Cinq idées qui ont raté le coche

Même si vous avez jamais ouvert un manuel de physique, il y a de fortes chances que vous ayez encore entendu parler d’Albert Einstein. Avec un nom qui est maintenant synonyme de génie, Einstein a fait irruption sur la scène de la physique au tournant du 20e siècle avec des idées sur notre univers qui sont encore fondamentales pour la science aujourd’hui, y compris la fameuse notion selon laquelle l’énergie est proportionnelle à la masse d’un objet multipliée par la vitesse de la lumière. Ou, E = mc ^ 2.

Au cours du siècle et plus depuis qu’Einstein a publié son article fondateur sur la relativité générale (qui nous a donné des idées comme la dilatation du temps et l’espace-temps), les scientifiques modernes ont continué à prouver que de nombreuses autres prédictions d’Einstein étaient correctes. Cependant, même pour un grand physicien comme Einstein, toutes ses idées ne pouvaient pas être des pétards.

L’image du trou noir M87 a confirmé les prédictions sur les horizons des événements autour des trous noirs supermassifs. Collaboration avec le télescope Event Horizon

5. Einstein ne croyait pas aux trous noirs

Aujourd’hui, l’étude et même l’imagerie des trous noirs est une pratique courante. Einstein, cependant, n’était pas convaincu que les trous noirs existaient réellement, malgré le fait qu’ils descendent directement de sa théorie générale de la relativité.

En 1939, Einstein rédigea un article pour la Annales de Mathématiques pour réfuter ce qu’on appelait à l’époque une « singularité de Schwarzschild », du nom de l’astronome Karl Schwarzschild. L’une des avancées majeures de la théorie de la relativité générale d’Einstein a été la couture de l’espace et du temps en un tissu net, à travers lequel la gravité se répercute. Cependant, en 1916, Schwarzchild s’est rendu compte que les mêmes théories qui ont établi l’espace-temps pouvaient également s’effondrer de manière catastrophique au point d’une singularité gravitationnelle, créant un “trou” dont même la lumière ne pouvait pas s’échapper.

L’idée a été largement ignorée jusqu’en 1935, lorsque l’astrophysicien Subrahmanyan Chandrasekhar a prédit un mécanisme sous la forme d’une étoile mourante extrêmement dense qui s’effondre sur elle-même. Aujourd’hui, c’est la définition classique d’un trou noir.

Peut-être pour soutenir ses propres théories sur l’espace-temps, Einstein a écrit dans son article de 1939 que les singularités de Schwarzschild “n’existent pas dans la réalité physique”.

4. La mécanique quantique l’a fait se tortiller

Une partie de ce qui a rendu Einstein célèbre est sa réinvention de la soi-disant «mécanique classique» de l’époque de Newton.

Selon Einstein, les phénomènes macroscopiques comme la gravité sont prévisibles grâce à des calculs minutieux. Dans le monde parfait d’Einstein, cette compréhension stéréotypée de notre monde s’étendrait des plus grandes étoiles de notre galaxie aux plus petites particules. La mécanique quantique, qui a commencé à émerger dans les années 1920 pour décrire le monde microscopique, était du côté du chaos.

Selon les partisans des théories quantiques, le monde des atomes était en fait beaucoup plus basé sur des probabilités que sur des certitudes absolues. En mécanique quantique, les particules « n’existent » à aucun endroit donné jusqu’à ce que vous les observiez, et elles peuvent communiquer des changements physiques sur de grandes distances sans jamais se toucher.

La physique quantique jouant vite et librement avec l’ordre de l’univers est quelque chose à laquelle Einstein s’est opposé à un niveau fondamental. Célèbre, il a dit au physicien Max Born que “Dieu ne joue pas aux dés avec l’univers”, se référant à la nature probabiliste sous-jacente de la mécanique quantique.

Bien que les théories de la relativité d’Einstein fonctionnent bien pour le monde macroscopique, elles ne parviennent pas à décrire avec précision le monde du sous-microscopique ainsi que la mécanique quantique.

3. Il a hésité sur les ondes gravitationnelles

En 2015, des scientifiques ont confirmé massivement l’une des théories d’Einstein en utilisant des détecteurs extrêmement sensibles appelés LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) pour détecter de petites ondulations dans l’espace-temps causées par la gravité. Ces ondes gravitationnelles ont été initialement prédites par Einstein en 1916 comme un effet secondaire naturel de la relativité générale. Mais 20 ans après sa prédiction initiale, Einstein avait de sérieux doutes sur l’existence des ondes gravitationnelles au motif que, comme les trous noirs, il croyait que les ondes gravitationnelles créeraient une singularité.

“Je suis arrivé au résultat intéressant que les ondes gravitationnelles n’existent pas, bien qu’elles aient été considérées comme une certitude en première approximation”, écrivait Einstein à un ami en 1936.

Rétrospectivement, peut-être une chance pour Einstein, l’article original qu’il a soumis pour réfuter l’existence des ondes gravitationnelles a été renvoyé pour révisions et corrections d’erreurs mathématiques. Un Einstein en colère a retiré le papier avant de retravailler les calculs – et de constater que les ondes gravitationnelles prévalaient, le remettant du bon côté de l’histoire avec son opinion sur les ondes gravitationnelles.

2. Il ne pouvait pas tout à fait accepter un univers en expansion

Il est de notoriété publique maintenant que notre univers est non seulement en expansion mais aussi en accélération, probablement grâce à l’énergie noire. Les scientifiques ont déterminé cela en examinant le décalage vers le rouge des galaxies qui indiquent qu’elles s’éloignent de notre point de vue sur Terre. Cependant, à l’époque d’Einstein, cette découverte n’avait pas encore été découverte.

L’hypothèse des scientifiques du début du XXe siècle, dont Einstein, était que l’univers était statique. D’après ce qu’ils ont pu observer à l’époque, cette hypothèse est logique. Après tout, les mêmes constellations se déplacent dans le ciel avec les saisons de la Terre. Cependant, les théories d’Einstein sur la relativité générale se sont heurtées à des problèmes lorsqu’elles ont tenté de saisir cette prétendue réalité. Pour combler cet écart, Einstein a introduit en 1917 quelque chose appelé la “constante cosmologique” dans ses équations. Essentiellement, ce facteur immuable a aidé à maintenir la stabilité de l’univers dans les mathématiques d’Einstein sans affecter les autres éléments de l’équation.

Cet ajout, cependant, allait devenir ce qu’Einstein aurait appelé l’une de ses plus grandes erreurs. En 1929, une équipe de scientifiques comprenant Edwin Hubble a fait la première observation d’un univers en expansion à partir d’un télescope en Californie.

« Alors, la constante cosmologique ! » aurait dit Einstein à Hubble quelques années plus tard.

Einstein propose un univers fini lors d’un événement AAAS. Archives du Daily Herald / SSPL / Getty Images

1. Le « Saint Graal de la physique » lui a échappé

Vers la fin de sa vie, Einstein a concentré une grande partie de son énergie sur la résolution d’un problème que les scientifiques d’aujourd’hui n’ont toujours pas résolu : l’unification des forces sous une seule théorie maîtresse. Quatre forces fondamentales régissent notre monde : la gravité, l’électromagnétisme et les forces nucléaires fortes et faibles. Alors que ces forces peuvent être observées et expliquées discrètement, Einstein rêvait d’une théorie unifiée qui pourrait capturer toutes ces forces à la fois. En particulier, il était intéressé à découvrir une théorie pour joindre les deux forces les plus observables : la gravité et l’électromagnétisme.

Bien qu’Einstein ne soit pas seul dans ce rêve, lui et même les scientifiques modernes n’ont pas encore résolu ce problème. Le modèle standard a été introduit dans les années 1970 pour expliquer conjointement les interactions de l’électromagnétisme et des forces nucléaires, mais la gravité n’a malheureusement pas sa place dans ce modèle.

Pour le moment, il semble qu’Einstein ait eu tort de pouvoir unifier la gravité avec les autres forces. Cela dit, des choses plus étranges se sont produites que de futurs scientifiques dépoussiérant les théories d’Einstein pour prouver qu’elles sont correctes.

À son 143e anniversaire, Inverse célèbre le physicien le plus emblématique du monde – et interroge le mythe de son génie. Bienvenue à Semaine Einstein.

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