La plus vieille photo de Einstein
Albert Einstein
Introduction
Depuis que l'humain est sur la Terre, il est fascin� par ce qui l'entoure et il a toujours essay� de comprendre le mieux possible tous ces �tranges ph�nom�nes et de les expliquer. Il a m�me cr�� une science qui �tudie tous ces ph�nom�nes qu'il nomme physique. La physique est la science qui �tudie les propri�t�s g�n�rales de la mati�re, de l'espace, du temps, et �tablit les lois qui rendent compte de ph�nom�nes naturels. Newton, Kepler, Galil�e et Huygens sont tous des grands physiciens qui ont permis � cette science d'�voluer, mais Albert Einstein est le physicien qui a le plus influenc� notre �poque. Ses d�couvertes et ses pens�es ont influenc� tous les aspects de la science, allant de la physique jusqu'� la philosophie en passant par la chimie. Gr�ce � lui, de nombreux ph�nom�nes sont maintenant explicables.
Ma recherche portera donc sur Einstein et je vous entretiendrai sur diff�rents aspects de sa vie et de ses d�couvertes. Mes sujets seront: sa vie, l'effet photo-�lectrique, la relativit� restreinte et son influence.
Sa vie
Albert Einstein est n� � Ulm, une petite ville d'Allemagne du Sud, le 14 mars 1879, de parents juifs, mais non pratiquants. Il passa la majorit� de sa jeunesse � Munich. Einstein n'�tait pas un enfant unique puisqu'il avait une sœur cadette, Maja. Il �tait un enfant qui ha�ssait l'autorit� et c'est pourquoi il avait beaucoup de difficult� � l'�cole. Il �tait un enfant tr�s r�veur et pr�f�rait lire les œuvres originales des scientifiques plut�t que d'�couter durant les cours. Albert Eintein excellait en math�matique et en physique, mais il �tait m�diocre dans les autres mati�res. Ses parents ont longtemps pens� qu'il �tait anormal, car � trois ans, il avait encore de la difficult� � parler. Jacob, l'oncle d'Einstein, a �t� le premier � lui enseigner la physique et les math�matiques.
En 1894, la famille Einstein dut d�m�nager � Milan et Albert renon�a � sa nationalit� allemande en faveur de celle de suisse. Apr�s une premi�re tentative, qui avorta parce qu'il avait �chou� le test d'admission, Einstein pu enfin �tre admis, en 1895, � l'�cole polytechnique f�d�ral suisse � Zurich pour y faire des �tudes en enseignement des math�matiques et de la physique au secondaire. Il re�ut son dipl�me en 1900.
Il cessa d'enseigner en 1902 pour aller travailler au bureau des brevets � Berne (canton de Suisse) jusqu'en 1909. Durant ces ann�es, il se maria � sa premi�re femme en 1903 et ensemble ils eurent deux enfants (1904 et 1910). Ils divorc�rent cependant quelques ann�es plus tard et Einstein se remaria avec une de ses cousines. Il obtint aussi un doctorat de l'universit� de Zurich en 1905.
L'ann�e 1905 fut une ann�e tr�s importante pour Albert Einstein. Il publia une s�rie de trois articles qui allait le rendre c�l�bre dans le monde entier et lui donner le respect de tous les scientifiques quelques ann�es plus tard. Son premier article portait sur l'effet photo-�lectrique et appuyait l'hypoth�se de Max Planck sur les quanta. Son deuxi�me article introduisit ce que l'on appelle aujourd'hui la th�orie de la relativit� restreinte. Son troisi�me article portait sur la th�orie du mouvement brownien. Plus tard durant cette ann�e, Einstein montra l'�quivalence de la masse et de l'�nergie. C'est l� que la fameuse formule E = MC2 vit le jour.
Apr�s 1905, Albert Einstein continua � travailler dans ces domaines et il apporta de nombreuses contributions � la th�orie quantique. Vers 1912, Einstein commen�a une nouvelle phase de ses recherches sur la gravitation avec l'aide de son ami math�maticien, Marcel Grossmann. Il appela sa nouvelle th�orie, la relativit� g�n�rale. Il publia la version d�finitive de sa nouvelle th�orie en 1915.
� la fin de 1922, il re�ut le prix Nobel de physique pour l'ann�e 1921, non pas pour sa th�orie de la relativit�, mais pour sa contribution � la physique th�orique et particuli�rement pour sa d�couverte de la loi de l'effet photo-�lectrique.
De 1933 jusqu'� sa mort, en 1955, il occupa une place de chercheur � l' "Institute for Advanced study" de Princeton. Albert Einstein d�c�da d'une rupture de l'aorte le 18 avril 1955 � Princeton, une ville des Etats-Unis dans l'�tat du New Jersey. Il regretta jusqu'� sa mort que ses �quations aient permis la cr�ation d'armes nucl�aires.
Effet photo-�lectrique
Le premier article de la s�rie de trois articles qui allait rendre Einstein c�l�bre, en 1905, portait sur l'effet photo-�lectrique. Cette d�couverte lui permis m�me de recevoir le prix Nobel de physique en 1921.
L'effet photo-�lectrique peut s'expliquer comme �tant la transformation de l'�nergie lumineuse en �nergie �lectrique. Cela se produit quand la lumi�re frappe certains m�taux. L'�nergie de la lumi�re agit sur les �lectrons du m�tal et les met en mouvement. Ce d�placement des �lectrons dans le m�tal cr�e un courant �lectrique. Cependant, cette id�e �tait difficile � accepter pour les scientifiques de l'�poque d'Einstein parce qu'ils �taient presque assur�s que la lumi�re �tait une onde. Ils pensaient que l'�nergie de la lumi�re �tait continue.
J.J. Thomson fut un des premiers � �tudier l'effet photo-�lectrique. Ses recherches consistaient � envoyer de la lumi�re ou d'autres ondes �lectromagn�tiques sur des m�taux puis mesurer le nombre et la vitesse des �lectrons �mis. Ses r�sultats �tonn�rent. Si la lumi�re �tait simplement une onde, plus l'intensit� de l'onde augmente, plus les �lectrons devraient se d�placer rapidement, mais les r�sultats de Thomson prouv�rent que ce n'est pas se qui passe. La vitesse des �lectrons semblaient li�e � la fr�quence des rayons lumineux plut�t qu'� l'intensit�.
Avec les d�couvertes d'un physicien allemand, Max Planck, Einstein pu expliquer le ph�nom�ne qu'observa Thomson. Max Planck avait affirm�, gr�ce � des recherches sur un ph�nom�ne appel� radiation du corps noir, que l'�nergie de la lumi�re n'�tait pas continue. Elle �tait form�e de petites unit�s ou "paquets" d'�nergie, appel�s quanta (singulier = quantum). Ces paquets d'�nergie ou quanta seront appel�s plus tard photon gr�ce � le th�orie d'Einstein. Avec l'hypoth�se de Planck, Einstein put expliquer l'effet photo-�lectrique. Lorsqu'un photon vient en collision avec un morceau de m�tal, les �lectrons du m�tal prennent l'�nergie du photon et bougent alors � une grande vitesse. Cette vitesse d�pend de l'�nergie qui est contenue dans chaque photon. Plus la fr�quence de la lumi�re est �lev�e, plus les photons auront de l'�nergie et les �lectrons qu'ils toucheront, auront aussi plus d'�nergie, donc iront plus vite. Tout �a, peu importe l'intensit� de la lumi�re, car la brillance vient du nombre de photons de lumi�re qui arrivent � un moment donn�.
Einstein venait d'expliquer, avec l'aide de Max Planck, les curieux r�sultats de J.J. Thomson et ont fait na�tre la physique quantique qui utilise la dualit� onde-particule de la lumi�re. La dualit� veut dire que la lumi�re peut �tre consid�r�e comme �tant des ondes tout en �tant des particules, les photons.
La relativit� restreinte
Comment parler d'Einstein sans parler de la th�orie de la relativit�. C'est en 1905 qu'il publia son article sur la relativit� restreinte. Elle est dite "restreinte" car elle s'applique seulement sous certaines conditions. Les d�tails du raisonnement et l'approche math�matique de cette th�orie sont tr�s complexes, mais son principe et ses cons�quences sont plus faciles � expliquer.
La th�orie de la relativit� explique, de fa�on plus approfondie et moins vulgaris�e, que la vitesse de la lumi�re est absolue et que le temps et le mouvement sont relatifs � l'observateur.
Une personne est dans un train qui roule � 40 m/s, elle lance une balle sur le sol � 3 m/s. Si un observateur stable, situ� � l'ext�rieur du train, pouvait voir la balle � l'int�rieur du train, il verrait que celle-ci se d�place � 43 m/s. C'est un bon exemple qui nous d�montre que la vitesse est relative � l'observateur. Cependant, ce n'est pas toujours la cas. La vitesse de la lumi�re (environ 299 792,458 km/s) est constante peu importe la position de l'observateur. Ce fait est un des principes de la th�orie de la relativit�.
Prenons un deuxi�me exemple. On place une ampoule qui envoie des �clairs lumineux � fr�quence constante sur un miroir situ� verticalement au-dessus d'elle. Ces �clairs sont r�fl�chis vers un capteur, qui produit un "tic" chaque fois qu'il est atteint par la r�flexion d'un �clair. La personne qui observe ce ph�nom�ne de l'int�rieur du train, voit seulement la lumi�re qui monte et descend verticalement.
Mais si le train, se d�pla�ant rapidement, passe devant un observateur � l'ext�rieur du train, celui-ci ne verra pas la m�me chose. Les �clairs ne se d�placeront pas seulement de haut en bas, mais aussi lat�ralement avec le train.
Chaque fois qu'un �clair frappe le capteur, un "tic" est entendu. Pour l'observateur � l'ext�rieur du train, les "tics" seront plus espac�s que celui � l'int�rieur parce que les �clairs vus par l'observateur ext�rieur ont une plus grande distance � parcourir. La personne � l'int�rieur du train aura l'impression que le temps � l'ext�rieur est au ralenti, mais la personne � l'ext�rieur ne verra aucune diff�rence. Comme la vitesse de la lumi�re est constante, la seule explication pour r�soudre ce ph�nom�ne serait de dire que le temps n'est pas absolu comme les scientifiques du temps d'Einstein l'avait toujours cru.
Einstein affirma donc que seule la vitesse de la lumi�re est absolue et que le temps et le mouvement sont relatifs. Il eut beaucoup de difficult� � faire accepter cette id�e � ses confr�res scientifiques parce que ceux-ci avaient toujours cru en la th�orie de Newton. Newton avait affirm� que le mouvement et le temps �taient absolus et que la vitesse de la lumi�re �tait relative. Cependant, quelques ann�es plus tard, la th�orie de la relativit� restreinte d'Einstein fut accept�e.
Son influence
Albert Einstein est un scientifique qui a beaucoup influenc� la science et m�me notre vie. Il fut tout d'abord un r�volutionnaire en pensant � sa th�orie de la relativit�. De nos jours, c'est une th�orie accept�e et tr�s utilis�e par la communaut� scientifique, mais � l'�poque d'Einstein, ses pens�es allaient � l'encontre des lois et des concepts de la physique classique. Gr�ce � cette th�orie, on peut aujourd'hui mieux comprendre des ph�nom�nes se trouvant dans l'espace comme les quasars, les pulsars et les trous noirs. La relativit� g�n�rale fut aussi utilis� pour concevoir l'id�e du Big Bang.
Avec ses lois sur l'effet photo-�lectrique, Einstein, avec l'aide de Max Planck, permit � la physique quantique de na�tre. Gr�ce � la d�couverte du photon, les scientifiques pouvaient consid�rer la lumi�re comme des ondes ou des particules. L'effet photo-�lectrique permit aussi la d�couverte des piles photovolta�ques et solaires qui sont utilis�es des calculatrices jusqu'aux engins spatiaux.
Il fut un scientifique tellement influant dans tous les domaines de la science que m�me un �l�ment chimique a �t� nomm� en son honneur. C'est un m�tal radioactif nomm� einsteinium (Es) et il porte le num�ro 99 dans le tableau p�riodique. Il ne se trouve pas � l'�tat naturel, mais il se forme au cours des explosions nucl�aires. Il se d�compose presqu'instantan�ment en particules subatomiques.
Mais Einstein n'avait pas que de l'influence sur les scientifiques ou la science, mais aussi sur la population enti�re. Sa venue dans une ville �tait consid�r�e comme un grand �v�nement et beaucoup de gens se d�pla�aient pour le voir. Pendant la Deuxi�me Guerre Mondiale, il s'opposa � la mont�e du nazisme en Allemagne parce qu'il �tait Juif. Il �tait un vif partisan de la paix. Un autre exemple qui nous d�montre qu'Einstein �tait un homme important et influant, c'est qu'il s'est fait offrir le poste de Pr�sident d'Isra�l en 1952, poste qu'il refusa.
Conclusion
En faisant cette recherche, j'ai appris plein de nouvelles informations sur Albert Einstein. Les sujets que j'ai abord�s, qui �taient sa vie, l'effet photo-�lectrique, la relativit� restreinte et son influence, m'ont permis de mieux conna�tre ce grand scientifique sous tous les aspects de sa vie. Je comprends maintenant mieux quel genre d'homme il �tait et les principes de ses plus grandes d�couvertes. J'ai aussi pu remarquer que c'est un homme qui avait beaucoup d'influence.
Ce grand homme m'aurait permis d'exploiter de nombreux autres th�mes, dont ses recherches sur la th�orie de la relativit� g�n�rale. Cette th�orie essaie d'expliquer l'univers en la pr�sentant en quatre dimensions, la quatri�me dimension �tant le temps. C'est ce qu'Einstein et d'autres scientifiques ont appel� l'espace-temps.
Einstein est mort sans avoir r�alis� son plus grand r�ve. Ce r�ve �tait de trouver une th�orie unique qui expliquerait notre univers et tout ce qu'il renferme. Les savants d'aujourd'hui travaillent d'arrache-pieds pour r�aliser le r�ve d'Einstein et aboutir � la th�orie de grande unification. R�ussiront-ils?? Seul le temps peut nous le dire.
Bibliographie
DELAC�TE, G. et SOUCHON-ROUYER, J.. Einstein:Le livre du centenaire, France, �ditions Hier & Demain, 1979, 333 p.
EINSTEIN, Albert. Comment je vois le monde, France, �ditions Champs/Flammarion, 1979, 189 p.
PARKER, Steve. Albert Einstein et la Relativit�, Paris, �ditions du Sorbier, Collection Eur�ka, 1994, 32 p.
SCHWARTZ, Joseph. Einstein pour d�butants, Paris, �ditions Bor�al Express, Collection "pour d�butants", 1979, 169 p.
http://bibl.ulb.ac.be/coursmath/bio/einstein.htm
http://www.istp.org/PagesClasse/ClassProj/CM2Stephane/Astronomie/Einstein/einstein.html
Annexe
Voici trois photos d'Albert Einstein � diff�rents moments de sa vie et une de ses affirmations:
La plus vieille photo de Einstein
Einstein � sa table, au bureau de Brevets � Berne,
au d�but des ann�es 1900.
Albert Einstein vers la fin de sa vie en 1950.
�1999, Fr�d�ric Tanguay