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relativite

1928 Davos - 2 - Albert Einstein et Paul Tillich

Publié le par Régis Vétillard

Une photo relate un de ces moments précieux, auquel ont assisté Lancelot et Elaine et qui permit de passionnants échanges entre Albert Einstein et Paul Tillich.

Einstein avec Tillich ( à droite)

La conférence inaugurale d'Einstein portait sur « Les concepts fondamentaux de la physique en son développement » ; Tillich a donné deux conférences, l'une sur « Religion et culture» et l'autre sur « Le savoir religieux ».

 

Einstein, réside à Berlin, il rassure son auditoire, il n'usera pas de formules mathématiques ''compliquées'' .

Un préalable...: « Les concepts physiques sont de libres créations de l’esprit humain et ne sont pas comme il semble, seulement déterminés par le monde extérieur » ( L’évolution des idées en physique )

« C'est la pensée, ce sont les idées qui sont à l’origine de toute théorie physique »... Les mathématiques ont un caractère de certitude absolue... simplement par le fait que l'on s'accorde « sur les propositions fondamentales (axiomes) ainsi que sur les méthodes à suivre pour déduire de ces propositions fondamentales d’autres propositions » 

« Ici surgit une énigme qui, de tout temps, a fortement troublé les chercheurs. Comment est-il possible que les mathématiques, qui sont issues de la pensée humaine indépendamment de toute expérience, s’appliquent si parfaitement aux objets de la réalité ? La raison humaine ne peut-elle donc, sans l’aide de l’expérience, par sa seule activité pensante, découvrir les propriétés des choses réelles ? »

« Nous constatons avec évidence combien sont dans l’erreur les théoriciens de la connaissance qui croient que la théorie vient par induction de l’expérience.[…] Il n’y a pas de méthode inductive qui puisse conduire aux concepts fondamentaux de la physique. Faute de comprendre ce fait, nombre de chercheurs au XIX siècles ont été victimes d’une erreur philosophique fondamentale. Ce fut probablement la raison pourquoi la théorie moléculaire et la théorie de Maxwell ne purent s’établir qu’à une date relativement tardive. » 

 

Aujourd'hui, nous ne pouvons pas concevoir que toute la physique puisse être bâtie sur le concept de matière, comme le croyaient les physiciens au début du XIXe s.

Pour le moment nous acceptons deux concepts. Pouvons-nous considérer la matière et le champ comme deux réalités différentes et distinctes ? Une petite particule de matière étant donnée, nous pourrions nous figurer naïvement qu'il existe une surface définie de la particule au delà de laquelle elle cesse d'exister et où apparaît son champ de gravitation. Dans cette image, la région où les lois du champ sont valables est brusquement séparée de celle où se trouve la matière. Mais quels sont les critères physiques qui permettent de distinguer entre la matière et le champ ? Avant d'avoir connu la théorie de la relativité, nous aurions pu tenter de répondre à cette question : la matière a une masse tandis que le champ n'en a pas. Le champ représente de l'énergie, la matière représente de la masse. Mais nous savons déjà qu'une telle réponse est insuffisante quand on considère les connaissances ultérieurement acquises.

 

La théorie de la relativité nous a appris que la matière représente d'immenses réserves d'énergie et que l'énergie représente de la matière. Nous ne pouvons pas ainsi distinguer qualitativement entre la matière et le champ, puisque la distinction entre la masse et l'énergie n'est pas d'ordre qualitatif. La plus grande partie de l'énergie est concentrée en matière, mais le champ qui entoure la particule représente également de l'énergie, bien qu'en quantité incomparablement plus petite. Nous pourrions par conséquent dire : la matière se trouve là où la concentration de l'énergie est grande et le champ là où la concentration de l'énergie est petite. Mais s'il en est ainsi, la différence entre la matière et le champ est plutôt d'ordre quantitatif que d'ordre qualitatif... Nous ne pouvons imaginer une surface définie, qui sépare nettement le champ et la matière...

Nos lois de structure, c'est-à-dire les lois de Maxwell et celles de la gravitation, ne sont pas valables pour de très grandes concentrations d'énergie ou, comme nous pourrions dire, pour les lieux où se trouvent les sources du champ. Mais ne pourrions-nous pas modifier légèrement nos équations, de façon qu'elles soient partout valables, même dans les régions où l'énergie est énormément concentrée ?... Ne pourrions-nous pas rejeter le concept de matière et construire une physique basée uniquement sur le champ ? La matière qui produit des impressions sur nos sens n'est réellement qu'une grande concentration d'énergie dans un espace relativement petit. Nous pourrions regarder la matière comme des régions dans l'espace où le champ est extrêmement intense. On pourrait de cette façon créer un arrière-plan philosophique nouveau... Notre problème ultime serait de modifier nos lois de champ de telle sorte qu'elles restent encore valables dans les régions où l'énergie est énormément concentrée. Mais nous n'avons pas jusqu'à présent réussi à exécuter ce programme... [Avant de le faire, il faut mieux connaître] comment les formes de matières sont construites... On aborde alors les idées nouvelles de la théorie des quanta... ». ( L'évolution des idées en physique, des premiers concepts aux théories de la relativité.)

 

Einstein utilise l’idée des quantas de Planck, un concept pas toujours pris au sérieux à l’époque. Einstein montre qu’on peut les utiliser pour mieux comprendre certains aspects de la physique.

 

La relativité générale est fondée sur des concepts radicalement différents de ceux de la gravitation newtonienne. Elle énonce notamment que la gravitation n'est pas une force, mais la manifestation de la courbure de l'espace (en fait de l'espace-temps)...

 

Les lois régissant le mouvement des corps ont été pendant longtemps basées sur des « évidences » : le temps était « absolu », ou universel : il s’écoulait partout de la même manière.

Le temps, l’espace et le mouvement sont en fait des concepts plus subtils : le « tic-tac » d’une horloge n’est pas le même si on le mesure sur une horloge au repos ou en mouvement par rapport à l’observateur. Il en est de même pour le « mètre étalon », dont la longueur n’a pas la même valeur selon qu’il se déplace ou non par rapport à l’appareil de mesure. Nous savons aussi qu’il existe une vitesse limite, celle de la lumière, pour le mouvement de n’importe quel objet matériel. Enfin, la masse d’un corps peut varier et se transformer en énergie utilisable.

 

Enfin Einstein, fait part de ce qui le préoccupe actuellement, du fait des conclusions de Bohr avec Heisenberg, qui affirment que dans le domaine atomique ( que nous qualifions aujourd'hui, de façon plus large, de quantique), on ne peut plus définir l'état initial selon les modalités de la physique classique. Le ''principe de Causalité'' ( Leibnitz) ( une cause → un effet ; donne le sens du temps …) est contredit. Sachant qu'en relativité restreinte, la vitesse de lumière est invariante, elle ne peut pas être dépassée et garantit le principe de causalité...

Précisément Einstein, insiste sur ce principe de causalité stricte, et qu'il est donc inutile d'aller chercher dans la chaîne des causalités «  une volonté des esprits invisibles » : une croyance « digne de l'homme primitif ». Pour Einstein le concept d'un Dieu personnel est un vestige anthropomorphique des temps primitifs, d'une religion de la peur. Sa religiosité ne porte plutôt sur un sentiment spinoziste, un « sentiment d’émerveillement » face à la rationalité et à la beauté de l'univers.

 

Einstein pense pouvoir élaborer une théorie unique pour expliquer comment le monde s'organise à l'aide de lois élémentaires et universelles.

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