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Einstein, la relativité et les quanta

De
156 pages
Il y a tout juste cent ans, Einstein publiait une série d'articles qui fut à l'origine de "deux sciences nouvelles du XXe siècle" : la théorie de la relativité et la mécanique quantique. Malheureusement, la vulgarisation de ces théories se heurte à de nombreuses difficultés. Construit autour de cinq moments importants de la vie du physicien, l'ouvrage est composé d'exposés - deux sur la relativité, deux sur les quanta, deux sur la cosmologie -, de dialogues s'appuyant sur de nombreuses sources, et de pastiches. Un divertissement pour public averti se mêle ainsi à la vulgarisation pour public curieux.
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Einstein, la relativité et les quanta

Acteurs de la Science Collection dirigée par Richard Moreau
La collection Acteurs de la Science est consacrée à des études sur les acteurs de l'épopée scientifique moderne; à des inédits et à des réimpressions de mémoires scientifiques anciens; à des textes consacrés en leur temps à de grands savants par leurs pairs; à des évaluations sur les découvertes les plus marquantes et la pratique de la Science.

Dernières parutions
Jacques VERDRAGER, L'OMS et le paludisme. Mémoires d'un médecin spécialiste de la malaria, 2005. Christian MARAIS, L'âge du plastique, 2005. Lucienne FÉLIX, Réflexions d'une agrégée de mathématiques au.x:xe siècle, 2005. Lise BRACHET, Le professeur Jean Brachet, mon père, 2004. Patrice PINET, Pasteur et la philosophie, 2004. Jean DEFRASNE, Histoire des Associations françaises, 2004. Michel COINTAT, Le Moyen Age moderne: scènes de la vie quotidienne au ~ siècle, 2003 Yvon HOUDAS, La Médecine arabe aux siècles d'or, 2003 Daniel PENZAC, Docteur Adrien Proust, 2003 Richard MOREAU, Les deux Pasteur, le père et le fils, JeanJoseph Louis Pasteur (Dole, Marnoz, Arbois), 2003 Richard MOREAU, Louis Pasteur. Besançon et Paris :l'envol, 2003 M. HEYBERGER, Santé et développement économique en France au XI~ siècle. Essai d'histoire anthropométrique (série médicale),2003 Jean BOULAINE, Richard MOREAU, Olivier de Serres et l'évolution de l'agriculture moderne (série Olivier de Serres), 2003 Claude VERMEIL, Médecins nantais en Outre-mer (19621985),2002 Richard MOREAU, Michel DURAND-DELGA, Jules Marcou (1824-1898) précurseur français de la géologie nordaméricaine, 2002

Jean Perdij on

Einstein, la relativité et les quanta
ou

D'une pierre deux coups

L'Harmattan 5-7, rue de l'École-Polytechnique 75005 Paris FRANCE

L'Harmattan Hongrie KonyvesboIt Kossuth L. u. 14-I6 1053 Budapest

L'Harmattan Italia Via Degli Artisti, IS 10I24 Torino ITALIE

Du même auteur Relation d'incertitudes, De l'Univers, Ellipses. Les Grandes idées de la physique, Dunod. La Mesure, Dunod. Quel répertoire théâtral traitant de la science?, L'Harmattan. en collaboration, Presses universitaires de Grenoble.

@L'Harmatlan,2005 ISBN: 2-7475-8355-4 EAN: 9782747583558

Il dit non avec entêtement mais il dit oui avec enthousiasme il dit oui à la justice il dit non à la guerre il est debout on le questionne et tous les problèmes sont posés soudain un éclair de génie le prend et il efface tout les préjugés et les nationalismes l'espace absolu et la simultanéité lesforces fictives et les actions fantômes et malgré les menaces de l'époque sous les huées des conservateurs avec des idées de toutes les couleurs sur le tableau noir de la Science il dessine le visage d'une autre physique. D'après Jacques Prévert (Le cancre).

AVANT-PROPOS

Albert Einstein (1879-1955), physicien né à Ulm en Allemagne, mort à Princeton aux États-Unis (voir chronologie ci-dessous). Il y a tout juste cent ans, Einstein publiait une série d'articles qui fut à l'origine des « deux sciences nouvelles du xxe siècle»: la théorie de la relativité et la mécanique quantique. Malheureusement, la vulgarisation de ces deux théories se heurte à de nombreuses difficultés. Mais la vie d'Einstein, l'obstination avec laquelle il a défendu ses idées en science (recherche infructueuse d'une théorie unifiée du champ, refus de l'interprétation quantique probabiliste) comme en politique (défense des Juifs ou des victimes du maccarthysme, lutte contre le nazisme ou pour le désarmement nucléaire) et le ressort dramatique lié à cette action peuvent faciliter une présentation de ses théories.

Ces mélanges, faits d'exposés - deux sur la relativité, deux sur les quanta, deux sur la cosmologie - et de réflexions
introduites par des pastiches, sont ordonnés autour de cinq scènes qui se situent à des moments particulièrement importants de la vie d'Einstein: 1911, 1933 deux fois, 1938 et 1939. Cette partie de fiction, qui s'appuie sur de nombreuses sources, est dialoguée en reprenant souvent les propos mêmes du physicien (imprimés en italique). Comme le titre l'indique, le personnage d'Einstein (ein Stein) est utilisé ici pour donner un aperçu conceptuel et historique des deux grandes théories qu'il a initiées.

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Einstein, la relativité et les quanta Brève chronologie

1879 : Naissance d'Albert Einstein le 14 mars. 1896 : Einstein entre au Polytechnicum de Zurich. 1900 : Planck explique le rayonnement du corps noir par les quanta. Einstein obtient son diplôme de professeur de mathématiques. 1902 : Il trouve un emploi au Bureau des brevets de Berne. 1903 : Mariage avec Mileva Marié. 1905: Publication de cinq articles, dont l'explication de l'effet photoélectrique par les quanta et les fondements de la théorie de la relativité restreinte (avec la relation E = mc2). 1909-1914 : Einstein est nommé professeur à Zurich, puis à Prague, puis au Polytechnicum. 1911 : Il participe aux travaux du premier congrès Solvay à Bruxelles. 1914 : Il est nommé professeur à Berlin et membre de l'Académie des sciences de Prusse. 1914-1918 : La Grande Guerre. 1916 : Publication de l'article de synthèse sur la relativité générale. 1917 : Révolution russe. Publication d'un article appliquant la théorie de la relativité à la cosmologie. 1919: Conférence de la paix à Versailles. Début de la célébrité d'Einstein après la vérification de sa théorie lors de l'éclipse solaire. Mariage avec sa cousine Elsa Lowenthal. 1920 : Premières attaques antisémites contre Einstein. 1921/1930/1932 : Voyages d'Einstein aux États-Unis. 1922 : Friedmann propose un modèle relativiste d'univers en expansion. 1923 : Hubble démontre l'existence de systèmes stellaires extérieurs à la Voie lactée. 1924-1926 : De Broglie propose d'associer une onde à toute particule. Heisenberg crée la mécanique quantique et Schrodinger en donne une autre expression. 1927 : Le cinquième congrès Solvay marque le début de la controverse publique entre Einstein et Bohr sur l'interprétation de la mécanique quantique. 1929 : Hubble établit la loi entre distance et vitesse de récession des galaxies, qui fut interprétée par Lemaître comme preuve de l'expansion de l'Univers. 1929-1932 : Crise économique mondiale. 1933 : Hitler obtient les pleins pouvoirs en Allemagne. À son retour d'Amérique, Einstein séjourne en Belgique, puis en Grande-Bretagne,

Avant-propos

Il

avant de s'embarquer pour les États-Unis. Il s'installe à Princeton et continue ses travaux sur une théorie unifiée des champs à l'Institut d'études supérieures. 1935 : Publication d'un article montrant l'incomplétude de la mécanique quantique. 1938 :Accords de Munich pour le partage de la Tchécoslovaquie. 1939 : Lettre à Roosevelt sur la possibilité de fabriquer une bombe atomique. 1939-1945 : Seconde guerre mondiale. 1945 : Explosion des bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki. 1950-1954: Comité d'enquête sur les activités anti-américaines, dirigé par le sénateur McCarthy. 1955 : Mort d'Einstein le 18 avril à 76 ans. (... La première fois qu'apparaît un terme technique figurant dans le glossaire en fin d'ouvrage (p. 137), il est suivi d'un *. Les numéros en exposant renvoient aux références, également en fin d'ouvrage (p. 143).

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LE SAVANT DANS SA TOUR

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Qui aimes-tu le mieux, homme énigmatique, dis? Tes Je n'ai ni maîtres, ni collègues. La vérité? Vous vous servez là d'une parole dont le sens m'est La science? J'ignore sous quelle latitude elle est située. L'expérience? Je l'aimerais volontiers, souveraine et indiscutable.

maîtres, tes collègues?

resté jusqu'à ce jour inconnu.

- Le dogme? - Je le hais comme vous haïssez Dieu. - Eh ! qu'aimes-tu donc, curieux personnage? - J'aime la quête du savoir... la quête sans fin... ici... làbas. .. la merveilleuse quête! D'après Baudelaire (L'étranger).
(... La recherche du savoir est certes plus précieuse que sa possession: en courant éperdument après, on oublie qu'il ne peut apporter les réponses apaisantes. Mais, au cours du xxe siècle, les savants sont devenus des scientifiques et l'économie a remplacé la curiosité comme moteur de la recherche.

POUR UN RÉENCHANTEMENT DU MONDE

«Nous, grand prêtre de la Sainte Secte par la grâce du Tout-Puissant, lumière des lumières, élu entre les élus, à tous les fidèles qui ces présentes liront, sottise et bénédiction. «Ayant appris que des voyageurs ont introduit clandestinement en notre royaume l'usage d'un discours rationaliste, ayant consulté sur cette nouveauté nos vénérables frères en occultisme et en religion, astrologues, homéopathes, psychanalystes, quantico-mystiques, voyantes et autres fakirs connus par leur zèle contre la raison, il nous a semblé bon de condamner, proscrire, anathématiser l'infernale invention du rationalisme, pour les causes ci-dessous énoncées: « 1° Cette facilité de raisonner tend évidemment à dissiper l'ignorance qui est la gardienne et la sauvegarde des États bien policés. «2° Il arriverait que nous aurions des connaissances dégagées du merveilleux qui entretient la nation dans une heureuse stupidité. « 3° Il se pourrait que de misérables philosophes, sous le prétexte spécieux, mais punissable, d'éclairer les hommes, et de les rendre meilleurs, viendraient nous enseigner des vertus dangereuses, dont le peuple ne doit jamais avoir de connaissance, et pourraient, en augmentant le respect pour la Nature, diminuer le nombre de nos fidèles, au grand détriment du salut des âmes.