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2005 année mondiale de la Physique !

 
2005 année mondiale de la Physique !

En y prêtant attention, on s’aperçoit que depuis peu, un étrange logo se promène au côté d’un grand nombre de manifestations à caractère scientifique destinées à un large public. Il désigne en effet les projets rattachés à l’année mondiale de la physique. Mais pourquoi est-ce l’année 2005 plus qu’une autre que l’UNESCO a choisi pour célébrer la physique ?

 
 

En 1905, un personnage encore peu connu à l’époque publie dans l’une des grandes revues scientifiques, Annalen der Physik, quatre articles qui vont révolutionner le monde de la physique. C’est le centenaire de la parution de ces articles rédigés par Albert Einstein et qui servent aujourd’hui de base à la physique contemporaine que nous fêtons cette année. Ces quatre articles se rapportent à trois grands thèmes. Il s’agit de sujets aussi complexes que le quantum de lumière, le mouvement brownien et la relativité.

Basé sur les travaux de précédents grands physiciens et mathématiciens, Albert Einstein révolutionne le domaine scientifique par la conception de nouvelles théories.

En effet, Einstein repart des travaux de Max Planck sur le rayonnement du corps noir, qui se traduisent par l’étude de l’absorption et l’émission de radiations dans un milieu clos porté à une certaine température. Les conséquences de ces observations sont que ses échanges d’énergie s’effectuent de manière discontinue. A partir de ces résultats, Einstein propose de décrire l’énergie même du rayonnement comme discontinue. Il attribue des valeurs distinctes à l’énergie lumineuse, on parle alors de « quanta de lumière ». De cette hypothèse découleront les explications de l’effet photoélectrique.

Le deuxième article d’Einstein publié en 1905 porte sur le mouvement brownien qui exprime le déplacement désordonné et continuel de très petites particules en suspension dans un liquide ou un gaz. Ce mouvement avait déjà été observé à partir de grains de pollen en suspension dans de l’eau, en 1827 par Robert Brown, mais c’est Einstein qui en a donné une interprétation quantitative en 1905. De ces observations et conclusions ont suivi la détermination de grandeurs physiques comme le nombre d’Avogadro, à l’origine d’une nouvelle unité de quantité de matière : la mole, définie par 6,023 * 10 23 molécules de substance contenues dans une mole, ou encore le libre parcours des molécules qui correspond à la distance parcourue par les molécules entre deux chocs entre elles.

Enfin, les deux derniers articles sont tous les deux directement en relation avec la théorie de la relativité. L’un se base sur les expériences de Michelson et Morley qui cherchaient à démontrer qu’il existait un vent d’éther qui permettait à la lumière de se propager. Mais les conclusions ne sont pas satisfaisantes. Einstein reprend leurs manipulations et conclut que l’éther n’existe pas et que la lumière n’a pas besoin de support pour se propager. De là, il lie les théories de la mécanique (mouvement d’un corps « ordinaire ») et de l’électromagnétisme (propre aux ondes, notamment lumineuses) et met en évidence la constance de la vitesse de la lumière quelque soit le mouvement de sa source. C’est ce phénomène d’invariance de la vitesse de la lumière qui donne son nom à la théorie de la relativité. La notion d’espace-temps découle aussi de ces données.

Quelques mois plus tard Einstein publie de nouveau un article qui lie deux grandeurs : l’énergie et la masse pour donner la très célèbre équation : E= mc² (E représentant l’énergie, m la masse et c la célérité soit la vitesse de la lumière).

Cécile Pérol
30/01/2006

 


Pour aller plus loin ...
 

> Sur la vie d’Einstein : Ne dites pas à Dieu ce qu’il doit faire, F. De Closets.

> Pour la science, décembre 2004, n°326.

> Sur la vie d’Einstein, encore (memo.fr).

> Les manifestations prévues en France (site officiel).


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