine a mené un sondage où ils ont demandé à 100 des plus grands physiciens du monde qu'ils considéraient comme le top 10 des plus grands scientifiques de tous les temps. En plus d'être le scientifique le plus célèbre qui ait jamais vécu, Albert Einstein est également un nom familier, synonyme de génie et de créativité sans fin.
Découvreur de la relativité restreinte et générale, Einstein a révolutionné notre compréhension du temps, de l'espace et de l'univers. Cette découverte, avec le développement de la mécanique quantique, a effectivement mis fin à l'ère de la physique newtonienne et a donné naissance à l'ère moderne. Alors que les deux siècles précédents avaient été caractérisés par la gravitation universelle et des cadres de référence fixes, Einstein a aidé à inaugurer une ère d'incertitude, de trous noirs et d '«action effrayante à distance».
Jeunesse:
Albert Einstein est né le 14 mars 1879 dans la ville d'Ulm, qui faisait alors partie du royaume de Wurttenmberg (aujourd'hui l'état fédéral allemand du Bade-Wurtemberg). Ses parents étaient Hermann Einstein (un vendeur et ingénieur) et Pauline Koch, qui étaient des juifs ashkénazes non observateurs - une communauté étendue de juifs de langue yiddish qui vivaient en Allemagne et en Europe centrale.
En 1880, alors qu'il n'avait que six semaines, la famille d'Einstein s'installe à Munich, où son père et son oncle fondent Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (une entreprise qui fabriquait du matériel électrique à courant continu). En 1894, l'entreprise de son père a échoué et la famille a déménagé en Italie tandis qu'Einstein est resté à Munich pour terminer ses études.
Éducation:
En 1884, Albert Einstein a fréquenté une école primaire catholique, où il est resté jusqu'en 1887. À cette époque, il a été transféré au gymnase de Luitpold, où il a fait ses études primaires et secondaires avancées. Son père avait espéré qu'Einstein suivrait ses traces et se lancerait dans le génie électrique, mais Einstein avait des difficultés avec les méthodes d'enseignement de l'école, préférant l'auto-apprentissage à l'apprentissage par cœur.
C'est lors d'une visite à sa famille en Italie en 1894 qu'Einstein a écrit un court essai intitulé «Sur l'enquête sur l'état de l'éther dans un champ magnétique» - qui sera sa première publication scientifique. En 1895, Einstein a passé l'examen d'entrée à l'École polytechnique fédérale de Zurich - actuellement connue sous le nom d'Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Bien qu'il n'ait pas satisfait à toutes les exigences, il a obtenu des notes exceptionnelles en physique et en mathématiques. Sur les conseils du directeur de l'école polytechnique de Zurich, il a fréquenté l'école cantonale d'Argovie à Aarau, en Suisse, pour terminer ses études secondaires. C'est ce qu'il fit entre 1895 et 1996, tout en restant avec la famille d'un professeur.
En septembre 1896, il réussit l'examen de sortie suisse avec pour la plupart de bonnes notes, y compris des notes supérieures en physique et en mathématiques. Bien qu'il n'ait que 17 ans, il s'est inscrit au programme de quatre ans d'enseignement des mathématiques et de la physique à l'École polytechnique de Zurich. C'est là qu'il a rencontré sa première et future épouse, Mileva Maric, une ressortissante serbe et la seule femme parmi les six étudiants de la section de mathématiques et de physique.
Les deux se marieront en 1904 et auront deux fils, mais divorceront en 1919 après avoir vécu séparés pendant cinq ans. Par la suite, Einstein s'est remarié, cette fois avec sa cousine Elsa Löwenthal - avec qui il est resté marié jusqu'à sa mort en 1939. C'est également à cette époque qu'Einstein a accompli ses plus grandes réalisations scientifiques.
Réalisations scientifiques:
En 1900, Einstein obtient le diplôme d'enseignement polytechnique de Zurich. Après ses études, il a passé près de deux ans à la recherche d'un poste d'enseignant et a acquis sa nationalité suisse. Finalement, et avec l'aide du père de son ami et collègue Marcel Grossmann, Einsten a obtenu un emploi à l'Office fédéral de la propriété intellectuelle à Berne. En 1903, son poste devient permanent.
Une grande partie du travail d'Einstein à l'Office des brevets était liée à des questions sur la transmission de signaux électriques et la synchronisation électromécanique du temps. Ces problèmes techniques apparaîtront à plusieurs reprises dans les expériences de pensée d'Einstein, ce qui le conduira finalement à ses conclusions radicales sur la nature de la lumière et le lien fondamental entre l'espace et le temps.
En 1900, il publie un article intitulé «Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen»(« Conclusions des phénomènes de capillarité »). S'appuyant sur la théorie de la gravitation universelle de Newton, il a proposé dans cet article que la théorie selon laquelle les interactions entre toutes les molécules sont une fonction universelle de la distance, en analogie avec la force de gravité carré inverse. Cela se révélera plus tard inexact, mais la publication de l'article dans le prestigieuxAnnalen der Physik (Journal of Physics) a attiré l'attention du monde universitaire.
Le 30 avril 1905, Einstein acheva sa thèse sous l'œil vigilant du professeur Alfred Kleiner, professeur de physique expérimentale à l'université. Sa thèse, intitulée «Une nouvelle détermination des dimensions moléculaires», lui a valu un doctorat à l'Université de Zurich.
Cette même année, dans une explosion d'énergie intellectuelle créative - ce qu'on appelle son «Annus mirabilis» (année miracle) - Einstein a également publié quatre articles révolutionnaires sur l'effet photoélectrique, le mouvement brownien, la relativité restreinte et l'équivalence de la masse et de l'énergie, ce qui le porterait à l'attention de la communauté scientifique internationale.
En 1908, il est nommé maître de conférences à l'Université de Berne. L'année suivante, après avoir donné une conférence sur l'électrodynamique et le principe de relativité à l'Université de Zurich, Alfred Kleiner le recommanda à la faculté pour une chaire nouvellement créée en physique théorique. Einstein a été nommé professeur agrégé en 1909.
En avril 1911, Einstein est devenu professeur titulaire à l'Université Charles-Ferdinand de Praque, qui faisait alors partie de l'Empire austro-hongrois. Pendant son séjour à Prague, il a écrit 11 ouvrages scientifiques, dont 5 sur les mathématiques du rayonnement et sur la théorie quantique des solides.
En juillet 1912, il revient en Suisse et à l'ETH Zürich, où il enseigne la mécanique analytique et la thermodynamique jusqu'en 1914. Pendant son séjour à l'ETH Zürich, il étudie également la mécanique du continuum, la théorie moléculaire de la chaleur et le problème de la gravitation. En 1914, il retourne en Allemagne et est nommé directeur de l'Institut Kaiser Wilhelm de physique (1914–1932) et professeur à l'Université Humboldt de Berlin.
Il devint bientôt membre de l'Académie des sciences de Prusse et, de 1916 à 1918, il fut président de la German Physical Society. En 1920, il est devenu membre étranger de l'Académie royale des arts et des sciences des Pays-Bas et a été élu membre étranger de la Royal Society (ForMemRS) en 1921.
Statut de réfugié:
En 1933, Einstein a visité les États-Unis pour la troisième fois. Mais contrairement aux visites précédentes - où il a dirigé des séries de conférences et des tournées - à cette occasion, il savait qu'il ne pouvait pas retourner en Allemagne, en raison de la montée du nazisme sous Adolf Hitler. Après avoir effectué son troisième poste de professeur invité de deux mois dans des universités américaines, lui et sa femme Elsa se sont rendus à Anvers, en Belgique, en mars 1933.
À leur arrivée, lorsqu'ils ont appris que leur maison avait été perquisitionnée par les nazis et leur voilier personnel confisqué, Einstein a renoncé à sa nationalité allemande. Un mois plus tard, les œuvres d’Einstein figuraient parmi celles visées par les incendies de livres nazis, et il a été placé sur la liste des «ennemis du régime allemand», avec une prime de 5 000 $ sur la tête.
Pendant cette période, Einstein est devenu une partie d'une grande communauté d'ex-patriotes allemands et juifs en Belgique, dont beaucoup étaient des scientifiques. Pendant les premiers mois, il a loué une maison à De Haan, en Belgique, où il vivait et travaillait. Il s'est également consacré à aider les scientifiques juifs à échapper à la persécution et au meurtre aux mains des nazis.
En juillet 1933, il se rend en Angleterre à l'invitation personnelle de son ami et officier de marine, le commandant Oliver Locker-Lampson. Pendant son séjour, il a rencontré le député de l'époque, Winston Churchill, et l'ancien premier ministre Lloyd George, et leur a demandé d'aider à faire sortir des scientifiques juifs d'Allemagne. Selon un historien, Churchill a envoyé le physicien Frederick Lindemann en Allemagne pour rechercher des scientifiques juifs et les placer dans des universités britanniques.
Einstein a ensuite contacté des dirigeants d'autres pays, dont le Premier ministre turc Ismet Inönü pour demander de l'aide à la réinstallation de citoyens juifs fuyant les nazis. En septembre 1933, il écrivit à Inönü, demandant le placement de scientifiques juifs allemands au chômage. À la suite de la lettre d'Einstein, les invités juifs en Turquie ont finalement totalisé plus de 1 000 personnes.
Bien que Locker-Lamspon ait exhorté le Parlement britannique à étendre la citoyenneté à Einstein, ses efforts ont échoué et Einstein a accepté une offre antérieure du Princeton Institute for Advanced Study dans le New Jersey pour devenir un chercheur résident. En octobre 1933, Einstein est arrivé aux États-Unis et a pris ses fonctions.
À l'époque, la plupart des universités américaines avaient peu ou pas de professeurs ou d'étudiants juifs en raison de quotas qui limitaient le nombre de juifs qui pouvaient s'inscrire ou enseigner. Ceux-ci expireraient en 1940, mais restaient un obstacle pour les scientifiques juifs américains de participer pleinement à la vie universitaire et de recevoir une éducation universitaire.
En 1935, Einstein a demandé la citoyenneté permanente aux États-Unis, qui lui a été accordée en 1940. Il resterait aux États-Unis et maintiendrait son affiliation avec l'Institute for Advanced Study jusqu'à sa mort en 1955. Pendant cette période, Einstein a essayé de développer un théorie du champ unifié et pour réfuter l'interprétation acceptée de la physique quantique, sans succès.
Le projet Manhattan:
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Einstein a joué un rôle important dans la création de The Manhattan Projectthe - le développement de la bombe atomique. Ce projet a commencé après qu'Einstein ait été approché par un groupe de scientifiques dirigé par le physicien hongrois Leó Szilárd en 1939. Après avoir entendu leurs avertissements concernant un programme d'armes nucléaires nazi, il a co-écrit une lettre au président de l'époque, Roosevelt, l'avertissant du danger extrême d'une telle arme dans les mains des nazis.
Bien que pacifiste qui n'avait jamais envisagé l'idée d'utiliser la physique nucléaire pour développer une arme, Einstein était préoccupé par le fait que les nazis possédaient une telle arme. En tant que tel, lui et Szilárd, ainsi que d'autres réfugiés tels qu'Edward Teller et Eugene Wigner, «considéraient comme leur responsabilité d'alerter les Américains sur la possibilité que des scientifiques allemands puissent gagner la course pour construire une bombe atomique, et pour avertir que Hitler être plus que disposés à recourir à une telle arme. "
Selon les historiens Sarah J. Diehl et James Clay Moltz, la lettre était "sans doute le principal stimulant pour l'adoption par les États-Unis d'enquêtes sérieuses sur les armes nucléaires à la veille de l'entrée des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale". En plus de la lettre, Einstein a utilisé ses relations avec la famille royale belge et la reine mère belge pour avoir accès à un envoyé personnel au bureau ovale de la Maison Blanche, où il a rencontré Roosevelt pour discuter personnellement du danger.
À la suite de la lettre d'Einstein et de ses rencontres avec Roosevelt, les États-Unis ont lancé le projet Manhattan et mobilisé toutes les ressources nécessaires pour rechercher, construire et tester la bombe atomique. En 1945, cet aspect de la course aux armements a été remporté par les puissances alliées, l'Allemagne n'ayant jamais réussi à créer sa propre arme atomique.
Pacifiste rigoureux, Einstein allait plus tard regretter profondément son implication dans le développement d'armes nucléaires. Comme il l'a dit à son ami, Linus Pauling, en 1954 (un an avant sa mort): «J'ai fait une grande erreur dans ma vie: j'ai signé la lettre au président Roosevelt recommandant la fabrication de bombes atomiques; mais il y avait une justification - le danger que les Allemands en fassent. »
Théorie de la relativité:
Bien qu'Einstein ait fait de nombreuses réalisations importantes au fil des ans et soit largement connu pour sa contribution à la création du projet Manhattan, sa théorie la plus célèbre est celle qui est représentée par l'équation simple E = mc² (où E est l'énergie, m est la masse, et c est la vitesse de la lumière). Cette théorie renverserait des siècles de pensée scientifique et d'orthodoxies.
Mais bien sûr, Einstein n'a pas développé cette théorie dans le vide, et la route qui l'a amené à conclure que le temps et l'espace étaient relatifs à l'observateur était longue et sinueuse. L'hypothèse finale de la relativité d'Einstein était en grande partie une tentative de réconcilier les lois de la mécanique de Newton avec les lois de l'électromagnétisme (telles que caractérisées par les équations de Maxwell et la loi de force de Lorentz).
Depuis quelque temps, les scientifiques se débattaient avec les incohérences entre ces deux domaines, qui se reflétaient également dans la physique newtonienne. Alors qu'Isaac Newton avait souscrit à l'idée d'un espace et d'un temps absolus, il adhérait également au principe de relativité de Galileo - qui stipule que: "Deux observateurs se déplaçant à vitesse et direction constantes l'un par rapport à l'autre obtiendront les mêmes résultats pour toutes les expériences mécaniques."
À partir de 1905, quand Einstein publia son article fondateur «Sur l'électrodynamique des corps en mouvement«, Le consensus de travail parmi les scientifiques a estimé que la lumière voyageant à travers un milieu en mouvement serait entraînée par le milieu. Ceci, à son tour, signifiait que la vitesse mesurée de la lumière serait une simple somme de sa vitesse par le moyen plus la vitesse de ce milieu.
Cette théorie a également soutenu que l'espace était rempli d'un «éther luminifère», un milieu hypothétique que l'on croyait nécessaire à la propagation de la lumière à travers l'univers. En conséquence, cet éther serait soit traîné par, soit transporté à l'intérieur de la matière en mouvement. Cependant, ce consensus a entraîné de nombreux problèmes théoriques qui, à l'époque d'Einstein, n'étaient toujours pas résolus.
D'une part, les scientifiques n'avaient pas réussi à trouver un état de mouvement absolu, ce qui indiquait que le principe de relativité du mouvement (c'est-à-dire que relatif mouvement est observable, et il n'y a pas de norme absolue de repos) était valide. Deuxièmement, il y avait aussi le problème permanent posé par «l'abbération stellaire», un phénomène où le mouvement apparent des corps célestes autour de leur emplacement dépendait de la vitesse de l'observateur.
De plus, des tests effectués sur la vitesse de la lumière dans l'eau (l'expérience Fizeau) ont indiqué que la lumière traversant un milieu en mouvement serait entraînée par le milieu, mais pas autant que prévu. Cela a soutenu d'autres expériences - telles que l'hypothèse de traînée d'éther partielle de Fresnel et les expériences de Sir George Stokes - qui ont proposé que l'éther soit partiellement ou entièrement transporté par la matière.
La théorie de la relativité restreinte d'Einstein était révolutionnaire dans la mesure où il a soutenu que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels inertiels, et a introduit l'idée que des changements majeurs se produisent lorsque les choses se rapprochent de la vitesse de la lumière. Ceux-ci incluent le cadre spatio-temporel d'un corps en mouvement qui semble ralentir et se contracter dans la direction du mouvement lorsqu'il est mesuré dans le cadre de l'observateur.
Connu sous le nom de Théorie de la relativité restreinte d'Einstein, ses observations concilient les équations de Maxwell pour l'électricité et le magnétisme avec les lois de la mécanique, simplifient les calculs mathématiques en supprimant les explications étrangères utilisées par d'autres scientifiques et rendent l'existence d'un éther entièrement superflue. Il s'accordait également avec la vitesse de la lumière directement observée et expliquait les aberrations observées.
Naturellement, la théorie d’Einstein a rencontré des réactions mitigées de la communauté scientifique et restera controversée pendant de nombreuses années. Avec sa seule équation, E = mc², Einstein avait considérablement simplifié les calculs nécessaires pour comprendre comment la lumière se propage. Il a également suggéré, en effet, que l'espace et le temps (ainsi que la matière et l'énergie) n'étaient que des expressions différentes de la même chose.
Entre 1907 et 1911, alors qu'il travaillait toujours à l'office des brevets, Einstein a commencé à réfléchir à la manière d'appliquer la relativité restreinte aux champs de gravité - ce qui allait devenir la théorie de la relativité générale. Cela a commencé par un article intitulé «Sur le principe de relativité et les conclusions qui en découlent», Publié en 1907, dans lequel il expliquait comment la règle de la relativité restreinte pouvait également s'appliquer à l'accélération.
En bref, il a soutenu que la chute libre est vraiment un mouvement inertiel; et pour l'observateur, les règles de la relativité restreinte doivent s'appliquer. Cet argument est également connu sous le nom de principe d'équivalence, qui stipule que la masse gravitationnelle est identique à la masse inertielle. Dans le même article, Einstein a également prédit le phénomène de dilatation du temps gravitationnelle - où deux observateurs situés à des distances variables d'une masse gravitationnelle perçoivent une différence de temps entre deux événements.
En 1911, Einstein publie «Sur l'influence de la gravitation sur la propagation de la lumière», Qui s'est étendu sur l'article de 1907. Dans cet article, il a prédit qu'une boîte contenant une horloge qui accélérait vers le haut connaîtrait un temps plus rapide qu'une boîte qui était immobile dans un champ gravitationnel immuable. Il conclut que les taux d'horloges dépendent de leur position dans un champ gravitationnel et que la différence de taux est proportionnelle au potentiel gravitationnel jusqu'à la première approximation.
Dans le même article, il a prédit que la déviation de la lumière dépendrait de la masse du corps impliqué. Cela s'est avéré particulièrement influent, car pour la première fois, il avait proposé une proposition testable. En 1919, l'astronome allemand Erwin Finlay-Freundlich a exhorté les scientifiques du monde entier à tester cette théorie en mesurant la déviation de la lumière lors de l'éclipse solaire de mai 1929.
La prédiction d'Einstein a été confirmée par Sir Arthur Eddington, dont les observations ont été annoncées peu de temps après. Le 7 novembre 1919, le Les temps a publié les résultats sous le titre: «Révolution dans la science - Nouvelle théorie de l'univers - Renversement des idées newtoniennes». Depuis, la relativité générale est devenue un outil essentiel en astrophysique moderne. Il jette les bases de la compréhension actuelle des trous noirs, des régions de l'espace où l'attraction gravitationnelle est si forte que même la lumière ne peut pas s'échapper.
Théorie quantique moderne:
Einstein a également contribué à faire avancer la théorie de la mécanique quantique. Tout au long des années 1910, cette science s'élargit pour couvrir de nombreux systèmes différents. Einstein a contribué à ces développements en faisant avancer la théorie des quanta à la lumière et l'a utilisée pour expliquer divers effets thermodynamiques qui contredisaient la mécanique classique.
Dans son article de 1905, «D'un point de vue heuristique sur la production et la transformation de la lumière», Il postule que la lumière elle-même est constituée de particules localisées (c'est-à-dire des quanta). Cette théorie serait rejetée par ses contemporains - dont Neils Bohr et Max Planck - mais serait prouvée en 1919 avec des expériences qui mesuraient l'effet photoélectrique.
Il a développé ce point dans son article de 1908:Le développement de nos opinions sur la composition et l'essence des radiations", Où il a montré que les quanta d'énergie de Max Planck doivent avoir des impulsions bien définies et agir à certains égards comme des particules ponctuelles indépendantes. photon concept et inspiré la notion de dualité onde-particule (c'est-à-dire la lumière se comportant à la fois comme une particule et une onde) en mécanique quantique.
Dans son article de 1907, «Théorie du rayonnement de Planck et théorie de la chaleur spécifique», Einstein a proposé un modèle de matière où chaque atome dans une structure en réseau est un oscillateur harmonique indépendant - existant dans des états quantifiés également espacés. Il a proposé cette théorie parce que c'était une démonstration particulièrement claire que la mécanique quantique pouvait résoudre le problème de chaleur spécifique en mécanique classique.
En 1917, Einstein a publié un article intitulé: «Sur la théorie quantique du rayonnement»Qui a proposé la possibilité d'émission stimulée, le processus physique qui rend possible l'amplification micro-onde et le laser. Cet article a eu une influence énorme sur le développement ultérieur de la mécanique quantique, car il a été le premier article à montrer que les statistiques des transitions atomiques avaient des lois simples.
Ce travail allait inspirer l'article d'Erwin Schrödinger de 1926, «La quantification comme problème de valeur propre". Dans cet article, il a publié sa désormais célèbre équation de Schrödinger, où il décrit comment l’état quantique d’un système quantique change avec le temps. Cet article a été universellement célébré comme l'une des réalisations les plus importantes du XXe siècle et a créé une révolution dans la plupart des domaines de la mécanique quantique, ainsi que de toute la physique et la chimie.
Chose intéressante, avec le temps, Einstein serait mécontent de la théorie de la mécanique quantique qu'il a aidé à créer, estimant qu'elle inspirait un sentiment de chaos et d'aléatoire dans les sciences. En réponse, il a fait sa célèbre citation: «Dieu ne joue pas aux dés», et est revenu à l'étude des phénomènes quantiques.
Cela l'a amené à proposer le paradoxe Einstein – Podolsky – Rosen (paradoxe EPR) nommé pour Einstien et ses associés - Boris Podolisky et Nathan Rosen. Dans leur article de 1935 intitulé «La description quantique-mécanique de la réalité physique peut-elle être considérée comme complète?», Ils prétendaient démontrer que l'intrication quantique violait la vision réaliste locale de la causalité - Einstein y faisant référence comme «une action effrayante à distance».
Ce faisant, ils ont affirmé que la fonction d'onde de la mécanique quantique ne fournissait pas une description complète de la réalité physique, un paradoxe important qui aurait des implications importantes pour l'interprétation de la mécanique quantique. Bien que le paradoxe de l'EPR se soit avéré incorrect après la mort d'Einstein, il a contribué à contribuer à un domaine qu'il a aidé à créer, mais a ensuite tenté de réfuter jusqu'à la fin de ses jours.
Trous constants et noirs cosmologiques:
En 1917, Einstein a appliqué la théorie générale de la relativité pour modéliser la structure de l'univers dans son ensemble. Bien qu'il préférait l'idée d'un univers éternel et immuable, cela n'était pas cohérent avec ses théories sur la relativité, qui prédisaient que l'univers était soit dans un état d'expansion ou de contraction.
Pour y remédier, Einstein a introduit un nouveau concept dans la théorie, connu sous le nom de constante cosmologique (représentée par une Lambda). Le but était de rectifier les effets de la gravité et de permettre à l'ensemble du système de rester une sphère éternelle et statique. Cependant, en 1929, Edwin Hubble a confirmé que l'univers est en expansion. Après avoir visité l'Observatoire du Mont Wilson avec Hubble, Einstein a formellement rejeté la constante cosmologique.
Cependant, le concept a été revu à la fin de 2013, lorsqu'un manuscrit d'Einstein encore inconnu (intitulé «À propos du problème cosmologique") a été découvert. Dans ce manuscrit, Einstein a proposé une révision du modèle, dans laquelle la constante était responsable de la création de nouvelle matière à mesure que l'univers se développait - garantissant ainsi que la densité moyenne de l'univers ne changeait jamais.
Cela est cohérent avec le modèle de cosmologie à l'état stationnaire désormais obsolète (proposé plus tard en 1949) et avec la compréhension moderne de l'énergie sombre. Essentiellement, ce qu'Einstein a décrit dans plusieurs de ses biographies comme sa «plus grande erreur» finirait par être réévalué et considéré comme faisant partie d'un mystère plus vaste de l'univers - l'existence d'une masse et d'une énergie invisibles qui maintiennent l'équilibre cosmologique.
En 1915, quelques mois après la publication de sa théorie de la relativité générale par Einstein, le physicien et astronome allemand Karl Schwarzschild a trouvé une solution aux équations du champ d'Einstein qui décrivaient le champ gravitationnel d'un point et d'une masse sphérique. Cette solution, maintenant appelée le rayon de Schwarzschild, décrit un point où la masse d'une sphère est tellement comprimée que la vitesse de fuite de la surface serait égale à la vitesse de la lumière.
Avec le temps, d'autres physiciens sont parvenus aux mêmes conclusions indépendamment. En 1924, l'astrophysicien anglais Arthur Eddington a commenté la façon dont la théorie d'Einstein nous permet d'exclure des densités trop grandes pour les étoiles visibles, affirmant qu'elles «produiraient tellement de courbure de la métrique espace-temps que l'espace se fermerait autour de l'étoile, nous laissant dehors (c'est-à-dire nulle part). "
En 1931, l'astrophysicien indo-américain Subrahmanyan Chandrasekhar a calculé, en utilisant la relativité restreinte, qu'un corps non rotatif de matière dégénérée par électrons au-dessus d'une certaine masse limite s'effondrerait sur lui-même. En 1939, Robert Oppenheimer et d'autres ont souscrit à l'analyse de Chandrasekhar, affirmant que les étoiles à neutrons au-dessus d'une limite prescrite s'effondreraient dans les trous noirs, et ont conclu qu'aucune loi de la physique n'était susceptible d'intervenir et d'empêcher au moins certaines étoiles de s'effondrer dans les trous noirs.
Oppenheimer et ses co-auteurs ont interprété la singularité à la limite du rayon de Schwarzschild comme indiquant que c'était la limite d'une bulle dans laquelle le temps s'est arrêté. Pour l'observateur extérieur, ils verraient la surface de l'étoile figée dans le temps au moment de l'effondrement, mais un observateur infaillible aurait une expérience entièrement différente.
Autres réalisations:
En plus de révolutionner notre compréhension du temps, de l'espace, du mouvement et de la gravité avec ses théories de la relativité restreinte et générale, Einstein a également apporté de nombreuses autres contributions au domaine de la physique. En fait, Einstein a publié des centaines de livres et d'articles dans sa vie, ainsi que plus de 300 articles scientifiques et 150 articles non scientifiques.
Le 5 décembre 2014, les universités et les archives du monde entier ont commencé à publier officiellement les documents collectés d'Einstein, qui comprenaient plus de 30 000 documents uniques. Par exemple, deux articles publiés en 1902 et 1903 - «Théorie cinétique de l'équilibre thermique et de la deuxième loi de la thermodynamique" et "Une théorie des fondements de la thermodynamique»- traitait de la thermodynamique et du mouvement brownien.
Par définition, le mouvement brownien déclare que lorsqu'une petite quantité de particules oscille sans direction préférée, elles finissent par se propager pour remplir tout le milieu. Abordant cela d'un point de vue statistique, Einstein pensait que l'énergie cinétique des particules oscillantes dans un milieu pouvait être transmise à des particules plus grosses, qui à leur tour pouvaient être observées au microscope - prouvant ainsi l'existence d'atomes de tailles variables.
Ces articles ont été le fondement de l'article de 1905 sur le mouvement brownien, qui a montré qu'il peut être interprété comme une preuve solide de l'existence de molécules. Cette analyse sera vérifiée plus tard par le physicien français Jean-Baptiste Perrin, et Einstein obtient le prix Nobel de physique en 1926. Son travail établit la théorie physique du mouvement brownien et met fin au scepticisme quant à l'existence d'atomes et de molécules en tant qu'entités physiques réelles .
À la suite de ses recherches sur la relativité générale, Einstein a entrepris une série de tentatives pour généraliser sa théorie géométrique de la gravitation pour inclure l'électromagnétisme comme un autre aspect d'une seule entité. En 1950, il a décrit sa «théorie du champ unifié» dans un article intitulé «Sur la théorie généralisée de la gravitation», Qui décrit sa tentative de résoudre toutes les forces fondamentales de l'univers en un seul cadre.
Bien qu'il ait continué à être loué pour son travail, Einstein est devenu de plus en plus isolé dans ses recherches, et ses efforts ont finalement échoué. Néanmoins, le rêve d'Einstein d'unifier d'autres lois de la physique avec la gravité continue à ce jour, éclairant les efforts pour développer une théorie de tout (ToE) - en particulier la théorie des cordes, où les champs géométriques émergent dans un cadre quantique-mécanique unifié.
Son travail avec Podolsky et Rosen, dans l'espoir de réfuter le concept d'enchevêtrements quantiques, a également conduit Einstein et ses collègues à proposer un modèle de trou de ver. En utilisant la théorie de Schwarzschild sur les trous noirs et dans une tentative de modéliser des particules élémentaires chargées comme solution aux équations du champ gravitationnel, il a décrit un pont entre deux parcelles d'espace.
Si une extrémité du trou de ver était chargée positivement, l'autre extrémité serait chargée négativement. Ces propriétés ont conduit Einstein à croire que des paires de particules et d'antiparticules pouvaient être enchevêtrées sans violer les lois de la relativité. Ce concept a connu pas mal de travail ces dernières années, les scientifiques ayant réussi à créer un trou de ver magnétique dans un laboratoire.
Et en 1926, Einstein et son ancien élève Leó Szilárd ont co-inventé le réfrigérateur Einstein, un appareil qui n'avait pas de pièces mobiles et ne comptait que sur l'absorption de chaleur pour refroidir son contenu. En novembre 1930, ils ont obtenu un brevet pour leur conception. Cependant, leurs efforts ont été rapidement sapés par l'ère de la dépression, l'invention du fréon et la société suédoise Electrolux acquérant leurs brevets.
Les tentatives de ressusciter la technologie ont commencé dans les années 90 et 2000, avec des équipes d'étudiants de Georgia Tech et de l'Université d'Oxford tentant de construire leur propre version du réfrigérateur Einstein. En raison de la connexion éprouvée de Freon à l'appauvrissement de la couche d'ozone et du désir de réduire notre impact sur l'environnement en utilisant moins d'électricité, la conception est considérée comme une alternative écologique et un appareil utile pour le monde en développement.
Mort et héritage:
Le 17 avril 1955, Albert Einstein a subi un saignement interne causé par la rupture d'un anévrisme de l'aorte abdominale, qu'il avait demandé une intervention chirurgicale pendant sept ans auparavant. Il a emporté avec lui à l'hôpital le brouillon d'un discours qu'il préparait pour une apparition à la télévision, commémorant le septième anniversaire de l'État d'Israël, mais il n'a pas vécu assez longtemps pour le terminer.
Einstein a refusé la chirurgie en disant: «Je veux y aller quand je veux. Il est insipide de prolonger artificiellement la vie. J'ai fait ma part, il est temps de partir. Je le ferai avec élégance. " Il est décédé à l'hôpital de Princeton tôt le lendemain matin à l'âge de 76 ans, après avoir continué à travailler jusqu'à la fin.
Au cours de l'autopsie, le pathologiste de l'hôpital de Princeton (Thomas Stoltz Harvey) a prélevé le cerveau d'Einstein pour conservation, mais sans l'autorisation de sa famille. Selon Harvey, il l'avait fait dans l'espoir que les générations futures de neuroscientifiques seraient en mesure de découvrir la cause du génie d'Einstein. Les restes d'Einstein ont été incinérés et ses cendres ont été dispersées dans un endroit inconnu.
Pour sa vie de réalisations, Einstein a reçu d'innombrables honneurs, à la fois au cours de sa vie et à titre posthume. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
