Travaux d'Einstein

Les travaux[pic 1]

 D’Albert Einstein

Au cours du XXe siècle

Alexis Chevalier

---

Qui est Einstein ?

Albert Einstein, né le 14 mars 1879 à Ulm en Allemagne, grandi dans une famille juive quand il découvrit une passion de la science à 5 ans. Adolescent, il se rebelle contre l’autorité des enseignants à l’école et fut considéré pas ces derniers de cancre. En 1900, Einstein obtient son diplôme à l’école cantonale d’Aarau en Suisse.

Il se lança par la suite d’en un travail administratif dans l’agence des Brevet de Suisse. Peu de temps après, Einstein va effectuer 4 thèses le propulsant sous le feu des projecteurs durant toute sa vie, qui se termina le 18 Avril 1955 d’une rupture d’anévrisme

Travaux d’Einstein

A l’époque, Albert Einstein n’est pas du tout connu du monde des sciences. Employé dans l’office de brevet de Suisse, ne faisant parti d’aucun laboratoire ni université, Albert Einstein va révolutionner les sciences dans 4 domaines différents en quelques mois.

Mars 1905 : L’électromagnétisme.

 Depuis James Clerk Maxwell (1831-1879), la lumière est une onde électromagnétique.  En effet, si on envoie de la lumière sur un récepteur, nous pouvons constater un champ électrique. Néanmoins, selon la fréquence de l’onde, il se peut qu’il n’y ait pas de champs électriques au niveau du récepteur, faussant ainsi l’hypothèse de Maxwell. La lumière n’est pas qu’une onde électromagnétique.

Albert Einstein reprit alors l’hypothèse de Max Planck (1900), supposant que la lumière se déplace par paquet énergie, appelé quanta. Il mit en évidence la double identité de la lumière, à la fois une onde et une particule.  Ce principe fonda la mécanique quantique, s’interrogeant sur les phénomènes fondamentaux à l’échelle atomique et subatomique.

Toutefois, en 1905, l’existence des atomes est discuté et même contesté par certains scientifiques … jusqu’à la deuxième découverte d’Einstein.

Mai 1905 : Le mouvement Brownien.

        Tout d’abord, qu’est-ce que le mouvement brownien ? Si vous mettez des petits grains (comme du poivre ou du pollen) dans un verre d’eau bouillante, les petits grains vont se déplacer dans toutes les directions de façon chaotiques.

Comme dit précédemment, l’existence des atomes n’est pas prouvée. Néanmoins, Albert Einstein  va partir du postulat que dans le verre d’eau, se trouve des milliards de petites billes d’eau, excité par la chaleur de l’eau, se percutant l’un l’autre et percutant de temps en temps les grains.

Albert Einstein créa alors la loi du mouvement brownien, permettant de déterminée le trajet des grains dans l’eau chaude. En anticipant le mouvement exact des grains, cette thèse permit de prouver incontestablement l’existence des atomes.

Juin 1905 : La relativité restreinte

Nous allons parler de l’une des plus grandes découvertes  d’Albert Einstein. La relativité restreinte, dont l’on associe la découverte à Einstein, a commencé à soulever des questions depuis l’époque de Galilée.

Pour expliquer le principe, nous allons prendre un exemple. Nous avons deux mâts de hauteur égale. L’un est sur la Terre ferme, L’autre sur un bateau en mouvement. Du haut de chaque mât, on envoie une balle de force égale. Nous remarquons alors que la balle atterrit à la même distance que l’autre.

« Le mouvement n’est rien », cette phrase de Galilée décrit ainsi les résultats obtenus par cette expérience. Que l’on soit immobile ou en mouvement de même vitesse en ligne droite, il n’y a aucune différence. 

Ceci est le premier postulat qu’Einstein émet lors de sa thèse de la relativité restreinte : chaque référentiel se valent, qu’il soit immobile ou avec un mouvement « rectiligne uniforme ». Néanmoins, ce postulat devient inexact lorsque l’on ajoute de la lumière. La lumière est une onde électromagnétique, elle a donc une célérité constante et défini : 299 792 458 m/s (environ 3.10^8 m/s). De plus, rien ne va plus vite que la lumière. Cependant, elle a une vitesse défini, mais dans quelle référentiel ? Chaque référenciel se valent, mais il paraît logique de penser que la lumière va moins vite par rapport à un référentiel se déplacant dans son sens qu’avec un référentiel immobile.  

Albert Einstein va alors émettre un deuxième postulat : La vitesse de la lumière est la même dans n’importe quelle référentiel. Cela parait absurde, pour expliquer le problème que ça pose, faisons une expérience.

Nous sommes dans une voiture à une vitesse de 100 km/h et nous envoyons une balle de tennis dans le sens de mouvement de la voiture à 50 km/h. Nous notons le point T l’endroit sur la route où et quand la balle à été lancée.

Nous reprenons après le moment où la balle arrive au devant de la voiture. La distance parcourue par la balle au point T est égal à la distance de la balle parcourue dans la voiture et de la distance parcourue par la voiture par rapport au point T. Le résultat semble normale et fonctionne dans n’importe quelle référentiel. La balle à donc atteint la vitesse de 150 km/h.Désormais, faisons la même expérience mais avec un lazer en guise de balle.

.

Si on reprend le principe exposé précedemment, la distance parcourue par le lazer de la voiture est égal à la distance du lazer additionné avec la distance parcourue de la voiture. Un problème survient. La célérité du lazer dans la voiture est alors égal à la somme de la célérité de la lumière  et de la vitesse de la voiture. Ceci est impossible car rien ne vas plus vite que la lumière. 

Pour palier à ce problème, Albert Einstein mis l’hypothèse suivante : Lorsque l’on s’approche de la vitesse de la lumière, l’espace se contracte et le temps se dilate. Le

temps et l’espace forme une seule et même entité appelé espace-temps, est dynamique et intérragit avec l’environnement.

Reprenons notre histoire de voiture, en supposant que l’objet en mouvement se contracte et en ajoutant un lazer au point T. Les lazers ont parcourue la même distance.  

Néanmoins, comme touts les référentiels se valent, nous pouvons décider de prendre comme référence la voiture. Autrement dit, la voiture est immobille et la route se déplace du sens inverse de la voiture.

L’expérience ne marche pas. Le laser au sol parcours la distance de la voiture avant le laser de la voiture. Nous allons changer de perspective et dire que le temps se dilate dans un objet en mouvement. Nous allons représenter cette variation de temps par une horloge carré, qui s’écoulera plus lentement.

...