Premières publications scientifiques
En 1905, Einstein obtint son doctorat à
l'université de Zurich pour une thèse théorique
sur les dimensions des molécules. Il publia également
cette année-là quatre articles théoriques qui se
révélèrent d'une importance capitale pour le
développement de la physique du XXesiècle. Publiés
dans la revue scientifique allemande Annalen der Physik, ses
mémoires étaient ainsi titrés: Sur un point de
vue heuristique concernant la production et la transformation de la
lumière; Sur le mouvement brownien; Sur
l'électrodynamique des corps en mouvement; L'inertie d'un corps
dépend-elle de son contenu en énergie!?
Effet photoélectrique
Dans le premier article, Einstein
fournit une explication à l'effet photoélectrique en
émettant l'hypothèse que la lumière
puisse être contituée de grains
d'énergie, que l'on nomma par la suite photons. Il postula également que ces
quanta devaient posséder une énergie proportionnelle
à la fréquence du rayonnement, proposant la formule E=hu, où E représente
l'énergie rayonnée, h la constante de Planck et u
la fréquence du photon. L'existence de ces photons ne fut
confirmée que dix-huit ans plus tard par le physicien
américain Arthur Compton, lors d'une expérience
sur les rayonsX.
Einstein, dont l'intérêt
premier était de comprendre la nature du rayonnement
électromagnétique, contribua par la suite au
développement de la théorie fusionnant les modèles
ondulatoire et corpusculaire de la lumière,
élaborée par le physicien français Louis de
Broglie en 1923 (Dualité onde-particule).
Mouvement Brownien
Le deuxième article publié
concernait l'étude du mouvement brownien, c'est-à-dire le mouvement de particules distribuées
aléatoirement dans un fluide. Faisant appel aux
probabilités, Einstein y formula une description
mathématique du phénomène.
Théorie de la relativité restreinte
Dans le
troisième article, de loin le plus célèbre,
Einstein exposa la théorie fondamentale de la relativité
restreinte. Depuis l'époque de Newton, les scientifiques
tentaient sans succès de relier les lois du mouvement aux lois
de Maxwell dans le cadre d'une description unifiée du
monde. Selon la conception mécaniste, les lois du mouvement
devaient pouvoir expliquer la totalité des
phénomènes, alors que, d'après les partisans de Maxwell,
les lois de l'électricité devaient constituer le
fondement de la physique. Mais ces deux grands ensembles
théoriques demeuraient apparemment incompatibles, se
révélant en outre incapables d'expliquer pourquoi
certains phénomènes d'interaction de la lumière
avec la matière n'apparaissaient pas de manière
strictement identique à un observateur au repos et à un
observateur se déplaçant à une vitesse constante
par rapport au premier.
Au printemps 1905, Einstein se
rendit compte que le c?ur du problème ne résidait pas
dans la théorie de la matière, mais dans la
théorie de la mesure. Il fut donc amené à
réviser les notions de mesure d'espace et de temps, ce qui le
conduisit à développer une théorie fondée
sur deux postulats: le principe de la relativité, stipulant que toutes les lois de la physique sont similaires dans
tous les repères inertiels, et le principe de l'invariance de la vitesse de la lumière,
énonçant que cette vitesse dans le vide est une constante
universelle. Grâce à cette théorie, il fut alors
capable de fournir une description logique et correcte des
événements physiques dans des repères inertiels
différents, sans devoir émettre pour autant des
hypothèses particulières sur la nature de la
matière ou du rayonnement, ou sur la façon dont ils
interagissent.
Le quatrième article qu'Einstein
publia en 1905 correspondait en fait à un corollaire du
précédent: il y exposait la notion nouvelle
d'équivalence entre masse et énergie, introduisant la
célèbre formule E=mc².
Source:
http://www.geocities.com/crousset.geo/einstein.html#publications
(consulté le 24
novembre 2008).