Exigence des principes physiques avec Albert Einstein

Exigence des principes physiques

Pour passer des principes mathématiques aux principes physiques, il faut dépasser le système de Newton par ce principe : « La théorie de l’électricité de Maxwell attaque et ébranle pour la première fois la doctrine du mouvement de Newton, considérée comme le programme de toute physique théorique » (A. Einstein, 2009, p. 218). Pour B. Hoffmann (1975, p. 53), Maxwell est parti des travaux élaborés depuis le « physicien danois Hans Christian Oersted [qui] découvrit en 1819 qu’il existe un lien précis entre l’électricité et le magnétisme. Il montra qu’un courant électrique passant dans un fil fait dévier l’aguille magnétique d’une boussole ».

Les travaux d’Oersted seront améliorés par « le physicien français André-Marie Ampère [qui réussit une double analyse expérimentale et mathématique » et l’« Anglais, Michael Faraday » (Ibidem) qui dépassa l’« attention portée sur du matériel visible » (Ibidem), le considérera comme « secondaire » et privilégiera le contenu de « l’espace environnant – le champ – [où] (…) avaient lieu les événements important » (Ibidem).

Plus tard, « Maxwell s’aperçut que les conceptions du champ de Faraday, apparemment simplistes, avaient en réalité un très fort contenu mathématique » (Ibidem). Entre doute et espoir, Maxwell poursuit cette piste et soutiendra que l’action à distance est possible et peut se prouver avec des équations du champ électromagnétique possédant une magnifique symétrie » (Idem, p. 54).

C’est en 1888 après sa mort en 1879 que sa théorie fut confirmée « lorsque le physicien allemand Heinrich Hertz produisit électromagnétiquement et détecta ce que l’on appelle maintenant les ondes radio » (Ibidem). Cette confirmation sera un grand en pas en avant puisque « Hertz lui-même-lui déclara (…) plus tard : « La théorie ondulatoire de la lumière est une certitude du point de vue de l’entendement humain » » (Ibidem). Et l’histoire du passage aux principes ne s’arrête pas là.

Einstein (2009, p. 218) la terminera avec les apports de Lorentz : « Enfin H. A. Lorentz réussit à isoler de son rapport matériel. En effet, selon H. A. Lorentz, le support du champ ne se figure que l’espace physique vide ou éther » (Ibidem). L’évolution de l’électromagnétisme suscite des nouvelles pistes scientifiques avec des points de vue différents, mais les phénomènes sont les mêmes : il n’y a qu’un seul univers.

Pour A. Einstein, il y a des correspondances entre les points de vue qui se reflètent dans les lois physiques, mais les tentatives pour faire rentrer l’électromagnétisme dans le cadre de la mécanique classique ont conduit à des échecs. Comment un jeune étudiant, non encore expérimenté peut-il se permettre de faire des objections là où des spécialistes cherchent en vain la solution ? La puissance du génie d’Albert Einstein dont la vie a commencé à Ulm, dans le Wurtemberg, a quelque chose de spéciale pour opérer les renversements attendus.

Le [vendredi][1] 14 mars 1879, 135, Bahnhofstrasse. Voilà où tout a commencé. Il connaît de ce temps seulement ce que l’histoire en a rapporté. La surprise lorsqu’il sortit du ventre maternel. Son crâne avait quelque chose de si anguleux, et sa propre mère en fut affectée. « Ce crâne si gros, ce n’est pas grave, docteur ? Notre petit Albert n’est pas… anormal ? » Le médecin se montra rassurant. Voilà pour le début de la légende (L. Seksik, 2008, p. 18).

Einstein est né quelques mois avant la mort de Maxwell (le 5 novembre 1879 à Cambridge en Angleterre) et « le dimanche soir, il s’endormit et 18 avril 1955 [à Princeton, dans le New Jersey][2], peu après une heure du matin, l’anévrisme se rompit et le cœur cessa de battre. (…) A la mort d’Einstein, le deuil fut également universel » (B. Hoffmann, 1975, p. 281).

La même année naît Steve Jobs par une histoire qui commence avec des surprises et des chocs à San Francisco puisqu’« à la naissance du bébé – le 24 février 1955- le couple décida qu’il voulait une fille et se désista. C’est ainsi que le garçon devint le fils non d’un avocat, mais d’un mécanicien et d’une comptable. Paul et Clara appelèrent leur bébé Steven Paul Jobs » (W. Isaacson, 2011, p. 32-33). Mais en quoi Einstein est-il si spécial pour l’avenir de la théorie physique surtout que c’est Maxwell seul qui a affronté réellement Newton et est devenu le point de départ des théories physiques à principes ?

En 1887, « le physicien allemand Woldemar Voigt » (B. Hoffmann, 1975, p. 79) en étudiant les ondes, trouve une formule de « la transformation mathématique fondamentale de la relativité à partir des équations de Maxwell » (Ibidem). Henri Poincaré nourrit le concept de « principe de relativité » (Ibidem) de 1895 à 1904 dans la perspective de la modification radicale de « la théorie de Newton » (Ibidem) grâce aux études de Maxwell. À ces travaux s’ajoute celui de Joseph Lamor en 1898 sur la « transformation mathématique fondamentale de la relativité à partir des équations de Maxwell » (Ibidem).

En 1900, Wilhelm Wien et Hendrick Antoon Lorentz postulent l’idée d’expliquer la mécanique par l’électromagnétisme. La théorie de la relativité qui naîtra par la suite doit beaucoup à « la transformation de Lorentz » (Ibidem), selon la « formule de Poincaré » (Ibidem). En 1904, Lorentz publie un article qui suscite des travaux chez Poincaré.

En 1905, Einstein écrit un article sur les travaux de Maxwell en rapport avec la physique qui la précède alors qu’il n’avait pas lu l’article de Lorentz de 1904 et les deux articles de Poincaré de 1905 envoyés à des revues scientifiques et « tous deux intitulés : « Sur la dynamique de l’électron ». Les différents travaux sur la relativité jusqu’en 1905 utilisent des formules mathématiques attachées « aux équations de Maxwell et aux mathématiques de la propagation des ondes » (Ibidem).

Les travaux d’Einstein traduisant l’exigence du passage aux principes ont pour conséquence de conduire Einstein à montrer qu’avec les apports de Maxwell, on peut repenser les contradictions du mouvement nées des physiques moderne et classique.

Références

[1] Ajout personnel.

[2] Ajout personnel.

EINSTEIN Albert, 2009, Comment je vois le monde, trad. Maurice SOLOVINE et Régis HANRION, Paris, Flammarion.

HOFFMANN Banesh, 1975, Albert Einstein créateur et rebelle, trad. Maurice MANLY, Paris, Seuil.

ISAACSON Walter, 2011, Steve Jobs, trad. Dominique DEFERT et Carole DELPORTE, Paris, JC LATTÈS.

SEKSIK Laurent, 2008, Albert Einstein, Paris, Gallimard.