EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

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Théorie de la relativité

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Albert Einstein

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Sinclair Lewis, Frank Kellogg, Albert Einstein et Irving Langmuir

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Premiers travaux : physique moléculaire, quanta et relativité restreinte

La formation d'un style scientifique

Dès ses premières recherches, Einstein développa un style propre, orienté avant tout vers une analyse des bases fondamentales des théories et du contenu physique des concepts en jeu dans les phénomènes considérés. Dans ses travaux de 1901 à 1904 sur la thermodynamique et la théorie cinétique, il s'interrogeait sur la signification physique de la probabilité W dans la formule de Boltzmann qui la relie à l'entropie S (S = k ln W), relativement à un système physique. Il l'interpréta comme la fréquence dans le temps avec laquelle le système se trouve dans un état donné, et en tira la conséquence que les fluctuations des quantités physiques calculables correspondent à des occurrences réelles et observables.

Cette réinterprétation statistique de la probabilité dans la formule de Boltzmann conditionne ses recherches sur la théorie moléculaire (le mouvement brownien résulte de telles fluctuations), sur la théorie du rayonnement – point de départ de l'utilisation des probabilités en physique quantique –, aussi bien que ses critiques ultérieures sur l'interprétation courante de la mécanique quantique.

Quant aux travaux sur la relativité, ils prennent leur point de départ sur une critique de la mécanique et de la théorie électromagnétique, considérées du point de vue de leurs propositions fondamentales, suivie d'une reformulation des concepts d'espace et de temps. La théorie de la relativité restreinte ainsi constituée autour de la notion de covariance pour les systèmes d'inertie fut à son tour l'objet d'une critique sur le caractère arbitraire du choix de tels systèmes et sur la signification objective de la notion de covariance, qui ne peut être que générale et qui doit porter sur les mouvements accélérés quelconques. L'interrogation sur le rapport de la masse d'inertie à la masse gravitationnelle conduisant à énoncer l'équivalence du champ de gravitation et d'un mou[...]

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EINSTEIN ET LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE, LES CHEMINS DE L'ESPACE-TEMPS (J. Eisenstaedt)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 957 mots

Si les principes et les conséquences de la théorie de la relativité restreinte ont été souvent, et parfois de façon excellente, vulgarisés, la complexité mathématique de la théorie d'Einstein de la gravitation – appelée relativité générale – est telle qu'elle n'est appréciée que d'un petit nombre de scientifiques. Pourtant, comme l'affirme Jean […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/einstein-et-la-relativite-generale-les-chemins-de-l-espace-temps/#i_3048

THÉORIE DE LA RELATIVITÉ

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 177 mots
  •  • 1 média

Albert Einstein propose, en 1905, la théorie de la relativité restreinte comme un nouveau cadre pour décrire de façon cohérente les phénomènes physiques mettant en jeu des vitesses proches de celle de la lumière . En imposant l'universalité de la vitesse de la lumière, la relativité restreinte mène à une description profondément modifiée de toute […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-de-la-relativite/#i_3048

ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
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Dans le chapitre « Atome et lumière »  : […] quantitatif précis des processus d'émission et d'absorption de lumière fut proposé par Einstein dans un très beau travail, en 1917. L'état d'équilibre à une température donnée d'un rayonnement enfermé dans une cavité est défini par l'hypothèse que l'énergie rayonnée par les atomes des parois de la cavité est égale à l'énergie qu'ils absorbent […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_3048

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
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Dans le chapitre « Le modèle de Bohr »  : […] Les lois sur les probabilités de transition ont été énoncées par Einstein en 1917 : il a postulé qu'il existait trois processus de transition : l'absorption, l'émission stimulée ou induite et l'émission spontanée. Il y a absorption d'un photon lorsque, sous l'effet de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_3048

BIG BANG

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
  •  • 2 530 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La cosmologie relativiste »  : […] notre Univers, doit être construit dans le cadre de cette théorie fondamentale et révolutionnaire, énoncée par Albert Einstein en 1915. Ce fut d'ailleurs Einstein lui-même qui fonda cette « cosmologie » relativiste, en proposant dès 1917 le premier modèle relativiste. Ce « modèle d'Einstein » sera cependant abandonné à la suite de la découverte […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/big-bang/#i_3048

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • Écrit par 
  • Elisabeth GIACOBINO
  •  • 2 756 mots

La condensation de Bose-Einstein, prévue par Albert Einstein et le physicien indien Satyendranath Bose dès 1924, a constitué pendant bien des années un des objectifs majeurs des physiciens du monde entier. En refroidissant un nuage d'atomes à une température proche du zéro absolu (quelques dixièmes de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_3048

CAUSALITÉ

  • Écrit par 
  • Raymond BOUDON, 
  • Marie GAUTIER, 
  • Bertrand SAINT-SERNIN
  •  • 13 000 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Idéalisme ou réalisme »  : […] raisons d'être et sa justification dans le travail scientifique. Considérons la physique. On y trouve, note Einstein, deux sortes de théories, constructives ou de principes. Les premières s'attachent à légitimer leurs hypothèses par des « confirmations extérieures » ; les secondes en les fondant sur des exigences de simplicité, de symétrie, de « […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/causalite/#i_3048

CHAMPS THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Dans le chapitre « Champs bosoniques et champs fermioniques »  : […] quantique appelé boson, du nom du physicien indien Satyendranath Bose (1894-1974), co-découvreur avec Albert Einstein des lois décrivant le comportement statistique d'ensemble de champs quantiques de moment angulaire intrinsèque multiple de h/2π. L'électron est quant à lui un fermion, car les ensembles de particule de moment […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-champs/#i_3048

EDDINGTON ARTHUR STANLEY (1882-1944)

  • Écrit par 
  • Jacques MERLEAU-PONTY
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Dans le chapitre « Les théories relativistes »  : […] hollandais Willem de Sitter, des plus récents mémoires d'Einstein, Eddington en mesure aussitôt la portée et il devient en quelques mois un défenseur et un promoteur de la théorie de la relativité, dont il donne en 1918, dans son Report on the Relativity Theory of Gravitation, le premier exposé complet en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/arthur-stanley-eddington/#i_3048

EMPIRISME

  • Écrit par 
  • Edmond ORTIGUES
  •  • 13 316 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Les deux dogmes selon Quine »  : […] comprendre quel va être l'objet du débat, ouvrons par exemple le petit livre dans lequel Einstein a présenté au public sa théorie de la relativité (Payot, 1956). Au cours des premiers chapitres, Einstein passe continuellement d'un raisonnement sur les faits à un raisonnement sur les mots jusqu'à ce qu'il arrive à introduire sa définition de la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/empirisme/#i_3048

ERREUR

  • Écrit par 
  • Bertrand SAINT-SERNIN
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Dans le chapitre « L'erreur dans les théories physiques »  : […] Einstein distingue les « théories constructives » et les « théories de principe ». Les premières, comme le suggère leur nom, tendent à construire une représentation du réel observable ; les secondes, plus ambitieuses dans leur visée, prennent pour hypothèses fondamentales des « axiomes » – « principes généraux formels » à partir desquels on […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/erreur/#i_3048

ESPACE-TEMPS

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre PROVOST, 
  • Marie-Antoinette TONNELAT
  • , Universalis
  •  • 6 019 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Espace et temps absolus »  : […] Einstein montre alors que ces échecs découlent du principe même de l'observation à partir du moment où l'on admet qu'une simultanéité universelle n'est plus valable et que sa définition dépend du mouvement relatif. Dès lors, la notion de temps absolu, qui jusque-là est restée intacte, disparaît elle aussi. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/espace-temps/#i_3048

GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Brandon CARTER
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Dans le chapitre « Généralités »  : […] une théorie de la gravitation plus sophistiquée devint évidente dès 1905, quand Einstein publia son mémoire sur la relativité restreinte, de façon à rendre compte des propriétés des phénomènes électromagnétiques en général, et de la lumière en particulier. L'abolition par Einstein du concept de positions mesurables de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/gravitation-et-astrophysique/#i_3048

HASARD

  • Écrit par 
  • Bertrand SAINT-SERNIN
  •  • 6 802 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Le hasard et l'explication dans les sciences »  : […] Dans cette même physique, on peut aussi, comme le suggère Einstein, opérer une autre distinction, entre les théories « constructives » et les théories « de principe ». Les premières cherchent avant tout à unifier dans une même représentation les lois et les observations empiriques ; les secondes, bien que soucieuses, elles aussi, de « validation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hasard/#i_3048

INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle

  • Écrit par 
  • Alain KARASIEWICZ, 
  • Marie-Antoinette TONNELAT
  •  • 1 962 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre «  La gravitation relativiste »  : […] On se représente bien la courbure d'une surface sphérique parce qu'elle peut être observée de l'extérieur mais, quand tout l'espace possède une courbure, c'est bien plus difficile. Dans la théorie d'Einstein, non seulement l'espace est courbe, mais l'espace-temps également. La notion mathématique de géodésique se généralise à un espace-temps courbe […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-gravitationnelle/#i_3048

LASERS

  • Écrit par 
  • Yves LECARPENTIER, 
  • Alain ORSZAG
  •  • 10 804 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Émission stimulée et amplification de lumière »  : […] En 1917, Einstein montra que devait exister, en plus des deux interactions précédentes (absorption et émission spontanée), une troisième, de probabilité égale à celle de l'absorption, et par laquelle un atome dans l'état E1, soumis à un rayonnement (photon) de fréquence ν telle que […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers/#i_3048

LUMIÈRE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 6 173 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Optique corpusculaire, le photon »  : […] Einstein franchit le pas en affirmant que ces « paquets », ou quanta, ne sont pas de simples artifices de calcul mais une réalité. La lumière est composée de petits grains d'énergie pure, de masse nulle, qui seront baptisés photons – du mot grec qui signifie lumière – en 1926 par le chimiste américain Lewis. La quantité d'énergie E transportée par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_3048

MACH ERNST (1838-1916)

  • Écrit par 
  • Michel PATY
  •  • 4 135 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La critique des concepts physiques »  : […] fixes). (Il en résulterait, en particulier, l'absence d'inertie dans un Univers vide.) Einstein dénommera cette proposition « principe de Mach » : utile dans la conceptualisation initiale de la relativité générale, puisqu'il conduisit Einstein à s'interroger sur le principe d'équivalence (des masses inertiale et gravitationnelle), il ne semble pas […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ernst-mach/#i_3048

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 055 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Masse et inertie »  : […] identité des mouvements de différents corps sous l'action d'un champ gravitationnel, a servi de point de départ à Einstein pour construire sa théorie de la gravitation, dite relativité générale, sous forme géométrique : c'est en effet l'indépendance du mouvement gravitationnel d'un corps par rapport à sa propre masse qui permet de considérer ce […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/#i_3048

MASSE (notions de base)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 654 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La masse relativiste »  : […] Les principes de la relativité restreinte développée par Albert Einstein ont bousculé le concept classique de masse. L'équivalence proclamée entre la masse M et l'énergie E d'un corps au repos (le célèbre E = Mc2, où c est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse/#i_3048

MÉDAILLE D'OR DU CNRS 2017

  • Écrit par 
  • Pierre LÉNA
  •  • 1 692 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Deux pionniers mis à l’honneur »  : […] Le 11 février 2016, aux États-Unis, la première observation directe d’ondes gravitationnelles avait été annoncée (l’événement observé étant noté GW150914, GW pour gravitational wave et 150914 correspondant à la date de détection, soit le 14 septembre 2015), un siècle après qu’ […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/medaille-d-or-du-cnrs-2017/#i_3048

MONDE

  • Écrit par 
  • Jean LADRIÈRE
  •  • 5 934 mots

Dans le chapitre « La notion de champ »  : […] le cadre de la théorie de la relativité que ce développement s'est effectué. Le but d'Einstein, en passant de la relativité restreinte à la relativité générale, était de se débarrasser de la condition restrictive qui, dans la réalité restreinte comme dans la mécanique classique, imposait aux systèmes de référence d'être inertiaux, mais aussi de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/monde/#i_3048

MOUVEMENT

  • Écrit par 
  • Françoise BALIBAR
  •  • 6 897 mots

Dans le chapitre « Espace, temps, matière »  : […] mouvements accélérés ». L'inertie ne peut pas être pensée comme un effet de l'espace absolu sur les choses, puisque celui-ci n'est qu'une chimère. Comme l'a souvent fait remarquer Einstein (par exemple dans un texte d'introduction à la traduction anglaise du Dialogue de Galilée), l'espace absolu de Newton n'est pas satisfaisant pour deux raisons […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mouvement/#i_3048

NOTION DE COURBURE DE L'ESPACE-TEMPS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 343 mots

En 1912, selon ses propres termes, Einstein « travaille comme un fou au problème de la gravitation ». Il s'aperçoit que, dans le cas simplifié d'un champ statique, les équations du mouvement d'un point peuvent s'interpréter comme des équations de Lagrange issues d'un principe de moindre action : « Il s'avère que les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/notion-de-courbure-de-l-espace-temps/#i_3048

ONDES GRAVITATIONNELLES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 715 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Genèse de la relativité générale et principes »  : […] permettant de décrire de façon cohérente les phénomènes physiques qui mettent en jeu des vitesses proches de celle de la lumière, Albert Einstein entreprit de généraliser le principe de relativité qui la sous-tend et en déduisit en 1915 une nouvelle théorie de la gravitation fondée sur une difficile géométrie d’espace-temps courbe. Alors […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-gravitationnelles/#i_3048

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jacques DUPONT-ROC, 
  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 728 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Caractère quantique de la lumière et interférences »  : […] de l'énergie du rayonnement et le caractère ondulatoire par la possibilité de réaliser des interférences. La dualité onde-corpuscule postulée par Albert Einstein en 1909 présente cependant ici une certaine subtilité. Dans le cas d'une particule non relativiste, comme l'électron ou le neutron, on associe à la fonction d'onde ψ( […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_3048

PHOTOÉLECTRIQUE EFFET

  • Écrit par 
  • Pierre VERNIER
  •  • 5 426 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Émission photoélectrique »  : […] aucun délai entre le début de l'éclairement et le début de l'émission d'électrons. Einstein fit disparaître cette difficulté en utilisant les quanta de Planck pour décrire l'interaction entre la lumière et les électrons. Une lumière de fréquence ν est transportée par des photons d'énergie hν qui sont répartis au […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-photoelectrique/#i_3048

POPPER KARL RAIMUND (1902-1994)

  • Écrit par 
  • Françoise ARMENGAUD
  •  • 2 090 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La logique de la découverte scientifique »  : […] Popper substitue à cette thèse une idée moins ambitieuse, qui lui avait été suggérée par Einstein et selon laquelle ce qu'il appellera du terme désormais classique de « testabilité » constitue la marque de la scientificité des énoncés comme des théories. « Ce qui m'a impressionné le plus, note Popper à propos d'Einstein, est qu'il considérait sa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/karl-raimund-popper/#i_3048

QUANTIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Claude de CALAN
  •  • 5 281 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Quelques expériences cruciales »  : […] photoélectrique) : lorsqu'on irradie des atomes par de la lumière, des électrons peuvent être éjectés, mais avec des vitesses qui ne dépendent que de la fréquence de la lumière reçue. Albert Einstein, en 1905, explique cette propriété surprenante en reprenant l'hypothèse de Planck. Il dénomme photons les quanta d'énergie lumineuse, et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/#i_3048

RELATIVITÉ - Relativité restreinte

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 432 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « L'équivalence masse-énergie »  : […] Dès 1905, Einstein écrit que la masse (M) d'un corps est la mesure de son contenu en énergie. Deux ans plus tard, il pose sa fameuse équation, EMc2, reliant les concepts d'énergie et de masse pour un corps au repos. Si on désire une formulation valable dans n' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/relativite-relativite-restreinte/#i_3048

RELATIVITÉ - Relativité générale

  • Écrit par 
  • Thibault DAMOUR, 
  • Stanley DESER
  •  • 12 097 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Équations de champ »  : […] Einstein a cherché à généraliser l'équation de Poisson, ΔU = — 4πGρg, qui relie les dérivées secondes du potentiel newtonien U à la densité de masse gravitationnelle ρg. La généralisation relativiste de ρg est, de façon […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/relativite-relativite-generale/#i_3048

SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

  • Écrit par 
  • Alain ASPECT, 
  • Philippe GRANGIER
  •  • 1 339 mots
  •  • 3 médias

Albert Einstein, père de la relativité, a joué un rôle majeur dans la genèse de la mécanique quantique, notamment en interprétant, en 1905, l'effet photoélectrique en termes de quanta lumineux, ou photons, ce qui lui vaudra le prix Nobel. Cependant, lorsque, vers la fin des années 1920, la théorie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/separabilite-et-non-separabilite-mecanique-quantique/#i_3048

SPECTROSCOPIE

  • Écrit par 
  • Michel de SAINT SIMON
  •  • 5 068 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre «  Le rayonnement électromagnétique »  : […] la notion de quanta, qui désigne la quantité d'énergie mise en jeu dans une interaction entre le rayonnement et la matière. À cette quantité, Albert Einstein a associé une particule, le photon : c'est le double aspect du rayonnement, à la fois onde et corpuscule. Cette particule véhicule une quantité d'énergie E = […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_3048

TEMPS

  • Écrit par 
  • Hervé BARREAU, 
  • Olivier COSTA DE BEAUREGARD
  •  • 14 773 mots

Dans le chapitre « Groupe de Lorentz-Poincaré »  : […] Les noms qu'on vient de citer, et d'autres (É. Mascart, W. Voigt, J. Larmor), montrent que la relativité était « dans l'air » dès les années 1900. Mais le théoricien qui a vraiment saisi l'essence de la nouvelle théorie avec toutes ses implications est Einstein (1905 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/temps/#i_3048

Voir aussi

Pour citer l’article

Michel PATY, « EINSTEIN ALBERT - (1879-1955) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/albert-einstein/