Albert Einstein, le savant pas fou mais anticonformiste !

Il y a juste soixante ans, l’un des plus grands scientifiques de l’histoire de l’humanité s’est éteint. Albert Einstein est mort d’une rupture d’anévrisme à Princeton le 18 avril 1955 à l’âge de 76 ans (né le 14 mars 1879 à Ulm). Allemand, Suisse puis Américain, il incarne la science dans tous ses mythes.

Il fait partie de ces hommes historiques qui appartiennent à toute l’humanité, un peu à l’instar d’un Gandhi ou d’autres personnalités comme Nelson Mandela et Jean-Paul II. À la fois scientifique connu hors du champ scientifique (s’il est facile pour un non historien de citer le nom d’un historien, il est beaucoup plus difficile pour un non scientifique de citer le nom d’un scientifique, sauf s’il a reçu le Prix Nobel… et encore !), connu internationalement, devenu ainsi une conscience mondiale de la science mais aussi de la politique, des droits de l’homme, du pacifisme.

Cette célébrité universelle, Einstein s’en amusait régulièrement : « Cela pourrait bien provenir du désir irréalisable pour beaucoup de comprendre quelques idées que j’ai trouvées, dans une lutte sans relâche, avec mes faibles forces. » (1934). Comme pour beaucoup de personnes célèbres, il a laissé un nombre considérable de "citations".

Loin d’être un homme idéal, il était décrit par Pierre Le Hir dans "Le Monde" du 8 juin 2005 ainsi : « Mauvais mari (…), piètre père (…), toute sa vie, il préférera ses équations, son violon, ses parties de voile et ses conquêtes féminines (…) à ses proches. ».



Fasciné par son Précis de géométrie euclidienne reçu à l’âge de 12 ans, Einstein était plutôt un mauvais élève car incapable de s’adapter à la discipline, à l’autorité et au bachotage. Trop indépendant d’esprit, trop anticonformiste. Il a réussi cependant à suivre des études scientifiques à l’École polytechnique de Zurich (de 1896 à 1900) puis a soutenu sa thèse de physique sur le mouvement brownien le 15 janvier 1906 ("Une nouvelle détermination des dimensions moléculaires").


« L’imagination est plus importante que la connaissance. La connaissance est limitée alors que l’imagination englobe le monde entier, stimule le progrès, suscite l’évolution. » ("Sur la Science")

Sa personnalité très peu conventionnelle, sa créativité, sa sensibilité (il jouait du violon dans des concerts), sa carrière hors des sentiers battus de l’excellence universitaire (il a été recruté petit employé à l’Office des brevets de Berne en juin 1902 après deux ans de situation très précaire, ce qui lui a permis de voir tout ce qui se créait pendant une certaine période), son originalité intellectuelle et sa perspicacité ont donné à Albert Einstein tous les atouts pour devenir le symbole du physicien moderne.

Qu’il fût un génie est indiscutable, qu’il fût le plus grand de sa génération, là, c’est discutable, car Niels Bohr et Paul Dirac furent, de son époque, également des pointures historiques peu égalées, si ce n’est par un James Clerk Maxwell ou un Isaac Newton. C’est-à-dire par des très grands dans l’histoire des sciences.

L’obsession d’Einstein date de son adolescence avec une chose qui le préoccupait et le fascinait : la lumière. Officiellement onde à son époque, il reprit l’idée newtonienne de particule : il montra en effet plus tard que la lumière était aussi corpusculaire (le grain de lumière se fit appeler photon) et le physicien français Louis de Broglie généralisa l’ambivalence de toute la matière entre onde et particule.


« Ce qui est incompréhensible, c’est que le monde soit compréhensible. »

Einstein commença à être connu en 1905, il y a cent dix ans, lorsqu’il publia quatre articles scientifiques majeurs dans la revue "Annalen der Physik". Il y exposa sa théorie de la relativité restreinte (dans un article de trente pages intitulé "Sur l’électrodynamique des corps en mouvement", soumis le 30 juin 1905 et publié le 26 septembre 1905). L’idée était de se demander quelle serait la vitesse constatée si le voyageur se déplaçait à la vitesse de la lumière. À l’aide d’équations assez simples (des générations d’élèves de terminales pouvaient les utiliser), il démontra que la vitesse de la lumière dans le vide (soit environ 300 000 kilomètres par seconde) était une vitesse invariante et aussi une vitesse limite qu’on ne peut pas dépasser.



Pour le proclamer, il suffisait juste de regarder la formulation des principales grandeurs (masse, énergie, etc.) auxquelles Einstein avait adjoint un coefficient, inverse de la racine carrée d’une différence, l’intérieur de la racine carrée s’annulant si la vitesse était égale à la vitesse de la lumière (division par zéro, donc valeur infinie), et si la vitesse était supérieure à la vitesse de la lumière, l’intérieur de la racine carrée serait négatif (donc, valeur complexe).



En clair, la composante relativiste rend la durée et la distance dépendante de la vitesse (dilatation du temps ou de l’espace). À la fin de sa vie, l’économiste Maurice Allais (qui fut de formation scientifique) remit en cause la relativité dans un livre considéré comme fantaisiste par les physiciens : "L’effondrement de la théorie de la relativité" (2004). Le physicien français Jean-Marc Lévy-Leblond a parlé d’un "chauvinisme polytechnicien" pour expliquer certaines oppositions (surtout françaises) aux travaux d’Einstein.


« Placez votre main sur un poêle une minute et ça vous semble durer une heure. Asseyez-vous auprès d’une jolie fille une heure et ça vous semble durer une minute. C’est ça, la relativité. »

Dans un autre article publié quelques semaines plus tard, Einstein est allé jusqu’au bout de sa théorie de la relativité restreinte en proposant une relation simple entre l’énergie et la masse, formule désormais très célèbre, connu même par ceux qui ne comprennent rien en physique : E = mc².



Cette relation donne en fait une équivalence révolutionnaire entre l’énergie et la masse. Elle permet de mieux comprendre les réactions nucléaire (en particulier, la combustion du Soleil, fusion, et aussi la fission nucléaire) mais aussi la formation de l’Univers, au départ (appelé Big Bang), une énergie immense, qui, au fil du temps (le temps est alors créé avec la création de l’Univers), se condense (refroidit) en se transformant en matière (étoiles, planètes, comètes, etc.).

L’application de l’équivalence a donné aussi la bombe nucléaire : « Le pouvoir débridé de l’atome a tout transformé, sauf notre mode de pensée ! ». Einstein, qui avait initialement encouragé le Président Franklin Roosevelt (dans une lettre le 2 août 1939) à fabriquer la bombe nucléaire pour éviter que l’Allemagne nazie ne parvînt à la posséder avant les Alliés, regretta amèrement les deux explosion à Hiroshima et Nagasaki les 6 et 9 août 1945 : « Je crois que les anciens chinois avaient raison. Il est impossible de tirer toutes les conséquences de ses actes. ».

Cette première entrée dans le bain public de la pensée scientifique avait eu lieu au même moment que la "catastrophe ultraviolette" qui permit à Max Planck de jeter les bases de la théorie quantique. Dès l’été 1909, Einstein fut intégré dans la "communauté scientifique internationale" (il reçut de nombreuses offres d’embauche en Allemagne ou ailleurs) et fut invité pour la première fois au fameux Congrès Solvay en 1911 (où il rencontra Paul Langevin, Marie Curie, Max Planck et plein d’autres éminents collègues).

Comme pour d’autres scientifiques célèbres (la baignoire d’Archimède, la pomme de Newton, et plus tard, le chat de Schrödinger), Einstein a eu droit, lui aussi, à une expérience de la pensée pour mieux faire comprendre sa théorie de la relativité et surtout, la relativité du temps avec le paradoxe des jumeaux présenté par le physicien français Paul Langevin en 1911 à Bologne (on parle aussi des "jumeaux de Langevin", je les aurais plutôt appelés les "jumeaux d’Einstein"). L’un restant sur Terre et sédentaire, l’autre voyageant dans l’Espace à la vitesse de la lumière, et au bout de quelques décennies, le voyageur retrouve son frère vieilli de cinquante années de plus que lui. Chacun ayant pris une horloge, les deux horloges affichent des heures ou des dates différentes.

On aurait pu penser que son Prix Nobel (en 1921) fût attribué pour honorer la relativité restreinte mais non, le prix a récompensé ses travaux sur l’effet photoélectrique (publiés aussi en 1905) qui furent des éléments majeurs de la physique quantique. Il confirmait les premiers travaux de Planck sur les quanta et la nature corpusculaire de la lumière.

La théorie de la relativité restreinte était cependant inopérante dans le cas des champs gravitationnels forts qui déforment trop l’Espace-temps. En 1915, Einstein a donc élaboré la théorie de la relativité générale qui complète la précédente et qui est une nouvelle théorie de la gravitation. Contrairement aux physiciens "expérimentaux" (observent puis essaient de comprendre), Einstein partait de la théorie, du calcul, pour aboutir à des idées qui, ensuite, devaient être validées par l’observation. Or, l’une des idées les plus farfelues (pour le bon sens), c’était que le rayon de lumière d’une étoile était dévié par la masse (d’une autre étoile par exemple).


« Rien n’est plus proche du vrai que le faux. » ("Comment je vois le monde")

Ainsi, l’observation d’étoiles pouvait confirmer ou infirmer cette théorie. À cause de la Première Guerre mondiale, une expédition pour observer une éclipse du Soleil fut annulée (ce qui tombait bien car Einstein avait commis une erreur de calcul qui aurait discrédité la puissance prédictive de sa théorie). Il a pu finalement prouver la justesse de sa théorie avec l’observation de l’éclipse totale du Soleil du 29 mai 1919 grâce aux travaux de l’astronome britannique Arthur Eddington, l’un des très rares scientifiques à être capables de faire les calculs de la relativité d’Einstein (en fait, le mauvais temps avait rendu les mesures très incertaines, mais d’autres travaux avaient au même moment confirmé la théorie).



En 1917, Einstein se tourna vers la physique quantique en imaginant l’émission induite d’un atome excité par un photon, ce qui donna plus tard le maser et le laser. En 1928, le physicien britannique Paul Dirac développa une théorie mettant en relation la relativité et la physique quantique. Cela a abouti au concept de spin d’une particule (le paramètre le plus important) et, en 1932, à la prédiction de l’existence de l’antimatière (qui fut observée par la suite).

Un autre grand pan du travail scientifique d’Albert Einstein fut sa réfutation de la nature probabiliste de la physique quantique. En ce sens, il était le principal "opposant" (mais néanmoins ami) de Niels Bohr qui, lui, "menait" l’école de Copenhague (l’interprétation de Copenhague), très pragmatique, qui refusait toute spéculation philosophique pour ne regarder que ce qui fonctionnait dans la théorie quantique (et qui a donné beaucoup de applications très utiles aujourd’hui).



Or, Einstein ne se satisfaisait pas de ce pragmatisme, intellectuellement et même spirituellement : Juif mais athée en même temps (c’est parce qu’il était Juif qu’il a préféré s’exiler aux États-Unis en janvier 1933, quelques semaines avant l’arrivée au pouvoir du chef nazi Adolf Hitler : « Je passe actuellement en Allemagne pour un savant allemand et en Angleterre pour un Juif suisse. Supposons que le sort fasse de moi une bête noire, je deviendrai au contraire un Juif suisse en Allemagne, et un savant allemand en Angleterre. »), déterministe, il ne concevait pas que… selon sa célèbre formule, Dieu jouât aux dés (« Gott würfelt nicht. » énoncé au Congrès Solvay de 1927, et Bohr lui répondit : « Qui êtes-vous Albert Einstein pour dire à Dieu ce qu’il doit faire ? »).


« Il n’y a que deux façons de vivre sa vie : l’une en faisant comme si rien n’était un miracle, l’autre en faisant comme si tout était un miracle. »

Pendant plusieurs décennies, il a donc cherché une théorie qui unifierait l’ensemble des forces de la nature (aujourd’hui, la gravitation n’est pas confirmée sur le modèle quantique ; en gros, l’infiniment grand et l’infiniment petit ne sont pas conciliables par une seule et même théorie).

Ce fut d’ailleurs bien après sa disparition, grâce au mathématicien John Bell qui formula un théorème en 1964 sur la théorie des ensembles que le physicien français Alain Aspect a pu démontrer expérimentalement l’intrication quantique en 1982 et donc, qu’Einstein, sur ce sujet, avait eu tort (jusqu’à cette date, aucun dispositif expérimental n’était en mesure de départager les différents avis sur le sujet). Alain Aspect, qui a reçu il y a quelques années la Médaille d’Or du CNRS (la plus haute distinction scientifique en France) fait partie depuis plusieurs années des "nobélisables" français.

La bataille d’Einstein contre la physique quantique (pour simplifier) n’a évidemment pas été inutile, au contraire, car toutes ses remarques, ses réticences, ses questions étaient formidablement pertinentes, ses critiques extraordinairement constructives, et ont ainsi permis à la théorie, en lui apportant des réponses solides, de la renforcer (paradoxalement !), de la préciser.


« Il est plus facile de briser un atome que de briser un préjugé. »

Bien avant le début de la Seconde Guerre mondiale, Einstein était devenu également une personnalité mondiale atypique dont l’action, la pensée et surtout l’influence dépassait largement le champ scientifique.



Pacifiste, contre l’utilisation de l’énergie nucléaire à des fins militaires, il avait des mots très durs contre les armées : « Celui qui défile au pas avec plaisir, au son d’une musique, ne mérite que mon mépris. C’est par erreur qu’il a reçu un cerveau, alors que la moelle épinière lui aurait amplement suffi. » (1934).


« La politique, c’est éphémère, mais une équation est éternelle. »

En novembre 1952, le Premier Ministre israélien David Ben Gourion lui proposa de devenir le deuxième Président de l’État d’Israël pour succéder à Chaïm Weizmann qui venait de mourir. Modeste et raisonnable, et aussi déjà fatigué, Einstein déclina l’offre et le remercia par ces quelques mots : « D’abord, si je connais les lois de l’Univers, je ne connais presque rien aux êtres humains. De plus, il semble qu’un Président d’Israël doit parfois signer des choses qu’il désapprouve, et personne ne peut imaginer que je puisse faire cela. » (Lettre du 17 novembre 1952).



Au fait, Einstein, Juif, c’est surtout parce qu’on le disait ainsi, car lui n’avait pas de religion, juste une spiritualité toute personnelle, une sorte de religion cosmique. Est-ce en partie pour cela qu’en France, depuis qu’il y a Internet, des remises en cause sur l’origine de la relativité sont régulièrement émises, comme traduction parfois à finalité chauvine si ce n'est quasi-antisémite ? Pour être bien clair, bien entendu qu’Albert Einstein s’est servi des travaux du grand mathématicien (lorrain) Henri Poincaré, mais aussi du grand physicien néerlandais Hendrik Lorentz et encore des physiciens américains Albert Michelson et Edward Morley, et également du grand mathématicien allemand David Hilbert.

C’est ne rien comprendre au fonctionnement de la science que de croire qu’Einstein aurait usurpé ou plagié Poincaré (qui, lui-même, avait reconnu qu’Einstein ne l’avait pas plagié) : chaque nouvelle découverte se construit à partir des anciennes (qu’on appelle "l’état de l’art"), sinon, aucune progression ne serait possible ou alors, on réinventerait le monde plusieurs fois inutilement. Parfois, ce fut aussi le cas dans la découverte du virus du sida, une même découverte se fait parallèlement et indépendamment parce que l’époque était "mûre" (comme l’a expliqué Einstein en 1946, voir ci-dessous).

Henri Poincaré a en effet présenté à l’Académie des sciences de Paris le 5 juin 1905 les équations des transformations de Lorentz qui furent à la base de la relativité restreinte. Mais il n’a pas du tout fait la même interprétation physique qu’Einstein car Poincaré croyait à l’éther et au temps absolu alors qu’Einstein s’est fondé sur l’invariance de la vitesse de la lumière.

Néanmoins, en 1912, sur proposition du dernier récipiendaire, le physicien allemand Wilhelm Wien, Prix Nobel de Physique 1911 "pour ses travaux sur les lois du rayonnement de la chaleur", le Comité Nobel aurait pu attribuer un Prix Nobel de Physique pour la relativité aux trois chercheurs Albert Einstein, Hendrik Lorentz et Henri Poincaré mais ce dernier est mort trop tôt, le 17 juillet 1912. En octobre 1912, le Prix Nobel de Physique fut finalement attribué au physicien suédois Gustaf Dalen "pour son invention de régulateurs automatiques utilisés en parallèle avec des accumulateurs gazeux, appareils servant à illuminer les phares et les bouées".

D’ailleurs, personne n’a jamais retiré à Lorentz ni à Poincaré leur apport très important à la théorie de la relativité, même si Einstein a su le mieux la concevoir, l’exprimer et la comprendre, notamment en formulant ces deux postulats : « Toutes les lois de la physique (…) sont vraies dans tous les référentiels inertiels. » et « La vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels inertiels. ».

En 1946, Einstein a d’ailleurs très bien résumé l’apport des uns et des autres : « Il est hors de doute que si l’on jette un coup d’œil rétrospectif sur son évolution, la théorie de la relativité était mûre en 1905. Lorentz avait déjà découvert, par l’analyse des équations de Maxwell, la transformation qui porte son nom. De son côté, Henri Poincaré a pénétré plus profondément dans la nature de ces relations. Quant à moi, je n’avais connaissance, à cette époque, que de l’œuvre importante de 1895 de Lorentz mais non des travaux ultérieurs de Lorentz et, pas davantage, des recherches consécutives de Poincaré. En ce sens, mon travail de 1905 est indépendant. Ce qui est nouveau dans ce mémoire, c’est d’avoir découvert que la portée de la transformation de Lorentz dépassait sa connexion avec les équations de Maxwell et mettait en cause la nature de l’espace et du temps. Ce qui était également nouveau, c’est que l’invariance de Lorentz est une condition générale pour la théorie physique. ».


« Le monde est dangereux à vivre. Non pas à tant à cause de ceux qui font le mal, mais à cause de ceux qui regardent et laissent faire. »

Albert Einstein était très photogénique, sa personnalité indépendante, ses moustaches, ses cheveux mal coiffés et son attitude décontractée ont beaucoup aidé à en faire une légende. Le point culminant de cette notoriété fut sans doute le 14 mars 1951, lorsqu’il fêta son 72^e anniversaire. Avec beaucoup d’insistance, Arthur Sasse, un photographe, lui demanda de sourire pour sa photo. Einstein, assez lassé par ce harcèlement, lui tira finalement la langue par esprit de contradiction. Le grand savant dédicaça au verso de la photographie : « Ce geste que vous aimerez, parce qu’il est destiné à toute l’humanité. Un civil peut se permettre de faire ce qu’aucun diplomate n’oserait. Votre auditeur loyal et reconnaissant. A. Einstein. » (1953).



Einstein commenta par la suite cette photo : « Cette pose révèle bien mon comportement. J’ai toujours eu de la difficulté à accepter l’autorité, et ici, tirer la langue à un photographe qui s’attend sûrement à une pose plus solennelle, cela signifie que l’on refuse de se prêter au jeu de la représentation, que l’on se refuse à livrer une image de soi conforme aux règles du genre. ». La photographie dédicacée a été vendue aux enchères à David Waxman au prix de quarante-cinq mille livres sterling.


« La folie est de toujours se comporter de la même manière et de s’attendre à un résultat différent. »

Après sa mort, Albert Einstein fut incinéré et ses cendres furent dispersées dans un lieu tenu secret. Néanmoins, le médecin légiste et son ophtalmologiste avaient pris soin de prélever son cerveau et ses yeux pour d’éventuelles analyses ultérieures. Thomas Harvey a ainsi affirmé que le cerveau avait un nombre plus élevé que la moyenne d’astrocytes.



Un autre médecin qui avait analysé également le cerveau, Marian Diamond, a observé lui aussi une forte proportion de ces astrocytes (ce sont cellules qui alimentent le système nerveux central en oxygène et nutriments), qui, selon lui, « occupent une place déterminante dans le développement de l’intelligence ». De plus, la zone du raisonnement abstrait aurait pris une place plus grande que la moyenne au détriment de la zone du langage (à cause de l’inclinaison du sillon latéral). La conclusion de ces observations a cependant été récemment contestée par Terence Hines (dans "Neuromythology of Einstein’s brain", Brain and Cognition, vol. 88, July 2014, pp. 21-25).

Le monde de 2015 vit encore de ces apports monumentaux d’Einstein, avec le GPS, le laser, les smartphones, les centrales nucléaires, la tomographie par émission de positrons (imagerie médicale), l’accélérateur de particules (comme le LHC au CERN de Genève), etc. (et j’oublie plein d’autres applications). S’il n’y avait pas eu Hitler ni Staline, on aurait pu dire que le XX^e siècle aurait été le "Siècle d’Einstein" comme le XVIII^e siècle a été le "Siècle de Voltaire". Quant au XXI^e siècle…


Aussi sur le blog.

Sylvain Rakotoarison (18 avril 2015)
http://www.rakotoarison.eu


Pour aller plus loin :
Niels Bohr.
Paul Dirac.
Écrits d’Albert Einstein.
La publication historique.
Maurice Allais.
Luc Montagnier.