Portrait d'Albert Einstein vers 1939.
(Image: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein est souvent cité comme l'un des scientifiques les plus influents du 20e siècle. Son travail continue d'aider les astronomes à tout étudier, des ondes gravitationnelles à l'orbite de Mercure.
L'équation du scientifique qui a aidé à expliquer la relativité restreinte - E = mc ^ 2 - est célèbre même parmi ceux qui ne comprennent pas sa physique sous-jacente. Einstein est également connu pour sa théorie de la relativité générale (une explication de la gravité) et l'effet photoélectrique (qui explique le comportement des électrons dans certaines circonstances); son travail sur ce dernier lui vaut un prix Nobel de physique en 1921.
Einstein a également tenté en vain d'unifier toutes les forces de l'univers dans une seule théorie, ou une théorie de tout, sur laquelle il travaillait encore au moment de sa mort.
Les premières années
Einstein est née le 14 mars 1879 à Ulm, en Allemagne, une ville qui compte aujourd'hui un peu plus de 120 000 habitants. Il y a une petite plaque commémorative où se trouvait sa maison (elle a été détruite pendant la Seconde Guerre mondiale). La famille a déménagé à Munich peu de temps après sa naissance, puis en Italie lorsque son père a eu des problèmes pour gérer sa propre entreprise. Le père d'Einstein, Hermann, dirigeait une usine électrochimique et sa mère Pauline s'occupait d'Albert et de sa sœur cadette, Maria.
Selon Hans-Josef Küpper, un spécialiste d'Albert Einstein, Einstein écrira dans ses mémoires que deux "merveilles" ont profondément affecté ses premières années. Le jeune Einstein a rencontré sa première merveille - une boussole - à l'âge de 5 ans: il était mystifié que forces invisibles pourrait dévier l'aiguille. Cela conduirait à une fascination permanente pour les forces invisibles. La deuxième merveille est venue à l'âge de 12 ans quand il a découvert un livre de géométrie, qu'il adorait, l'appelant son "livre de géométrie sacrée".
Contrairement aux idées reçues, le jeune Albert était un bon élève. Il excellait en physique et en mathématiques, mais était un élève plus "modéré" dans d'autres matières, écrit Küpper sur son site Internet. Cependant, Einstein s'est rebellé contre l'attitude autoritaire de certains de ses professeurs et a abandonné l'école à 16 ans. Il a ensuite passé un examen d'entrée à l'École polytechnique fédérale de Zurich, et alors que ses performances en physique et en mathématiques étaient excellentes, ses notes en les autres domaines étaient médiocres et il n'a pas réussi l'examen. Le physicien en herbe a suivi des cours supplémentaires pour combler le fossé dans ses connaissances et a été admis à l'École polytechnique suisse en 1896. En 1901, il a obtenu son diplôme pour enseigner la physique et les mathématiques.
Cependant, Einstein n'a pas pu trouver un poste d'enseignant et a commencé à travailler dans un bureau de brevets de Berne en 1901, selon sa biographie du prix Nobel. C'est là-bas que, entre l'analyse des demandes de brevet, il a développé ses travaux en relativité restreinte et dans d'autres domaines de la physique qui l'ont ensuite rendu célèbre.
Einstein a épousé Mileva Maric, un amour de longue date de Zurich, en 1903. Leurs enfants, Hans Albert et Eduard, sont nés en 1904 et 1910. (Le sort d'un enfant né en 1902 avant leur mariage, Lieserl, est inconnu. .) Einstein a divorcé de Maric en 1919 et a épousé peu après Elsa Löwenthal. Löwenthal est décédé en 1933.
Faits saillants de carrière
La carrière d'Einstein l'a envoyé dans plusieurs pays. Il a obtenu son doctorat à l'Université de Zurich en 1905, puis a repris des postes de professeur à Zurich (1909), Prague (1911) et Zurich (1912). Il s'installe ensuite à Berlin pour devenir directeur de l'Institut physique Kaiser Wilhelm et professeur à l'Université de Berlin (1914). Il est également devenu citoyen allemand.
UNE validation majeure du travail d'Einstein est arrivé en 1919, lorsque Sir Arthur Eddington, secrétaire de la Royal Astronomical Society, a dirigé une expédition en Afrique qui a mesuré la position des étoiles lors d'une éclipse solaire totale. Le groupe a constaté que la position des étoiles a été modifiée en raison de la flexion de la lumière autour du soleil. (En 2008, une production de la BBC / HBO a dramatisé l'histoire dans "Einstein and Eddington.")
Einstein est resté en Allemagne jusqu'en 1933, lorsque le dictateur Adolf Hitler est arrivé au pouvoir. Le physicien a alors renoncé à sa nationalité allemande et a déménagé aux États-Unis pour devenir professeur de physique théorique à Princeton. Il est devenu citoyen américain en 1940 et a pris sa retraite en 1945.
Einstein est resté actif dans la communauté de la physique tout au long de ses dernières années. En 1939, il célèbre a écrit une lettre au président Franklin D. Roosevelt l'avertissement que l'uranium pourrait être utilisé pour une bombe atomique.
Tard dans la vie d'Einstein, il s'est engagé dans une série de débats privés avec le physicien Niels Bohr sur la validité de la théorie quantique. Les théories de Bohr ont tenu le coup et Einstein a ensuite incorporé la théorie quantique dans ses propres calculs.
Le cerveau d'Einstein
Einstein est décédé d'un anévrisme aortique le 18 avril 1955. Un vaisseau sanguin a éclaté près de son cœur, selon l'American Museum of Natural History (AMNH). Lorsqu'on lui a demandé s'il voulait se faire opérer, Einstein a refusé. "Je veux y aller quand je veux y aller", a-t-il dit. "Il est insipide de prolonger la vie artificiellement. J'ai fait ma part; il est temps de partir. Je le ferai avec élégance."
Le corps d'Einstein - la plupart, en tout cas - a été incinéré; ses cendres ont été répandues dans un endroit non divulgué, selon l'AMNH. Cependant, un médecin de l'hôpital Princeton, Thomas Harvey, avait effectué une autopsie, apparemment sans autorisation, et enlevé le cerveau et les globes oculaires d'Einstein, selon Matt Blitz, qui a écrit sur le cerveau d'Einstein dans une colonne de 2015 pour Aujourd'hui, j'ai découvert.
Harvey a coupé des centaines de fines sections de tissu cérébral à placer sur des lames de microscope et a pris 14 photos du cerveau sous plusieurs angles. Il a emporté le tissu cérébral, les diapositives et les images avec lui lorsqu'il a déménagé à Wichita, au Kansas, où il était superviseur médical dans un laboratoire d'analyses biologiques. [Galerie d'images: Le cerveau d'Einstein]
Au cours des 30 années suivantes, Harvey a envoyé quelques diapositives à d'autres chercheurs qui en avaient fait la demande, mais a conservé le reste du cerveau dans deux bocaux en verre, parfois dans une boîte à cidre sous une glacière à bière. L'histoire du cerveau d'Einstein a été largement oubliée jusqu'en 1985, lorsque Harvey et ses collègues ont publié les résultats de leur étude dans la revue Neurologie expérimentale..
Harvey a échoué à un examen de compétence en 1988 et sa licence médicale a été révoquée, a écrit Blitz. Harvey a finalement fait don du cerveau à l'hôpital de Princeton, où le voyage du cerveau avait commencé. Harvey est décédé en 2007.Morceaux du cerveau d'Einstein sont maintenant au Musée Mütter à Philadelphie.
Ce que les études ont trouvé
Les auteurs de l'étude de Harvey de 1985 ont rapporté que le cerveau d'Einstein avait un plus grand nombre de cellules gliales (celles qui soutiennent et isolent le système nerveux) par neurones (cellules nerveuses) que les autres cerveaux qu'ils ont examinés. Ils ont conclu que cela pourrait indiquer que les neurones avaient un besoin métabolique plus élevé - en d'autres termes, les cellules cérébrales d'Einstein avaient besoin et utilisaient plus d'énergie, ce qui pourrait avoir été la raison pour laquelle il avait des capacités de pensée et des compétences conceptuelles aussi avancées.
Cependant, d'autres chercheurs ont souligné quelques problèmes avec cette étude, selon Eric H. Chudler, neuroscientifique à l'Université de Washington. Tout d'abord, par exemple, les autres cerveaux utilisés dans l'étude étaient tous plus jeunes que le cerveau d'Einstein. Deuxièmement, le "groupe expérimental" n'avait qu'un seul sujet - Einstein. Des études supplémentaires sont nécessaires pour voir si ces différences anatomiques se retrouvent chez d'autres personnes. Et troisièmement, seule une petite partie du cerveau d'Einstein a été étudiée.
Une autre étude, publiée en 1996 dans la revue Lettres de neuroscience, a constaté que le cerveau d'Einstein ne pesait que 1 230 grammes, ce qui est inférieur au cerveau masculin adulte moyen (environ 1 400 g). De plus, le cortex cérébral du scientifique était plus fin que celui de cinq cerveaux témoins, mais la densité des neurones était plus élevée.
Une étude publiée en 2012 dans la revue Brain a révélé que le cerveau d'Einstein avait pliage supplémentaire dans la matière grise, le site de la pensée consciente. En particulier, les lobes frontaux, régions liées à la pensée et à la planification abstraites, avaient un pliage inhabituellement élaboré.
L'héritage scientifique d'Einstein
L'héritage d'Einstein en physique est important. Voici quelques-uns des principes scientifiques clés qu'il a mis au point:
Théorie de la relativité restreinte: Einstein a montré que les lois physiques sont identiques pour tous les observateurs, tant qu'elles ne sont pas en accélération. Cependant, le vitesse de la lumière dans le vide est toujours le même, quelle que soit la vitesse à laquelle l'observateur se déplace. Ce travail l'a conduit à réaliser que l'espace et le temps sont liés à ce que nous appelons maintenant l'espace-temps. Ainsi, un événement vu par un observateur peut également être vu à un autre moment par un autre observateur.
Théorie de la relativité générale: Il s'agissait d'une reformulation de la loi de la gravité. Dans les années 1600, Newton a formulé trois lois du mouvement, parmi lesquelles décrivant le fonctionnement de la gravité entre deux corps. La force entre eux dépend de la taille de chaque objet et de la distance des objets. Einstein a déterminé qu'en pensant à l'espace-temps, un objet massif provoque une distorsion dans l'espace-temps (comme mettre une balle lourde sur un trampoline). La gravité s'exerce lorsque d'autres objets tombent dans le "puits" créé par la distorsion dans l'espace-temps, comme un marbre roulant vers la grosse boule. La relativité générale a passé un test majeur récent en 2019 dans une expérience impliquant un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.
Effet photoélectrique: Les travaux d'Einstein en 1905 ont proposé que la lumière soit considérée comme un flux de particules (photons) au lieu d'une simple onde, comme on le pensait à l'époque. Son travail a aidé à déchiffrer des résultats curieux que les scientifiques n'avaient pas pu expliquer auparavant.
Théorie du champ unifié: Einstein a passé une grande partie de ses dernières années à essayer de fusionner les champs de l'électromagnétisme et de la gravité. Il a échoué, mais peut-être était en avance sur son temps. D'autres physiciens travaillent toujours sur ce problème.
L'héritage d'Einstein pour l'astronomie
Il existe de nombreuses applications du travail d'Einstein, mais voici quelques-unes des plus remarquables en astronomie:
Ondes gravitationnelles: En 2016, l'observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser (LIGO) a détecté des ondulations spatio-temporelles - autrement connu sous le nom de ondes gravitationnelles - qui s'est produite après la collision de trous noirs à environ 1,4 milliard d'années-lumière de la Terre. LIGO a également effectué une première détection des ondes gravitationnelles en 2015, un siècle après qu'Einstein avait prédit que ces ondulations existaient. Les ondes sont une facette de la théorie d'Einstein de la relativité générale.
L'orbite de Mercure: Mercure est une petite planète en orbite près d'un objet très massif par rapport à sa taille - le soleil. Son orbite ne pouvait pas être comprise jusqu'à ce que la relativité générale montre que la courbure de l'espace-temps affecte les mouvements de Mercure et change son orbite. Il y a une petite chance que sur des milliards d'années, le Mercure puisse être éjecté de notre système solaire en raison de ces changements (avec une chance encore plus petite qu'il puisse entrer en collision avec la Terre).
Lentille gravitationnelle: C'est un phénomène par lequel un objet massif (comme un amas de galaxies ou un trou noir) fait tourner la lumière autour de lui. Les astronomes regardant cette région à travers un télescope peuvent alors voir des objets directement derrière l'objet massif, en raison de la lumière qui est courbée. Un exemple célèbre de cela est la croix d'Einstein, un quasar dans le constellation Pégase: Une galaxie à environ 400 millions d'années-lumière de distance plie la lumière du quasar pour qu'elle apparaisse quatre fois autour de la galaxie.
Trous noirs: En avril 2019, le télescope Event Horizon a présenté le tout premier images d'un trou noir. Les photos ont de nouveau confirmé plusieurs facettes de la relativité générale, y compris non seulement l'existence de trous noirs, mais aussi leur horizon d'événement circulaire - un point auquel rien ne peut s'échapper, pas même la lumière.
Ressources additionnelles:
- Trouvez des réponses à foire aux questions sur Albert Einstein sur le site Web du prix Nobel.
- Parcourez les versions numérisées de Les manuscrits publiés et non publiés d'Einstein aux Archives Einstein en ligne.
- En savoir plus Le mémorial d'Einstein au bâtiment de la National Academy of Sciences à Washington, D.C.
