Albert
Einstein

Einstein propose que l’énergie lumineuse n’est pas répartie continûment dans l’espace, mais transportée par des grains indivisibles, les quanta, dont l’énergie est proportionnelle à la fréquence. Planck avait introduit cette proportionnalité cinq ans plus tôt comme un artifice de calcul ; Einstein en fait une propriété physique de la lumière elle-même. Le mot « photon » n’apparaîtra qu’en 1926.

L’hypothèse explique l’effet photoélectrique : un métal éclairé n’émet des électrons qu’au-dessus d’une fréquence seuil, quelle que soit l’intensité du faisceau. Robert Millikan, qui voulait la réfuter, la confirme point par point en 1916. C’est ce travail — et non la relativité — que cite le comité Nobel en 1921.

Le zigzag incessant des grains de pollen dans l’eau, décrit par Robert Brown en 1827, restait inexpliqué. Einstein montre qu’il résulte des chocs aléatoires de molécules invisibles, et prédit que le déplacement d’un grain ne croît pas avec le temps, mais avec sa racine carrée.

La formule relie une grandeur mesurable au microscope à la taille des molécules et au nombre d’Avogadro. Jean Perrin la vérifie en 1908 et 1909, mettant fin au débat sur la réalité des atomes — ce qui lui vaudra le prix Nobel en 1926.

Deux postulats suffisent : les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels en mouvement uniforme, et la lumière se propage dans le vide à la même vitesse pour tous. La conséquence est brutale. Deux événements simultanés pour un observateur ne le sont pas pour un autre ; durées et longueurs dépendent du mouvement.

L’article ne cite aucune référence et ne remercie qu’une personne, l’ami et collègue du Bureau des brevets Michele Besso. L’éther, support supposé des ondes lumineuses, y devient superflu : Einstein l’écarte en une phrase.

Trois pages, présentées comme un simple corollaire de l’article de juin. Einstein y montre qu’un corps qui émet une énergie L sous forme de rayonnement voit sa masse diminuer de L/V², V désignant la vitesse de la lumière. La masse n’est qu’une forme concentrée d’énergie.

L’écriture E = mc² n’apparaît pas telle quelle dans ce texte ; elle s’impose dans ses travaux des années suivantes. La conséquence, elle, est immédiate : une quantité infime de matière équivaut à une énergie colossale, ce que les réactions nucléaires confirmeront trente ans plus tard.

L’intuition date de 1907 : une personne en chute libre ne ressent pas son poids, donc gravitation et accélération sont localement indiscernables. Il faudra huit ans, l’aide du mathématicien Marcel Grossmann et la géométrie de Riemann pour en faire une théorie. En novembre 1915, Einstein présente quatre communications hebdomadaires. Le 18, il explique l’avance du périhélie de Mercure — 43 secondes d’arc par siècle, une anomalie connue depuis 1859 ; le 25, il livre la forme définitive des équations.

La gravitation n’est plus une force qui s’exerce à distance : la matière courbe l’espace-temps, et les corps suivent les lignes les plus droites possibles de cette géométrie. La confirmation vient le 29 mai 1919, lorsque les expéditions d’Eddington et de Crommelin mesurent, pendant une éclipse totale de Soleil, la déviation de la lumière des étoiles prédite par la théorie. À l’annonce des résultats, en novembre 1919, Einstein devient célèbre du jour au lendemain.