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Rationalité de la science d'Albert Einstein

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246 pages
Quels sont les concepts fondamentaux, que nous appelons le noyau irréductible de la rationalité, et qui ont été déterminants dans le processus de formation et la structuration de la pensée scientifique d'Albert Einstein ? Quel rôle ont joué les influences épistémologiques de Spinoza, de Kant, de Mach et d'autres penseurs, dans l'apparence énigmatique du discours d'Einstein écrit de sa propre plume ?
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RATIONALITÉ DE LA SCIENCE D’ALBERT EINSTEIN

Épistémologie et Philosophie des Sciences Collection dirigée par Angèle Kremer Marietti La collection Épistémologie et Philosophie des Sciences réunit des ouvrages se donnant pour tâche de clarifier les concepts et les théories scientifiques, et offrant le travail de préciser la signification des termes scientifiques utilisés par les chercheurs dans le cadre des connaissances qui sont les leurs, et tels que « force », « vitesse », « accélération », « particule », « onde », « société », « domination », « pouvoir », « inégalité », « liberté », « formes symboliques » etc. Elle incorpore alors certains énoncés au bénéfice d'une réflexion capable de répondre, pour tout système scientifique, aux questions qui se posent dans leur contexte conceptuel historique, de façon à déterminer ce qu'est théoriquement et pratiquement la recherche scientifique considérée. 1) Quelles sont les procédures, les conditions théoriques et pratiques des théories invoquées, débouchant sur des résultats ? 2) Quel est, pour le système considéré, le statut cognitif des principes, lois et théories, assurant la validité des concepts ?
Joseph-François KREMER, Les formes symboliques de la musique, 2006. Hamdi MLIKA, Quine et l’antiplatonisme, 2007. Jean-Pierre COUTARD, Le vivant chez Leibniz, 2007. Angèle KREMER-MARIETTI, La morale en tant que science morale, 2007. Angèle KREMER-MARIETTI, Philosophie des sciences de la nature, 2007. Angèle KREMER-MARIETTI, Le concept de science positive, 2007. Angèle KREMER-MARIETTI, Auguste Comte et la science politique, 2007. Angèle KREMER-MARIETTI, Le Kaléidoscope épistémologique d’Auguste Comte. Sentiments Images Signes, 2007. Edmundo MORIM DE CARVALHO, Variations sur le paradoxe, Volume I, 2007. Constantin SALAVASTRU, Logique, Argumentation, Interprétation, 2007. Laurent CHERLONNEIX, L’équivocité vive, 2008. Saïd CHEBILI, Histoire des critiques philosophiques de la psychologie, 2008. Sébastien JANICKI, La mécanique du remède, 2008. Abdelkader BACHTA, Jean DHOMBRES, Angèle KREMER-MARIETTI, Trois Études sur la loi constructale d’Adrian Bejan, 2008. Stéphanie COUDERC-MORANDEAU, Philosophie républicaine et colonialisme. Origines, contradictions et échecs sous la IIIe République, 2008. Jean VION-DURY et François CLARAC, La construction des concepts scientifiques : entre l’artéfact, l’image et l’imaginaire, 2008. Lucien-Samir OULAHBIB, Nature et politique, 2008. Emmanuel GORGE, La Musique et l’altérité. Miroirs d’un style, 2008. Lucien-Samir OULAHBIB, Actualité de Pierre Janet. En quoi est-il plus important que Freud pour les sciences morales et politiques, 2009. Sylvain DAVID (dir.), Janusz PRZYCHODZEN (dir.), François-Emmanuel BOUCHER (dir.), Que peut la métaphore ? Histoire, savoir et politique, 2009. Edmundo MORIM DE CARVALHO, Variations sur le paradoxe, Volumes 1 et 2, 2009. Angèle KREMER-MARIETTI (dir.), Auguste Comte, la Science, la Société, 2009. Souad HARRAR, Les fondements de la philosophie de John Stuart Mill, Volumes 1 et 2, 2009. Abdelkader BACHTA, La Renaissance du passé. Kant, Einstein et la modernité, 2009. Saint ALBERT LE GRAND, Livre sur la nature et l’origine de l’âme, éd. Introduite, traduite et annotée par J.-M. Vernier, 2009. Michel de BOUCAUD, Psychiatrie et psychopathologie, 2009.

NOUREDDINE NAIFAR

RATIONALITÉ DE LA SCIENCE D’ALBERT EINSTEIN

Préface d’Abdelkader Bachta

L’Harmattan

© L’Harmattan, 2010 5-7, rue de l’Ecole polytechnique, 75005 Paris http://www.librairieharmattan.com diffusion.harmattan@wanadoo.fr harmattan1@wanadoo.fr ISBN : 978-2-296-11317-6 EAN : 9782296113176

À ma mère,

PRÉFACE
I La science est, nécessairement, une activité rationnelle. Il y a, cependant, plusieurs types de rationalité scientifique, des paradigmes rationalisants différents pour ainsi parler. En mathématiques, Pythagore est, probablement, le premier qui ait introduit cette science dans le domaine de la Raison ; avec Cantor et Zermelo, cette discipline a atteint un très grand degré de rationalisation. En général, la géométrie est moins rationnelle que l’algèbre, parce que plus proche des considérations concrètes. L’intuition pure la justifiant, chez Kant, en tout cas sous sa forme classique, la tire vers le rationnel grâce à l’a priori qu’elle comporte, malgré l’attribution intuitive responsable de son aspect sensible. La physique n’échappe pas, non plus, à cette nécessité qui lui vient de la mathématisation essentiellement. Néanmoins, cette caractéristique, qui est nécessairement limitée à cause du recours indispensable à l’expérience, est plus visible en physique théorique qu’en physique expérimentale. Tout cela nous renvoie, au fond, fatalement, à une raison raisonnée (ou constituée), liée à une raison raisonnante (ou constituante) qui est celle de l’homme, manifestement, le seul être au monde capable de faire de la science. Par conséquent, étudier la rationalité scientifique, d’une façon générale, c’est témoigner de cette distinction ontologique de l’être humain le séparant des animaux, c’est aussi renchérir sur les divers discours portant sur cette question. II D’autre part, lorsque cette raison raisonnante atteint les assises mêmes de la science, c'est-à-dire quand elle veut dire un logos en quête des fondements de celle-ci ou une philosophie des sciences au sens propre, elle est utile et même nécessaire à la raison raisonnée scientifique qui se veut dynamique et créatrice. En effet, la promotion et la création scientifiques dépendent, largement, d’une détermination précise des principes de base sur quoi repose leur territoire. Le même Cantor a inventé la théorie des ensembles et le concept révolutionnaire d’infini qui en est tributaire, grâce à une vision des origines, explicites et implicites, de la théorie des nombres, 7

qu’il a dû, en conséquence, parfaire et promouvoir. Ce n’est donc pas étonnant de le voir dialoguer avec des philosophes comme Platon, Spinoza et Kant, etc. (Cf. Fondements d’une théorie générale des ensembles, Cahiers pour l’analyse, n° 10, Le formalisme). Le cas d’Einstein, en physique, est éclairant aussi. À côté de ses recherches scientifiques très brillantes, ce savant s’efforce continuellement d’en dégager les bases théoriques. La lecture de ses textes montre, d’autre part, qu’il a une bonne formation philosophique puisqu’il cite, avec précision, la plupart des grands philosophes classiques comme Platon, Descartes, Hume, Kant etc. On comprend, alors, pourquoi il est considéré comme l’un des penseurs philosophiques contemporains (cf., par exemple, Michel Paty, Einstein philosophe, PUF, 1993). Étudier la rationalité, dans ce sens, c’est lancer un appel aux scientifiques, complètement plongés dans leur technique empirique et symbolique, pour qu'ils pratiquent la philosophie des sciences comme nous l’entendons, s’ils tiennent à faire avancer, fondamentalement, leurs recherches et à inventer de nouvelles théories ; c’est, par conséquent, rendre un grand service à la science comme elle se fait au laboratoire et dans les institutions purement scientifiques : le progrès réel de la science exige une conscience des fondements de ce qui est et de ce qu’il y a. III Outre ce qui précède, s’occuper de la rationalité de la pensée scientifique d’Einstein, c’est d’abord s’intéresser à la dernière double révolution qui a changé la face de la physique, qui a métamorphosé notre compréhension de la nature et dont nous ressentons, profondément, l’influence jusqu’à nos jours. Il s’agit, évidemment, de la relativité et de la physique des quanta. Einstein est l’auteur de la première, quoi qu’on dise par ailleurs ; ses contributions à la seconde sont fort importantes comme l’atteste, par exemple, sa théorie des photons qui peut être considérée, en elle-même, comme un grand changement par rapport au point de vue ondulatoire alors très répandu. Prendre intérêt pour un tel sujet, c’est aussi évoquer, sur la plan pratique, la technologie nucléaire qui pose, actuellement, à l’humanité tant de problèmes. Appartenant à la physique théorique, notre savant n’a rien à voir, bien entendu, avec l’aspect expérimental de cette technique, mais il a mis en place un concept révolutionnaire de masse qui la justifie pleinement. Cette industrie a pour support la physique nucléaire dont l’équation 8

einsteinienne E=mc2 représente une condition générale de possibilité. Personne ne peut contester cette idée à l’heure actuelle. Avant 2005, les études einsteiniennes ont connu une certaine régression (en tout cas dans le monde philosophique). Au cours de l’année de la physique, par contre, c’est la reprise générale de l’examen de l’œuvre d’Einstein. S’arrêter à la rationalité de celle-ci signifie, enfin, relancer ces travaux et perpétuer le nouvel essor. Tels sont, au moins, les avantages de l’ouvrage de Monsieur Noureddine Naifar à qui on peut reprocher seulement de ne pas avoir atteint le maximum d’originalité. Mais la synthèse qu’il expose demeure une contribution importante aux études einsteiniennes. Professeur Abdelkader BACHTA Université de Tunis

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INTRODUCTION
Le statut des discontinuités n’est pas facile à établir pour l’histoire en général. Michel Foucault 1 Le But de ce livre est de repenser deux problèmes à partir du discours d’Albert Einstein lui-même : d’abord celui de la rationalité et ensuite celui de ses fondements. En effet, le premier problème central de la pensée philosophique d’Albert Einstein est l’intelligibilité de la réalité du monde c'est-à-dire la réalisation d’une vérité – quoique provisoire – de ses phénomènes, sous forme de théorie, ou d’une image/vision du « monde » au sens philosophique de la tradition de la science classique. Le second problème central – à cause de cette quête inlassable de la vérité – est l’implication étroite de la philosophie en physique et inversement dans un mouvement dialectique complexe d’interprétation de la physique par la philosophie et d’interprétation de la philosophie par la physique. La pensée d’Albert Einstein est située dans un cadre, dont il faut déceler les implications sur le développement de la rationalité de la science physique post newtonienne. Ce cadre est aussi la plate-forme et le terroir d’où se ressource sa science – science qu’Albert Einstein a développée. Dans le discours de la science d’Einstein la rationalité joue le rôle d’une matrice qui structure et guide la texture de son discours. Notre hypothèse est l’affirmation que la rationalité d’Einstein est structurée par un questionnement radical des concepts et des théories. Une interrogation sans fin sur les concepts et les principes. Sa rationalité est rebelle et créatrice, polémique et foncièrement rationaliste à l’instar du rationalisme des lumières. Elle fonde, produit et norme la scientificité de son discours à partir de questions fondamentales auxquelles elle apporte une réponse. La rationalité a assuré le passage de la science de la nature, d’une science du mouvement à une science de la matière espace/temps/énergie. Ce projet gigantesque n’a été possible que par une réflexion sur les fondements avec une intelligibilité qui s’est éloignée du système étriqué établi, au début du vingtième siècle, et qui affronte les paradoxes des connaissances de son époque. Cette recherche espère être une contribution épistémologique qui s’inspire essentiellement de l’épistémologie génétique de Jean Piaget
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Foucault, Michel, Les mots et les choses, Paris, Gallimard, 1966, p. 64.

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puisqu’elle dégage les structures de la pensée et leurs genèses, et les horizons qu’elles ouvrent et créent probablement. Elle répond à deux questions ; la première est : « quels sont les thèses et les concepts cognitifs fondamentaux, que nous appelons le noyau irréductible de sa pensée ou rationalité, et qui ont été déterminants dans la structuration de la pensée scientifique d’Albert Einstein ? »2 La deuxième question est « quelles sont les visions et les “influences philosophiques” qui se cachent derrière l’apparence énigmatique du discours d’Albert Einstein écrit par sa propre plume ? » Il s’agit donc de montrer les discontinuités de la pensée introduites par Albert Einstein. La réponse à ces deux questions se fait à partir – et autour – du concept de rationalité qui est un fil conducteur dont la fonction est d’éclaircir quelques aspects de la pensée de ce grand savant. Le concept de rationalité englobe les liens entre science et philosophie dans un discours mixte propre au penseur, plus large et riche en pensée que le concept de raison. Car le concept de raison est plus restreint aux aspects mathématiques et expérimentaux du discours. Le concept de rationalité réserve un espace de pensée qui embrasse les aspects philosophiques – aux composantes épistémologiques innombrables – plus que ceux de raison ou de rationalisme. Au niveau de sa genèse, la rationalité est imprégnée par les penchants de sa personnalité, aux niveaux cognitifs et affectifs. Albert Einstein a une personnalité aux traits complexes et peu conformes à l’idéal de l’élève ou de l’étudiant de son époque, voire même en contradiction flagrante avec les normes du système établi. Depuis son adolescence, le jeune Albert déteste les méthodes d'enseignement et d’apprentissage des humanités fondées sur la mémoire. Rebelle, il n'accepte ni l'ordre brutal, ni la soumission aveugle à l'autorité, ni la discipline collective qui écrase l’individualité dans son effort créateur. Avec son sens musical, il est joueur de violon au quotidien. Au niveau affectif, il est aimable, fidèle à ses amis et un grand amoureux, il écrira plus de quatre cents lettres d’amour à sa femme Mileva Maric. Au niveau idéologique, Einstein est un socialiste sioniste, et un admirateur anticommuniste de Lénine. Pacifiste, Einstein prend position contre l’esprit belliciste dans ses lettres échangées avec Freud, depuis la première guerre mondiale. C’est aussi lui qui attirera l'attention de Roosevelt, en 1939, sur la possibilité pour les allemands de réaliser une bombe nucléaire, avant de lui
2 Né le 14 mars 1879, à 11h30, dans un appartement du 135, Bahnhofstrasse, à Ulm, en Allemagne.

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écrire une seconde lettre, en 1945, dans les mois précédant les tragédies d'Hiroshima et de Nagasaki approuvées par Truman, pour le dissuader d'utiliser cette arme. Ensuite, culpabilisé, Einstein assurera le poste de président du « Comité de vigilance des savants atomistes ». Jusqu’à sa mort, en 1955, il luttera activement contre la prolifération des armes nucléaires. Toujours fidèle à ses convictions humanistes, Albert Einstein, citoyen de nationalité suisse, devenu citoyen américain, s’opposera courageusement au maccarthysme et au racisme et défendra les droits civils et la liberté, au risque de se voir privé de sa nouvelle nationalité américaine. Au niveau métaphysique, Einstein est un rationaliste sceptique. Imprégné par la doctrine philosophique de Baruch Spinoza, Einstein est profondément religieux, mais en quête d'une religion et d'un Dieu qui ne fassent point injure à leur raison. Un Dieu cosmique, conçu comme étant cette Raison supérieure impersonnelle, universelle et immanente à l'univers, presque comme les stoïciens3. Cette pensée est la résultante de sa « phase religieuse » qui commence en 1888, au lycée Luitpold Gymnasium, situé au 33 Müllerstrasse, et qui culmine en 18904. Au lycée, son éducation religieuse se poursuit en classe, où l'Oberlehrer Heinrich Friedmann le prépare pour le Bar Mitzvah. Ensuite, après avoir lu des ouvrages de vulgarisation scientifique, Einstein est convaincu qu'une bonne part des récits de la Bible ne peut être vraie. Telle est sa première attitude sceptique envers la métaphysique et le début de sa réflexion philosophique. Depuis, Albert Einstein s'est toujours intéressé à la philosophie en général, et plus particulièrement à la philosophie de la connaissance, ce qu'il appelle Erkenntnistheorie, (théorie de la connaissance, que l'on désigne dans cet ouvrage d’épistémologie). Sa rencontre avec Max Talmud, un étudiant en médecine de vingt et un ans l’encourage à lire des livres de vulgarisation scientifique de Bernstein, Force et Matière, et de philosophie, Critique de la raison pure de Kant. Max Talmud visite souvent la maison d’Einstein, jusqu'en 1894 pour discuter de philosophie. En 1902, à Berne, Maurice Solovine, qui étudie alors la philosophie et la physique, vient voir Einstein à la suite d'une petite annonce que ce dernier a fait paraître dans un journal de Berne, où il se propose pour donner des cours particuliers en physique. Einstein lui exprime, à cette occasion, qu'il a eu quand il était plus jeune, un
Sur ces points particuliers, cf. Laurent Lemire, Le siècle d'Albert Einstein, éd. Perrin, Paris, 2008, 276 pages, et Jacques Languirand et Jean Proulx Le Dieu cosmique : À la recherche du Dieu d'Einstein, éd. Le Jour Montréal, 2008, 288 pages. 4 Ce Lycée fut détruit dans un incendie pendant la deuxième guerre mondiale et rebaptisé Albert Einstein.
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goût très vif pour la philosophie. Assez rapidement l’amour de la philosophie se réveille chez le jeune Albert Einstein. Les leçons de physique avec Maurice Solovine se transforment en discussions sur les fondements de la physique. Ces discussions, proprement épistémologiques, restreintes d’abord, sont élargies à un petit groupe de trois amis de la même génération : Albert Einstein (1879-1955), le philosophe Maurice Solovine (1875-1958) et le physicien Konrad Habicht (1876-1958). Avec humour, ils donnent à leur petit groupe de discussion, en 1903, le nom pompeux d’Académie Olympia pour nouer avec la pensée philosophique hellénistique antique et former une image de la pensée occidentale dans les écrits de ses grands penseurs. Les trois jeunes physiciens se donnent, d'ailleurs, un programme ambitieux de lecture et de discussion d'œuvres philosophiques, épistémologiques, critiques ou historiques, notamment la lecture de L'analyse des sensations et La mécanique, exposé historique et critique de son développement d'Ernst Mach, la Logique de John Stuart Mill, le Traité de la nature humaine de David Hume, la Grammaire de la science de Karl Pearson, la Critique de l'expérience pure de Richard Avenarius, l' Essai sur la philosophie des sciences d'Ampère, Science et hypothèse de Poincaré, la Thèse sur les fondements de la géométrie de Riemann , l'essai Sur la nature des choses en elles-mêmes de Clifford, Que sont les nombres et à quoi servent-ils ? de Dedekind. À ceci s'ajoute un programme d'œuvres philosophiques ou littéraires de culture générale comprenant des dialogues de Platon et des œuvres de Leibniz, des œuvres littéraires, l'Antigone de Sophocle, des tragédies de Racine et le Don Quichotte de Cervantès. Ces lectures ont été le berceau de l’humanisme et du rationalisme critique et réfléchi de la pensée d’Albert Einstein. La culture d’Einstein et de ses compagnons touche à tout, elle est d’une portée universaliste. Fidèle dès son jeune âge à cet universalisme5, Einstein a lu, dans sa première jeunesse, quand il était à l’École Polytechnique de Zurich, d'autres philosophes ou des textes de scientifiques s'intéressant aux fondements de la science, notamment Emmanuel Kant (lu dès l'âge de seize ans et relu ensuite), Baruch Spinoza, Arthur Schopenhauer, Georges Berkeley, Galileo Galilée, Ludwig Boltzmann, Hermann Helmholtz et Heinrich Hertz. Plus
Sur cette question de l’universel, et à un niveau polémique qui affirme qu’Einstein n’était pas universaliste surtout quand il s’agit de sa position envers le peuple allemand qu’il considère responsable des atrocités nazies, cf. Françoise Balibar, « Les limites de l’universalisme d’Einstein », in Comment devient-on universel ? Acte du colloque organisé par la fondation Ostald Elahi, Éthique et solidarité humaine, Palais du Luxembourg, Paris le 11 septembre 2004, Éditions L’Harmattan, 2005, p. 157-170.
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tard, Einstein continue à lire des philosophes épistémologues et logiciens (notamment Bertrand Russell, Henri Bergson, Émile Meyerson) et a des échanges et discussions avec Bertrand Russel, avec le néo-kantien, maître de l’école de Marbourg, Ernst Cassirer, et avec des épistémologues du Cercle de Vienne : Moritz Schlick, Rudolf Carnap, et Hans Reichenbach. Cette longue épopée philosophique montre l'intérêt profond d'Albert Einstein, durant toute sa vie, pour la réflexion philosophique, et son attirance plus particulière vers une réflexion critique sur les fondements conceptuels de la science, la mise en cause de ses principes, la critique de sa logique aussi bien que la réflexion sur sa portée et ses rapports avec les autres sphères de la connaissance humaine éthiques, politiques, et anthropologiques. Il est certain que cette réflexion épistémologique, en tant que culture de savant et en tant qu’exercice de la raison, a joué un rôle crucial dans ses travaux scientifiques, cette pensée lui permettant de dépasser des blocages psychologiques qui limitaient l'horizon intellectuel de beaucoup de ses pairs et maîtres scientifiques au début du siècle, et de s’inscrire dans un nouveau type de rationalité. Dans quel type de rationalité s’est inscrit Albert Einstein ? Il s'agit d'une problématique subtile et fort complexe qu’est la détermination du type de rationalité einsteinienne sans la prise en compte, directe ou indirecte, de ses pensées philosophiques. La rationalité d’Einstein est à la fois philosophique et scientifique, critique et révolutionnaire, synthétique et créatrice, érudite et spécialisée. Au niveau de la genèse de sa pensée scientifique, au sens strict des connaissances physiques et mathématiques, de 1891 à 1895, Einstein se familiarise avec les mathématiques supérieures. Il lit la géométrie d'Euclide. La clarté et la logique des mathématiques le comblent d’une joie indescriptible. Avec l'aide de son oncle Jakob, qui est ingénieur, le très jeune Albert Einstein s’initie à l’esprit technique et scientifique de son époque. À quinze ans, Einstein maîtrise le calcul différentiel et intégral. Dès l'âge de seize ans, il s'intéresse à la représentation d'un rayon lumineux. Einstein qui a lu les éléments d’Euclide très jeune, a appris aussi le sens de la littérature de son père Hermann, et de Jost Winteler, professeur d’histoire et de littérature classique6. La sensibilité, Einstein l’a acquise de la musique – il
6 En 1896, Einstein suit les cours de la Gewerbeabteilung de l'École cantonale d'Aarau. Il habite chez le directeur de l’institution, Jost Winteler. Justement son premier amour est sa deuxième fille, Maria. Les liens avec les Winteler sont serrés ; sa sœur Maja a épousé leur

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joue du piano et surtout du violon –, la musique, il l’a de sa mère Pauline Kauch, elle-même pianiste. La tolérance et l’ouverture d’esprit ont été un héritage familial. Einstein a vécu dans une famille juive, libérale, cultivée et tolérante, traits qui ont caractérisé sa personnalité pour toujours. La puissance tranquille de ses capacités d’abstraction et de synthèse s’est structurée aux dernières années du dix-neuvième siècle. Einstein, alors étudiant à l’École Polytechnique de Zurich, a eu comme professeurs des savants mathématiciens, Adolf Hurwitz et Hermann Minkowski, à qui il doit le concept d’espace temps à quatre dimensions, et Friedrich Weber qu’il cite dans son premier article de 1905. Le travail à l’Office Fédéral des Brevets à Berne, en juin 1902 et son mariage avec Mileva Maric, en 1903, ne détournent pas Einstein de sa recherche. Il apprend en 1901 les recherches de Boltzmann et de Gibbs en thermodynamique statistique et il s’initie parallèlement à la mécanique statistique et à la théorie cinétique moléculaire. Cette nouvelle connaissance de l’énergétique, de l’atomisme, et de la vision statistique des systèmes physiques oriente Einstein vers la compréhension du conflit entre deux rationalités de la physique l’atomisme et l’énergétisme. Les pôles d’intérêt sont les problèmes suivants : - Un premier problème est déjà clair dans sa pensée : si l’atome existe quelles sont ses dimensions ? - Un second problème est formulé par les travaux de Philipp Lénard sur l’effet photoélectrique, qui seront interprétés par Einstein. - Un troisième problème est celui de la nature des forces moléculaires. - Un quatrième problème, problème qui a pris sa consistance ultérieurement dans la rationalité d’Einstein sous l’influence de la lecture des recherches de Drude et de Lorenz, est celui d’une possible théorie nouvelle de l’électrodynamique des corps en mouvement. Ce qui a fait de l’électrodynamique un thème omniprésent dans les préoccupations du jeune Einstein. Toutes ces réflexions datent de 1901 et constituent le noyau premier et initial de la rationalité scientifique d’Albert Einstein. En 1905, à l’âge de vingt-six ans, après dix ans de réflexion, il publie ses fameux articles dans la très respectée revue : Annalen der Physik. Au cours de cette même année 1905, Einstein publie dans les Annalen der Physik six articles, dont quatre sont éternels pour la pensée humaine, l’histoire des
fils Paul, son ami Michel Besso a épousé Anna-Barbara, leur fille aînée. À cette période, Einstein a rédigé en français une dissertation intitulée : Mes projets d'avenir.

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sciences et l’évolution technologique et culturelle – au sens large – de l’humanité. Les articles et leurs incidences conceptuelles ont été un tournant déterminant dans l'évolution de la Science physique du vingtième siècle. Berlin était alors, un des centres les plus brillants de la Science européenne qui poussa Einstein à publier six articles aux côtés des grands maîtres de la science de l’époque. Dans l'un de ses articles, Einstein jette les bases de la théorie de la relativité qui bouleverse toutes les conceptions des physiciens et domine désormais le développement de branches entières de leur Science. Dans un autre, il réintroduit en optique la vieille hypothèse corpusculaire sous la forme nouvelle de la théorie des « Quanta de Lumière » et ouvre ainsi la voie quantique, celle des voies discontinues aux perspectives indéfinies. Enfin, dans un troisième article, d'une portée générale, qui a joué un rôle capital dans le développement de la physique atomique, il établit les lois du mouvement Brownien7. Einstein apporte une contribution aux travaux de Jean Perrin, qui établissent la réalité des molécules et atomes et l'exactitude de la conception discontinue de la matière. Même si les idées d'Albert Einstein relatives aux fluctuations, au mouvement Brownien et à la thermodynamique statistique ont eu une moindre importance, son savoir s’étend aux problématiques de la physique statistique. Les articles de 1905 ont développé une dualité onde/corpuscule dans les théories nouvelles de la relativité et des quanta autour de la lumière, de la matière et de l’énergie. Ces travaux ont eu comme champ théorique les composants de la matière : les atomes, les molécules, et l'éther, milieu supposé porter les rayons de lumière depuis Aristote, et les ondes électromagnétiques de James Clerck Maxwell. C’est en travaillant au bureau des brevets de Berne, comme expert technique de troisième classe, en Suisse, qu’Einstein a eu un contact permanent avec les publications scientifiques d’avant-garde de son époque et a développé la théorie des quanta et la relativité restreinte. Sa science n’était pas isolée du besoin pratique de l’époque. Dans toute l’Europe, il y avait alors un objectif prioritaire : comment procéder à la synchronisation
Le mouvement brownien décrit un phénomène découvert par le biologiste Robert Brown en 1827. Brown remarqua que des grains de pollen déposés sur de l'eau suivaient un mouvement erratique, rapide et désordonné. Ce mouvement est une analogie du comportement de la thermodynamique des gaz. Pendant longtemps, il ne fut pas expliqué. C'est Albert Einstein qui trouva la solution.
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des horloges ? Notamment parce que les gares et les trains occupaient le centre de la communication, de l’échange économico-financier et des guerres de l’époque ; et qu’il fallait que l’heure indiquée par les montres des voyageurs, des bourses ou des soldats soit la même que celle indiquée dans les gares. Certes, il y avait une horloge maîtresse à Berlin, qui se voulait la capitale du temps, mais comment régler l’heure dans les autres villes de l’Allemagne et de l’Europe, de façon telle que toutes les horloges soient synchronisées ? Les physiciens et les ingénieurs polytechniciens des armées de l’époque préconisaient de recourir aux ondes électromagnétiques, dont on ne saisissait pas encore très bien le comportement physique et les lois fondamentales des ondes. Einstein fut donc chargé d’examiner des brevets à ce sujet de pointe en recherches physiques. Il les étudiait très sérieusement, contrairement à ce qu’on a souvent prétendu. Einstein comprit qu’il y avait un problème dans une des interprétations des équations sur les ondes électromagnétiques, et qu’il fallait supprimer la notion newtonienne de l’éther, milieu dans lequel les physiciens croyaient que les ondes électromagnétiques baignaient. De plus, les concepts d’espace et de temps absolus mettaient en contradiction les expériences des physiciens de la lumière à l’époque où les signaux lumineux et la lumière des ampoules d’Edison devenaient si vitaux pour la navigation, la guerre, et la vie, diurne et nocturne, des villes européennes et américaines géantes de l’époque. C’étaient des considérations théoriques et pratiques qui motivaient les préoccupations physiques d’Albert Einstein. La science d’Einstein se meut dans une rationalité de la physique classique avec un esprit nouveau qui remet en question les axiomes et les concepts fondateurs de la science physique depuis l’ouvrage écrit par Isaac Newton : Principes Mathématiques de Philosophie Naturelle. Ce traité de Newton est devenu le manuel fondamental et la bible des physiciens, qui saurait le mettre en doute ou remettre en question ses concepts fondamentaux ? Le fait de redonner un sens nouveau aux concepts de matière, d’espace, de temps et de masse remet en question les fondements conceptuels de la rationalité newtonienne et toute la physique classique dont elle est la base. Einstein instaure une rationalité non classique, révolutionnaire, sans nier la portée scientifique des théories de Newton et ses principes désormais applicables dans leurs domaines stricts. Dès le départ, au niveau épistémologique de la cognition, la théorie de la connaissance, cadre du savoir de la rationalité einsteinienne, évite l’écueil de la perception parcellaire d’un savoir physique figé ou limité, sensible sans 18

abstraction, ou rationnel sans base empirique. Réaliste et rationaliste, critique et créatrice, analytique et synthétique, la rationalité d’Einstein englobe tous les acquis conceptuels de la physique depuis Galilée et tous les principes à commencer par le principe d’inertie. Au niveau proprement théorique, interne à la science classique, le point de départ de la relativité restreinte est le postulat de relativité de Galilée : la physique doit être la même dans tous les référentiels d’inertie. Or les transformations de Galilée ne laissent pas invariantes les équations de Maxwell. De deux hypothèses l’une : premièrement, on admet que les équations de Maxwell dépendent du référentiel et l’on abandonne le postulat de relativité ; ou, deuxièmement on conserve le postulat de relativité et il faut dès lors déterminer les transformations adéquates ! Une telle perspective en physique de 1905 nécessite de nouveaux fondements des théories de la science physique et l’abandon de l’absolutisme de la mécanique classique newtonienne comme la réflexion de la théorie de la lumière et l’abandon de la notion d’éther. C’est la deuxième voie qui l’a emporté pour imposer à Einstein une rationalité neuve et innovante, après une fine appréciation et assimilation des thèses de Lorenz. À partir de l’œuvre de Lorenz, Einstein se confronte de plein fouet à la conception classique de l'espace et du temps, la thermodynamique statistique et la théorie de la lumière. La flèche du temps, qui est réversible et due au succès de la gravitation newtonienne, pose des questions : celles de la brisure de la symétrie temporelle, du temps qui ne se déroule que dans un seul sens. La nature de la matière et l’hypothèse atomique, sont de nouveau repensées, après la découverte de la radioactivité, des rayons X et des électrons qui pénètrent le cœur de la matière et bouleversent les théories de la chimie dans toutes ses branches. Les concepts connexes de l’énergie et de la masse de l’atome posent des problèmes nouveaux en physique des thermodynamiciens et en psychologie des foules, dans les recherches de Gustave Lebon. L’énergie et la masse d’inertie sont deux caractéristiques physiques différentes du corps physique : la première caractérise sa faculté d’effectuer un travail et la seconde est la mesure de l’inertie du corps. Mais entre ces grandeurs existe un lien réciproque universel. Si l’on sait que la masse d’inertie augmente d’une certaine grandeur (m ), cela signifie que l’énergie augmente de c2 (m ) et, réciproquement, l’augmentation de l’énergie de 19

E, affectant un objet physique quelconque, entraîne un accroissement de sa masse d’inertie de E/c2. Un tel résultat bouleverse le principe de la constance de la masse et crée un hiatus entre microphysique et macrophysique au niveau de la détermination des sens des concepts et de leurs significations physiques. Désormais la vitesse de la lumière, symbolisée par la lettre « C », accède à un statut analogue à celui de la constante de gravitation symbolisée par la lettre « G ». La nouvelle constante « C » qui symbolise la vitesse de la lumière, soit 300000 kilomètres par seconde dans le vide, donne dorénavant sens aux équations de la nouvelle physique, lui offrant la possibilité de calculer l’énergie de la masse, de la matière avec une rigueur digne de la science physique. Ce n’est pas uniquement la philosophie atomiste que le physicien penseur Albert Einstein généralise à la nature mais l’énergétisme avec la même vigueur. L’énergétisme d’Einstein concerne toute forme d’énergie connue : l’énergie cinétique, potentielle, électromagnétique, etc. Déjà en 1905, Einstein montre sur un exemple simple que la quantité de l’énergie électromagnétique du rayonnement E possède une masse d’inertie E/c2. Devant la nouvelle rationalité d’Einstein, en constitution, se dressent des problèmes irrésolus et qui posent des anomalies pour la rationalité classique établie depuis des siècles, et induisent probablement une nouvelle voie jalonnée par des problèmes à résoudre chez les grands scientifiques de l’époque : 1) Par rapport aux recherches de Max Planck, le corps noir n'est pas bien compris, surtout la constante de la discontinuité de l’énergie de Planck, h, dans son double rapport à l’optique et à la thermodynamique. Le quantum de lumière s’impose désormais comme hypothèse fondamentale, il est une entité indivisible qui trace les confins des quantités divisibles des énergies, en tant que constante dynamique universelle. Il a posé une fois pour toutes les jalons d’une théorie des particules élémentaires de la matière et des énergies élémentaires des particules et probablement des ondes. 2) Par rapport à Heinrich Hertz, l'effet photoélectrique est obscur et nécessite une explication en rapport avec l’électron qui semble être un constituant essentiel des métaux dans le cadre de la relation matière/lumière. 3) Par rapport à Ludwig Boltzmann et aux énergétistes, les atomes et molécules posent le problème de leur existence et de leur mise au clair dans leurs dimensions et structures, par des modèles physicochimiques cohérents et démontrables. 20

4) Par rapport à J. C. Maxwell, l'éther ne peut pas être mis en évidence en vertu de toutes les techniques et expériences notamment de Michelson et Morley. 5) Par rapport au principe de relativité, les lois de l’électromagnétisme et de l’optique le mettent en péril, car on prétend qu’il existe un repère privilégié ; l’expérience de Michelson et Morley nie l’existence d’un tel système de coordonnées. Il faudrait donc repenser le principe de relativité de Galilée. 6) Par rapport à Poincaré et à Lorenz, les problèmes de la relativité et de l’espace temps annoncent l’accouchement d’une nouvelle théorie de « la relativité » qui s’annonce difficile et tragique. Surtout, la remise en question de l’éther dans « la crise de l’éther » génère un gouffre par ses conséquences théoriques. Par la portée des questions soulevées par ces problèmes, et leurs traitements dans ses travaux, Einstein est le père spirituel pour toute une génération de physiciens, du vingtième siècle, même s’il a travaillé en grande partie en « solitaire théorique », pionnier, rebelle et révolutionnaire. C’est là, sans doute, de nouveaux thèmes en physique, qui sont si proches et si denses dans une rationalité complexe et simplificatrice à la fois. Une rationalité qui stipule la démonstration de l’atomisme pour sa confirmation à partir du mouvement Brownien et par la suite sa consolidation dans la pensée thermodynamique de Boltzmann et de Gibbs. L’article d’Einstein sur le mouvement brownien est une démonstration de l’atomisme en thermodynamique, l’effet photoélectrique est une corroboration complémentaire. Dans la conception einsteinienne de l’effet électrique, le quantum de Planck a offert à Einstein une chance insolite pour parfaire la vision discontinuiste et atomiste de la matière, des ondes et des particules, des électrons, des molécules et atomes. Ces derniers sont à la base du tableau périodique de Mendeleïev, lui-même la base des sciences chimiques et corollaire à la philosophie atomiste. Aux yeux de la rationalité d’Einstein l’atomisme est valide en vertu de sa recherche sur le mouvement brownien. L’atomisme est aussi pertinent, car la formule de Planck permet d'interpréter le rayonnement photoélectrique comme le résultat d'un « bombardement » d'atomes par des rayons lumineux d'énergie suffisante pour leur « arracher » des électrons dans une manière discontinue. L’atomisme est indissociable de l’énergétisme. Ce résultat met fin à un débat saugrenu entre énergétistes et atomistes. 21

À tout considérer, le quantum d’action de Planck, d’origine thermodynamique, n’est pas spécifique aux phénomènes émissifs de l’énergie : il est général à la matière et à la lumière, à l’être de la nature. Le quantum d’action de Planck est universel aux ondes, aux corpuscules, aux atomes, aux molécules, aux gaz, à la matière et à l’énergie, même celle du cosmos. La dimension cosmologique est liée à la question de l’énergie initiale de l’univers et la nature de son espace temps. La constante de Planck a ouvert des horizons nouveaux pour Einstein d’unification et de synthèse des lois et d’une vision du monde, au macrocosme. De même, la notion de microcosme est issue d’une compréhension de l’être ultime de la matière. Corrélativement, la notion de macrocosme lui est liée à jamais. Car l’univers a une origine quantique et énergétique, dans sa naissance et dans son devenir. L’infiniment grand et l’infiniment petit sont indissociables à jamais par l’effet de la rationalité einsteinienne. Le quantum révèle les aspects corpusculaires et ondulatoires qui mènent à concevoir autrement les édifices structuraux de la matière et leurs mécanismes de liaison et de séparation. « Il nous reste encore, selon Einstein, à examiner quelques problèmes fondamentaux. Nous savons que toute la matière est constituée par un petit nombre d’espèces de particules. Comment les différentes formes de la matière sont-elles construites de ces particules élémentaires ? De quelle façon se déroule l’action réciproque de ces dernières et du champ ? En cherchant une réponse à ces questions de nouvelles idées ont été introduites en physique, les idées de la théorie des quanta. »8 Cette interprétation orienta l’épistémologie de la microphysique vers une représentation corpusculaire de la lumière. Elle mettait en évidence, pour la première fois, la nécessité d'une double approche corpusculaire et ondulatoire qui allait nourrir tous les développements de la « mécanique quantique » de Schrödinger, de Broglie, Heisenberg, Born, Dirac pour ne citer que ceux-là. Einstein a été capable d'intégrer et de développer avec une exceptionnelle hardiesse tous les courants mécanistes et énergétistes de ses contemporains. Il a ainsi contribué à ouvrir la voie royale de la physique quantique et à révolutionner la philosophie de la science. Ce n’est qu’en 1920, après qu’une expédition d’astronomes britanniques a pu confirmer par l’expérience la prédiction d’Albert Einstein de la déviation des rayons lumineux par le champ de gravitation du soleil, que le discours du savant devient un modèle de rationalité universellement admis,
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A. Einstein, L. Infeld, L’évolution des idées en physique, Paris, Payot, 1974, p. 230.

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sans pourtant dégager les paradoxes. En 1921, Einstein, obtient le prix Nobel de physique pour sa découverte de la loi de l'effet photoélectrique, qui est à l'origine des caméras de télévision. En 1925, il apporte encore une contribution importante en montrant qu'en plus des états solide (où les atomes sont figés), liquide (où les liens entre composants se relâchent) et gazeux (les atomes évoluent librement les uns par rapport aux autres), la matière pouvait être dans un état condensé à très basse température9. En 1921, quand Einstein fit son premier voyage aux États-Unis il fut acclamé comme une grande vedette10. Charlie Chaplin devait lui dire plus tard : « Je suis célèbre parce qu’on me comprend. Vous êtes célèbre parce qu’on ne vous comprend pas ! »

9 Cet état a été créé en 1998. En l'an 2000, le CERN est parvenu à créer le plasma quarkgluon. À une température et une pression extrêmes (100 000 fois celles qui règnent au centre du soleil), les particules élémentaires du noyau, les protons et les neutrons fondent. La matière devient une soupe de quarks et de gluons. Les quarks sont les composants de base des protons et des neutrons. Les gluons sont les particules qui lient les quarks entre eux. 10 En 1922, lorsque le secrétaire de l’Académie des sciences de Suède informa Einstein qu’il avait reçu le prix Nobel, le télégramme précisait explicitement que la relativité ne faisait pas partie des travaux qui lui valaient cet honneur !

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