Albert Einstein est considéré comme l'un des esprits les plus illuminés du XXe siècle. La figure d'une grande importance à la fois dans les domaines scientifiques et philosophiques et politiques, a sans aucun doute apporté une grande contribution à l'innovation et à la recherche scientifique et physique.
L'homme de la science a réussi à rendre les jeunes et les vieux passionnés par la physique et ses découvertes. Il a atteint le prix Nobel et le mérite d'avoir radicalement changé le paradigme de l'interprétation du monde physique.
Mais je suis sûr que la plupart d'entre vous ne sont pas conscients de la profondeur de ce qui a été et de ce que leurs études et leurs recherches ont impliqués. Découvrons ensemble.
Les découvertes d'Albert Einstein
Einstein a utilisé son intérêt et son temps dans des domaines très distincts de la physique, apportant ainsi sa contribution aux théories et recherches multiples. L'un des points du début de sa carrière d'homme de science a été une année très particulière: 1905.
L'année se souvient comme Annus mirabilis, dans laquelle il a publié quatre articles avec un contenu très innovant concernant trois domaines différents de la physique:
- Il a démontré la validité du concept du Planck dans le cadre de l'explication de l'effet photoélectrique des métaux.
- Il a fourni une évaluation quantitative du mouvement brownien et de l'hypothèse de la même chose.
- La théorie de la relativité restreinte exposée dans deux articles, qui a précédé celui de la relativité générale d'environ une décennie.
Et commençons par ces deux dernières publications: nous commençons à parler de la théorie de la relativité restreinte et générale.
La théorie de la relativité
En 1915, Einstein a proposé une théorie relativiste de la gravitation, appelée relativité générale. Cette théorie a décrit les propriétés de l'espace-temps à quatre dimensions. Selon cette théorie, la gravité n'est rien de plus que la manifestation de la courbure de l'espace-temps.
La théorie de la relativité générale est la théorie physique actuelle de la gravitation.
Il décrit l'interaction gravitationnelle qui n'est plus une action à distance entre les corps massifs, comme dans la théorie newtonienne. Mais comme un effet d'une loi physique qui lie la géométrie (plus spécifiquement la courbure) de l'espace-temps avec la distribution et l'écoulement de la masse, de l'énergie et de l'impulsion.
En particulier, la géométrie de l'espace-temps identifie les systèmes de référence inertielle avec les coordonnées relatives aux observateurs en chute libre, qui se déplacent le long des trajectoires géodétiques. De cette façon, le poids est une force apparente observée dans les références non inertiales. La relativité générale est la base des modèles cosmologiques modernes de la grande structure à l'échelle de l'univers et de son évolution.
Comme l'a dit Einstein lui-même, c'était le travail le plus difficile de sa carrière en raison de difficultés mathématiques. Puisqu'il s'agissait de faire des concepts de géométrie euclidienne converge dans un espace-temps incurvé, qui, conformément à la relativité restreinte, devait être équipé d'une structure métrique lorentienne au lieu de l'euclideo.
Einstein a déduit les équations de moto de celles de la relativité spéciale valide localement dans les systèmes inertiels. Il a également déduit la manière dont la matière courbe l'espace-temps en imposant l'équivalence de tout système de référence possible (d'où le nom de « relativité générale »).
La relativité restreinte
La théorie de la relativité restreinte (ou relativité spéciale), développée par Albert Einstein en 1905, est une reformulation et une extension des lois de la mécanique. En particulier, il est nécessaire de décrire les événements qui se déroulent à haute énergie et les vitesses proches de celles de la lumière, en réduisant à la mécanique classique dans d'autres cas.
Avec l'introduction d'une relativité restreinte en 1905, Einstein a rendu l'électromagnétisme et la mécanique classique compatible. Le physique basé sur deux théories postulantes:
- Les lois de la mécanique, de l'électromagnétisme et de l'optique sont les mêmes dans tous les systèmes de référence inertielle.
- La lumière se propage dans le vide à vitesse constante C, quel que soit l'état de mouvement de la source ou de l'observateur.
Le premier postulat, également connu sous le nom de «principe de la relativité spéciale», réaffirme et étend le principe de la relativité de Galileo. Tandis que le second peut dériver du premier et élimine le besoin de l'éther luminifère, donnant le bon sens à l'expérience de Michelson-Morley.
D'après les deux postulats, il s'ensuit que dans l'univers décrit par la relativité spéciale, les mesures des intervalles temporels et des longueurs d'espace réalisées par les observateurs d'inertiel ne correspondent pas nécessairement aux autres.
Donnant naissance à des phénomènes tels que la dilatation du temps et la contraction des longueurs. Qui sont l'expression de l'union de l'espace tridimensionnel et du temps dans une seule entité en quatre dimensions dans laquelle les événements ont lieu, appelé Chronotop ou Space-Time.
Dans ce contexte, l'outil mathématique qui permet le changement de système de référence est les transformations de Lorentz, qui sont réduites aux transformations de la Galileo de la physique classique dans la limite des faibles vitesses. De plus, la constance de la vitesse de la lumière a en conséquence que même une énergie est également associée à une énergie. Déterminer l'aspect peut-être le plus révolutionnaire de la théorie: l'équivalence entre la masse et l'énergie selon la formule bien connue E = MC².
Espace-temps
Avec la relativité restreinte, Einstein remplace l'espace newtonien et le temps par l'espace-temps de Minkowski.
Les dimensions sont toujours quatre, mais la nouveauté réside dans le « mélange » entre les trois dimensions spatiales et la nouveauté temporelle. Tandis que avant dont la « séparation » variait selon le système dans lequel se trouve l'observateur.
D'un point de vue mathématique, l'espace-temps de Minkowski est Équipé d'un produit scalaire lorentien, c'est-à-dire avec un signal (3,1). N'ayant pas l'espace-temps une origine préférée, nous parlons plus précisément de l'espace similaire. Cela indique que l'espace-temps est modélisé localement sur l'espace-temps de Minkowski.
Équipé d'un produit scalaire lorentien, c'est-à-dire avec un signal (3,1). N'ayant pas l'espace-temps une origine préférée, nous parlons plus précisément de l'espace similaire. Cela indique que l'espace-temps est modélisé localement sur l'espace-temps de Minkowski.Les premières confirmations
En 1919, les prédictions de la relativité générale ont été confirmées par les mesures de l'astrophysicien Arthur Eddington effectué lors d'une éclipse solaire. Ces mesures ont vérifié que la lumière émanait par une étoile a été déviée par la gravité du soleil. Les observations ont eu lieu le 29 mai 1919 à Sobral, au Brésil et sur l'île de Príncipe.
«Max Planck n'a compris rien de physique, car pendant l'éclipse de 1919 est resté debout toute la nuit pour voir si la courbure de la lumière due au champ gravitationnel avait été confirmée. S'il comprenait la théorie, il aurait fait comme moi et il irait se coucher. «
Depuis lors, des expériences de plus en plus précises ont confirmé les prédictions de la théorie, principalement dans le domaine de l'astronomie.
