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Mise à jour 19 Janvier 2017

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CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF
 «LE PAYS QU’HABITAIT ALBERT EINSTEIN»

Par Étienne KLEIN

Philosophe et Physicien   CEA Directeur du LARSIM

 

À l’AgroParisTech 16 rue C Bernard Paris 5.

Le Mercredi 11 Janvier 2017 à 19H00  Amphi Tisserand

 

Photos : JPM pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.

Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et se nomme :

xxx.pdf, qui se trouve dans le dossier CONF-MENSUELLES-SAF/ saison 2016-2017. .  Pas de ppt

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.

 

Cette conférence a été filmée en vidéo (grâce à UNICNAM et IDF TV) et est accessible sur Internet

On la trouve à cette adresse   https://www.youtube.com/playlist?list=PL1ZHG2CIuv2eVF2NedJBbwQYiXthFi70t

 

 

 

Beau succès, la salle est archi pleine, la réservation a été complète en 24H, une liste d’attente a été bien pourvue aussi.

Il y a même la queue avant d’entrer, surveillance assidue de Danielle, Jean-Claude et Bertrand.

 

Tout ceci nous mène à cette vue d’une salle bien remplie :

 

 

 

 

 

Tout le monde connaît Étienne Klein, ce n’est donc pas facile de le présenter de façon originale.

 

Centralien et DEA de physique théorique, mais c’est aussi un philosophe avec son doctorat en philosophie des sciences.

 

Il entre au CEA et dirige le LARSIM : Laboratoire de recherche sur les sciences de la matière à Saclay, labo situé au sein de l’IRFU, l’Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l’Univers.

 

Il était venu à la SAF en 2014 nous poser cette question   : L’Univers a-t-il connu un temps zéro ?

C’est d’ailleurs à cette occasion que nous avions dû refuser plus d’une centaine de personnes, la salle était trop pleine, j’ai introduit le système de réservation après cette aventure. Comme promis d’ailleurs, j’ai inscrit pour ce soir en priorité les personnes qui m’avaient laissé leur e-mail ce soir là, après les avoir contacté.

 

 

Mais Étienne Klein est surtout un grand vulgarisateur, il a publié un très grand nombre d’ouvrages dont on peut trouver certains à la fin de ce compte rendu.

Il possède un site personnel dédié à la vulgarisation scientifique : http://etienneklein.fr/

 

 

https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/51cuFKcoULL._SX262_BO1,204,203,200_.jpgCe soir Étienne Klein nous parle d’Albert Einstein où, comme pour Majorana il a parcouru les divers lieux où a résidé le grand homme. Il en a fait aussi un livre. Voilà ce qu’en dit l’éditeur :

Albert Einstein, c'est l'audace intellectuelle alliée à une fraîcheur déconcertante, c'est l'imagination ardente soutenue par une obstination imperturbable. Mais comment approcher une façon de penser et de créer à nulle autre pareille ? Etienne Klein est parti sur ses traces, il s'est attaché aux époques et aux villes où le destin d'Einstein a basculé : Aarau où, à seize ans, Einstein se demande ce qu'il se passerait s'il chevauchait un rayon de lumière ; Zurich, où il devient ingénieur en 1901 et se passionne pour la physique expérimentale ; Berne où, entre mars et septembre 1905, il publie cinq articles, dont celui sur la relativité restreinte qui révolutionnera les relations de l'espace et du temps, tout en travaillant à l'Office fédéral de la propriété intellectuelle ; Prague où, en 1912, il a l'idée que la lumière est déviée par la gravitation, esquissant ainsi la future théorie de la relativité générale. Puis Bruxelles, Anvers et, enfin, Le Coq-sur-Mer où, en 1933, Einstein se réfugie quelques mois avant de quitter l'Europe pour les États-Unis. Définitivement. Albert Einstein (1879-1955), c'est une vie d'exils successifs, arrimée à la physique. C'est un art du questionnement fidèle à l'esprit d'enfance. C'est un mystère qu'Etienne Klein côtoie avec autant d'affection que d'admiration.

 

 

 

 

Je ne vais pas reprendre toutes anecdotes que l’on peu retrouver dans son livre, mais je ne vais en retenir que quelques unes.

 

MUNICH ET ZURICH

 

Sa jeunesse commence à Munich, au Lycée, où il ne se plait pas et il ne plait pas non plus à ses professeurs, apprendre par cœur ne le satisfait pas. Il part pour Milan rejoindre son père. Là, plus reposé, il se pose (déjà !) des questions fondamentales comme : que se passerait il si la lumière émettait de la lumière ? Pourrait-on aller plus vite que la vitesse de la lumière ? Il a 16 ans.

Il se présente au concours d’entrée de l’Institut Polytechnique de Zurich, et …rate. On lui conseille de se représenter l’année suivante. En attendant il s’inscrit à l’école d’Aarau en Suisse pour avoir son bac, qu’il passe haut la main.

 

Il peut donc se représenter à Zurich avec le succès que l’on sait.

 

 

Il n’assistait pas à tous les cours, heureusement celui qui allait devenir son grand ami, Marcel Grossmann prenait toutes les notes pour lui. Il deviendra aussi ami avec Michel Besso, jeune ingénieur et violoniste italien.

Dans sa classe, il rencontre une jeune femme serbe, Mileva Maric, dont il tome éperdument amoureux. Ils se marieront plus tard. Nous sommes en 1900. Albert va obtenir son diplôme.

Il cherche du travail, et en 1901, il répond à une petite annonce : l’office des brevets de Berne cherche un ingénieur.

Il obtient la place.

Photo : ETH Zurich

 

 

 

 

LA PÉRIODE BERNE.

 

C’est dans cette ville qu’Albert Einstein fera ses plus importantes découvertes. Une véritable explosion intellectuelle comme dira Etienne Klein.

C’est à partir de 1902, qu’il commence son travail de rédacteur de brevets et ça lui plait ! Un an plus tard il épousera Mileva.

 

C’est à cette époque bernoise, qu’Einstein commençait à réfléchir à l’heure. Quelle heure est-il vraiment ? Que se passe-t-il si une horloge est en mouvement par rapport à une autre ? Henri Poincaré s’intéresse aussi à ce problème, il vient de publier des textes indiquant que le temps absolu n’existe pas.

 

Puis arriva la fameuse année 1905, l’année miraculeuse !

 

Il rédige en très peu de temps 5 articles pour « Annalen der Physik » qui vont révolutionner la physique :

·         En Mars : sur la théorie des quantas et l’effet photo électrique (c’est celui-ci qui lui vaudra le Nobel)

·         En Mai : sur le mouvement brownien

·         En Juin : sur ce que l’on va appeler la relativité restreinte, l’électrodynamique des corps en mouvement

·         En Septembre : sur l’inertie d’un corps et qui va introduire la célèbre formule E = m c2

·         Un peu plus tard : sur comment déterminer la taille des molécules.

 

Einstein postule que la lumière est émise par paquets, les fameux quantas et que l’énergie des quantas dépend de la fréquence de la lumière. Plus la fréquence est élevée et plus l’énergie l’est aussi.

 

 

 

Une conséquence de tout cela apparait : la lumière est onde ET corpuscule.

 

Mais la principale idée de ces articles, est qu’il n’existe aucun temps absolu, comme la notion de simultanéité aussi.

Le temps ne peut être que relatif. Chaque observateur possède son temps propre.

Il trouve enfin la réponse à sa question d’adolescent : si de la lumière émettait de la lumière, quelle serait sa vitesse ?

La vitesse de la lumière ! Et elle doit se propager dans le vide.

 

Par contre ce qui frappera le grand public, c’est sa fameuse formule reliant masse et énergie.

Einstein change le statut de c, ce n’est plus seulement la vitesse de la lumière, c’est devenu une constante universelle.

Elle est intégrée dans tous les processus physiques, même dans ceux où la lumière n’est pas présente directement comme notre célèbre formule E = mc2. Grâce à cette formule, toute masse possède aussi une énergie de masse.

 

Et enfin comme le dit E Klein, Einstein ne fait pas que d’écrire seulement des équations, il les comprend !

 

 

VERS LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE.

 

 

En 1907, Einstein se rappelle avoir eu l’idée la plus heureuse de sa vie :

« J’étais assis sur ma chaise dans mon bureau, et je me dis que si une personne est en chute libre, elle ne sentira pas son propre poids. J’en ai été saisi. Cela me poussa vers la nouvelle théorie de la gravitation »

 

Mais, tomber, c’est céder à son propre poids, et donc l’oublier.

Mais le sens commun nous fait penser l’inverse.

 

 

 

 

 

En 1911 Einstein enseigne à Prague, période aussi très faste de sa vie scientifique.

 

Il va se concentrer principalement sur la gravitation.

Il repense à son histoire de chute libre, tout se passe comme si l’accélération produite par la chute, compensait exactement le champ de gravitation.

Il y aurait alors « équivalence » entre accélération et gravitation. C’est le principe d’équivalence, généralement illustré par une personne tombant dans une cabine d’ascenseur. Il n’a aucune possibilité de savoir s’il est au repos ou s’il tombe.

C’était une expérience de pensée comme les adorait Einstein.

 

Mais Einstein veut poursuivre son expérience, que se passerait-il si par un petit trou de la cabine, un rayon de lumière était émis ?

La vitesse de la lumière étant finie ; cela va prendre un certain temps pour atteindre l’autre côté de l’ascenseur ; si la vitesse est constante (accélération nulle) le rayon se propage en ligne droite, mais si le mouvement est accéléré, le rayon de lumière (sans masse !) va se courber vers le bas.

Mais d’après le principe d’équivalence, si la trajectoire est courbe dans un vaisseau accéléré, alors cette trajectoire serait aussi courbe dans un champ gravitationnel.

Conclusion révolutionnaire : Les rayons lumineux, bien qu’ils soient sans masse, sont déviés par un champ gravitationnel !!!

 

 

 

Tout le monde trouve cela un peu choquant, comment peut-on le prouver ? Lors d’une éclipse, bien sûr ; il va s’en produire une en Août 1914, période maudite évidemment, les mesures n’auront pas lieu. Et heureusement comme le dit Etienne Klein, car les premiers calculs étaient faux.

 

 

C’est quand il est à Prague, qu’il participe au premier congrès Solvay, lieu mythique de réunion des plus grands savants de l’époque.

Einstein a 30 ans et c’est la première fois qu’il rencontre l’élite de la science mondiale.

 

Ces discussions font connaître les théories d’Einstein, et de retour à Prague, il s’attèle à son obsession : la gravitation.

Son ami M Grossmann l’aide à se perfectionner en géométrie non euclidienne, et petit à petit, Albert se persuade que la gravitation, n’est en fait que l’effet de la courbure de l’espace-temps. Sa notoriété devient grandissante et il rentre à l’Académie des Sciences de Prusse. Il va aller vivre à Berlin. C’est à cette époque qu’il quitte Mileva et va se marier avec sa cousine Elsa.

 

En novembre 1915, il soumet ses idées sur la gravitation à l’Académie de Prusse, elles seront publiées en décembre.

 

Il vient d’inventer ce que l’on va appeler la Relativité Générale.

 

 

 

La guerre va se terminer et une autre éclipse solaire totale est en vue, à Sobral ; elle va servir de lieu d’expérience pour la déviation des rayons lumineux, avec le succès que l’on sait, qui va rendre Einstein immédiatement célèbre dans le monde entier.

 

C’est Arthur Eddington qui organisa deux expéditions pour mesurer le phénomène et c’est la RAS à Londres qui les publie le 6 Nov 1919.

 

La Relativité Générale était prouvée pratiquement.

 

Les années qui suivent vont donner naissance au fameux débat Niels Bohr - Albert Einstein. Einstein proposa une expérience de pensée qui s’avéra fausse beaucoup plus tard.

C’est une controverse entre ces deux savants, et dont on a retenu malheureusement que cette phrase d’Einstein : « Dieu ne joue pas aux dés », ce à quoi Bohr répond : « Mais qui êtes-vous, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ? »

 

 

 

 

Mais on arrive dans les années 1930, les années de plomb pour l’Allemagne qu’Einstein va finalement quitter suite au saccage de sa maison par les Nazis en 1933. Après un détour en Belgique, il va aller s’établir aux USA, à Princeton, où il mourra en 1955.

 

 

Un petit sourire en conclusion, Etienne Klein nous propose une anagramme pour les ondes gravitationnelles qui sont aussi sorties du cerveau d’Einstein et dont on n’a pas eu le temps de parler ce soir :

 

Ondes Gravitationnelles = Le vent d’orages lointains

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

Les principaux ouvrages d’Etienne Klein : ils sont très nombreux voici quelques uns parmi les plus récents :

 

·         Petit voyage dans le monde des quanta, Paris, Flammarion, coll. « Champs » (no 557), 2004, 204 p. (ISBN 2-08-080063-9)

·         Il était sept fois la révolution, Albert Einstein et les autres, Paris, Flammarion, 2005, 237 p.

·         Le facteur temps ne sonne jamais deux fois, Flammarion, 2007

·         Les Secrets de la matière, Plon, 2008 ; rééd. Librio, 2015

·         Discours sur l’origine de l’univers, 2010, Champs Flammarion, 2012

·         En cherchant Majorana, le physicien absolu, éditions des Équateurs/Flammarion, 2013 ; rééd. coll. Folio, no 5891, 2015 – élu meilleur livre 2013 dans la catégorie Sciences par le magazine Lire

·         La Physique des infinis, dialogue auquel participent outre Étienne Klein, Francis Bernardeau, Sandrine Laplace et Michel Spiro, éditions la ville brûle, 2013

·         Le Monde selon Étienne Klein, Les Équateurs/France-Culture, 2014

·         Y a-t-il eu un instant zéro ?, Gallimard, 2015

·         De quels atomes sommes nous faits? La matière ce qu'on ne sait pas encore, avec Anna Alter, Le Pommier, 2015

·         Le Pays qu'habitait Albert Einstein, Actes Sud, 2016

 

 

Des vidéos :

 

Etienne Klein : la gravité cette force mystérieuse

 

Etienne Klein - la physique quantique - conférence

 

Etienne Klein Le temps existe-t'il ? conférence et aussi celle-ci

 

Etienne Klein 2016 - La gravitation et la déformation de l'espace temps

 

 

Quelques sites à consulter :

 

La gravitation par le site de La main à la pâte.

 

Un débat entre Bohr et Einstein enfin tranché, article de pour la Science.

 

L'histoire du concept de gravitation par Sébastien Charnoz- Université Paris Diderot

 

Le principe d’équivalence

 

L’Espace-Temps : 100 ans de RG : CR de la conférence SAF de M Lachièze-Rey du 9 Sept 2015

 

Les tests de la Relativité Générale : CR  SAF (cosmologie) par G Esposito-Farese du 18 Janv 2016

 

Trous noirs et ondes gravitationnelles : CR conf SAF d’Éric Gourgoulhon du 10 Fev 2016

 

Einstein et les relativités : CR de la conf SAF (cosmo) de J Eisenstaedt du 17 Janv 2015

 

 

 

Prochaine conférence mensuelle de la SAF : Mercredi 8 Février 2017   19H00   AgroParisTech   Amphi Tisserand

 

LE NOUVEAU VISAGE DE MARS.

Après plus de 50 ans d'exploration, la planète Mars n'arrête pas de surprendre. Retour sur les dernières découvertes, entre écoulement d'eau liquide actuel et grand basculement de la planète, l'histoire de la planète ne cesse d'être réécrite.
Seuls sur Mars, Curiosity et Opportunity nous donnent de leurs nouvelles et attendent avec impatience l'arrivée de leurs collègues Exomars et Insight.

 

Par Sylvain Bouley astrophysicien   GEOPS—Géosciences Paris Sud, IMCCE

 

Entrée libre mais réservation obligatoire. À partir du 12 Janvier   2017

 

 

 

Bon ciel à tous

 

 

Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF

www.planetastronomy.com

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