MES HOMMAGES À ALBERT EINSTEIN QUI A RÉVOLUTIONNÉ LA SCIENCE MODERNE

Fernando Alcoforado*

Cet article vise à rendre hommage à Albert Einstein qui a révolutionné la science moderne. Nous célébrons la Journée internationale des mathématiques le 14 mars, mais par coïncidence, c’était aussi le jour de la naissance de l’un des plus grands génies de l’humanité, Albert Einstein, né à Ulm en 1879, dans le royaume de Wurtenberg, empire allemand (aujourd’hui Bade-Wurtenberg). Albert Einstein était un physicien théoricien allemand devenu célèbre pour avoir développé la théorie de la relativité générale, l’un des piliers de la physique moderne aux côtés de la mécanique quantique. Einstein a reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour ses contributions à la physique théorique et, en particulier, pour sa découverte de la loi de l’effet photoélectrique, fondamentale dans la naissance de la mécanique quantique. Né dans une famille de juifs allemands, il s’installe très jeune en Suisse et commence ses études à l’école polytechnique de Zurich. Il a obtenu un poste à l’Office suisse des brevets alors qu’il étudiait pour un doctorat à l’Université de Zurich.

En 1905, Albert Einstein publia cinq articles scientifiques qui eurent un fort impact sur le monde de la physique, brisant certains paradigmes établis par Galileo Galilei et Isaac Newton au XVIIe siècle. Les théories de la Relativité Restreinte, publiées en 1905, et de la Relativité Générale, en 1915 a changé à jamais notre façon de comprendre l’Univers. L’espace et le temps ne sont plus indépendants et Einstein crée un nouveau concept révolutionnaire en physique, celui de l’espace-temps relatif. L’espace, dans lequel on mesure les distances, et le temps, que l’on quantifie avec des horloges, ne sont ni absolus ni indépendants : ils sont unis et forment un univers à quatre dimensions. C’est ce nouvel espace-temps qui a une unité. Dans la théorie de la relativité, le temps peut être affecté par la gravité et la vitesse.

Selon la Théorie de la Relativité, les corps qui se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière (300 000 km/s) présenteront un raccourcissement de leur longueur par rapport à un observateur extérieur à eux. Les seules dimensions de sa taille qui subissent un raccourcissement sont celles qui coïncident avec la direction de son mouvement. Dans toutes les directions perpendiculaires à cette direction, les dimensions des corps ne changeront pas. Considérons qu’une personne se déplace à une vitesse équivalente à 80 % de la vitesse de la lumière par rapport à un référentiel tel que la Terre. A la fin de son voyage, la personne vérifie sa montre et constate qu’elle a mis 5 heures pour le réaliser, alors que sur Terre, une montre aurait mesuré le temps de ce voyage à 8 heures 19 minutes (en valeur approximative). Autrement dit, tout corps qui se déplace à des vitesses proches de celle de la lumière subit un raccourcissement (contraction dans l’espace) et du temps (contraction dans le temps).

L’idée selon laquelle la physique doit être la même pour les observateurs qui se déplacent les uns par rapport aux autres de manière uniforme, c’est-à-dire à vitesse constante, a été acceptée et défendue par Galilée (1564-1642) et constitue l’essence du principe de relativité de Galilée. Ce principe fut également appliqué à la Mécanique d’Isaac Newton (1642-1727). Jusqu’à la fin du XIXe siècle, la mécanique newtonienne était considérée comme la théorie paradigmatique de la physique, et l’espace et le temps étaient considérés comme absolus et indépendants l’un de l’autre. La théorie de la Relativité Restreinte, développée par Albert Einstein en 1905, forge avec la Mécanique Quantique un nouvel observateur qui s’éloigne sensiblement de celui privilégié du mécanisme de Newton, en perdant sa caractéristique principale : pouvoir observer le monde de manière quasi absolue, comme s’il était en dehors de lui et était incapable de le déranger pendant l’acte d’observer.

Avec la Théorie de la Relativité, l’espace et le temps ne sont donc plus indépendants et Einstein crée un nouveau concept révolutionnaire en Physique, celui de l’espace-temps relatif. L’espace et le temps ne sont ni absolus ni indépendants car ils sont unis et forment un univers à quatre dimensions et c’est ce nouvel espace-temps qui possède l’unité. Les mesures spatio-temporelles dépendent essentiellement des conditions de déplacement des observateurs. Einstein a ainsi donné au principe de relativité une portée plus universelle, en l’étendant aux phénomènes électromagnétiques et à tout mouvement. Einstein indique clairement que sa théorie de la relativité n’a pas invalidé la théorie de Newton. Il a déclaré que, lorsque les vitesses impliquées dans un phénomène sont petites par rapport à la vitesse de la lumière, la mécanique newtonienne pouvait être appliquée et qu’il n’était donc pas nécessaire d’utiliser la relativité d’Einstein pour sa description correcte. Lorsqu’on aborde des phénomènes physiques avec des vitesses proches de celle de la lumière, il faut utiliser la théorie de la relativité générale d’Einstein.

Avec la Théorie de la Relativité Générale, Einstein étend le principe de la Relativité Restreinte, comme la Théorie de la Relativité de 1905 est devenue connue, aux mouvements accélérés, aboutissant à une nouvelle théorie de la Gravitation et à la base théorique d’une Cosmologie Scientifique. La contribution de la théorie de la relativité d’Einstein a été fondamentale, non seulement dans la compréhension des secrets de l’Univers, mais aussi dans le développement, par exemple, de l’électronique. Sans la théorie de la relativité, les propriétés des semi-conducteurs, matériaux essentiels à l’industrie des composants électroniques, ne seraient pas comprises. Il n’y aurait pas de processeurs comme ceux d’aujourd’hui, et encore moins Internet lui-même. Ce serait donc un monde sans ordinateurs et sans une part importante des avancées technologiques modernes, comme l’intelligence artificielle. Cet exemple pratique donne à lui seul une dimension de l’héritage d’Einstein, sans parler du développement de l’énergie nucléaire. Sa conception selon laquelle la masse et l’énergie, qui ne sont pas des connaissances indépendantes, est à l’origine du développement de la physique nucléaire, avec ses conséquences négatives et positives que chacun connaît : la bombe atomique d’une part, la génération d’énergie et la préparation de radio-isotopes à usage médical d’autrui.

Un autre héritage qu’Einstein entendait laisser à l’humanité était celui d’une théorie unifiée des forces de la nature, c’est-à-dire la théorie des champs unifiés, dans laquelle il chercherait à expliquer et à relier tous les phénomènes physiques en une seule structure théorique, rassemblant les phénomènes quantiques. mécanique et théorie de la relativité générale en un seul traitement théorique et mathématique. Jusqu’à sa mort en 1955, Albert Einstein a cherché à développer une formulation géométrique qui non seulement expliquerait les phénomènes électromagnétiques, mais les unifierait également avec la gravitation, mais sans succès. L’idée d’unification est fondamentale en physique. La puissance ou l’efficacité d’une théorie peut être mesurée par le nombre de phénomènes divers qu’elle peut expliquer. Newton a unifié la physique des phénomènes gravitationnels célestes avec celle des phénomènes gravitationnels terrestres. Au XIXe siècle, Faraday, Maxwell et d’autres ont montré que les phénomènes électriques et magnétiques pouvaient être décrits conjointement par le champ électromagnétique. En physique, une théorie des champs unifiée permettrait de décrire toutes les forces fondamentales en termes d’un seul champ. Il n’existe pas encore de théorie unifiée des champs et ce sujet reste un champ de recherche ouvert.

Einstein se trouvait aux États-Unis lorsque le nazisme est arrivé au pouvoir en Allemagne en 1933 et n’est pas retourné dans son pays d’origine, où il était professeur à l’Académie des sciences de Berlin. Il est devenu citoyen naturalisé des États-Unis en 1940. Einstein a averti le président Franklin Delano Roosevelt que l’Allemagne pourrait développer une arme atomique, recommandant au gouvernement américain de lancer des recherches similaires, qui ont conduit à ce qui allait devenir le projet Manhattan. Il soutient cependant les forces alliées lors de la Seconde Guerre mondiale, dénonçant toutefois l’utilisation de la bombe atomique comme arme de guerre. Il a signé le Manifeste Russell-Einstein avec Bertrand Russell, qui soulignait le danger des armes nucléaires. Albert Einstein nous a laissé l’image d’un scientifique honnête, éthiquement impliqué dans le progrès de la société en qu’il a vécu, capable de se rebeller contre le nazisme et toute forme d’oppression. Il était affilié à l’Institute for Advanced Study de l’Université de Princeton, où il travailla jusqu’à sa mort en 1955 à l’âge de 76 ans. Ses grandes réalisations intellectuelles et son originalité ont fait du mot « Einstein » synonyme de génie. En 1999, 100 physiciens de renom l’ont élu physicien le plus mémorable de tous les temps. La même année, le magazine Time, dans une compilation des personnalités les plus importantes et les plus influentes, le classe comme la personnalité du XXe siècle.

​* Fernando Alcoforado, 84, a reçoit la Médaille du Mérite en Ingénierie du Système CONFEA / CREA, membre de l’Académie de l’Education de Bahia, de la SBPC – Société Brésilienne pour le Progrès des Sciences et l’IPB – Institut Polytechnique de Bahia, ingénieur de l’École Polytechnique UFBA et docteur en Planification du Territoire et Développement Régional de l’Université de Barcelone, professeur d’Université (Ingénierie, Économie et Administration) et consultant dans les domaines de la planification stratégique, de la planification d’entreprise, planification du territoire et urbanisme, systèmes énergétiques, a été Conseiller du Vice-Président Ingénierie et Technologie chez LIGHT S.A. Entreprise de distribution d’énergie électrique de Rio de Janeiro, coordinatrice de la planification stratégique du CEPED – Centre de recherche et de développement de Bahia, sous-secrétaire à l’énergie de l’État de Bahia, secrétaire à la  planification de Salvador, il est l’auteur de ouvrages Globalização (Editora Nobel, São Paulo, 1997), De Collor a FHC- O Brasil e a Nova (Des)ordem Mundial (Editora Nobel, São Paulo, 1998), Um Projeto para o Brasil (Editora Nobel, São Paulo, 2000), Os condicionantes do desenvolvimento do Estado da Bahia (Tese de doutorado. Universidade de Barcelona,http://www.tesisenred.net/handle/10803/1944, 2003), Globalização e Desenvolvimento (Editora Nobel, São Paulo, 2006), Bahia- Desenvolvimento do Século XVI ao Século XX e Objetivos Estratégicos na Era Contemporânea (EGBA, Salvador, 2008), The  Necessary Conditions of the Economic and Social Development- The Case of the State of Bahia (VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, Saarbrücken, Germany, 2010), Aquecimento Global e Catástrofe Planetária (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2010), Amazônia Sustentável- Para o progresso do Brasil e combate ao aquecimento global (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2011), Os Fatores Condicionantes do Desenvolvimento Econômico e Social (Editora CRV, Curitiba, 2012), Energia no Mundo e no Brasil- Energia e Mudança Climática Catastrófica no Século XXI (Editora CRV, Curitiba, 2015), As Grandes Revoluções Científicas, Econômicas e Sociais que Mudaram o Mundo (Editora CRV, Curitiba, 2016), A Invenção de um novo Brasil (Editora CRV, Curitiba, 2017), Esquerda x Direita e a sua convergência (Associação Baiana de Imprensa, Salvador, 2018), Como inventar o futuro para mudar o mundo (Editora CRV, Curitiba, 2019), A humanidade ameaçada e as estratégias para sua sobrevivência (Editora Dialética, São Paulo, 2021), A escalada da ciência e da tecnologia e sua contribuição ao progresso e à sobrevivência da humanidade (Editora CRV, Curitiba, 2022), est l’auteur d’un chapitre du livre Flood Handbook (CRC Press, Boca Raton, Floride, États-Unis, 2022), How to protect human beings from threats to their existence and avoid the extinction of humanity (Generis Publishing, Europe, Republic of Moldova, Chișinău, 2023) et A revolução da educação necessária ao  Brasil na era contemporânea (Editora CRV, Curitiba, 2023).​