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Dossier Pour la Science N°62 - janvier - mars 2009

fondamental
Physique théorique

Einstein et la quête d'une théorie unitaire

De 1916 jusqu'à sa mort, en 1955, Einstein s'est efforcé de construire une théorie unifiant la gravitation et l'électromagnétisme. Contrairement aux idées reçues, sa quête n'était ni isolée ni stérile.
Catherine Goldstein et Jim Ritter
Pour Albert Einstein, les années de la Première Guerre mondiale sont triomphales : 1916 voit la publication de la version complète de la théorie de la relativité générale, 1919 sa confirmation par la mise en évidence de la déviation des rayons lumineux au voisinage du Soleil. Le prix Nobel de 1921 – décerné pour l'explication de l'effet photoélectrique – ne fait qu'entériner la gloire de celui qui incarne bientôt le savant idéal.

Les décennies qui suivent ne semblent pas ajouter grand-chose à son prestige. Les biographies usuelles les expédient souvent en quelques lignes : après 1919, à l'exception de ses travaux de 1924-1925 sur la condensation quantique, Einstein se serait fourvoyé dans sa « recherche de l'absolu » – une théorie ultime unifiant tous les phénomènes de l'Univers – tout en s'isolant du reste des physiciens, enthousiasmés par les promesses de la mécanique quantique.

Einstein, même lorsqu'il était plein d'espoir sur ses résultats, n'avait d'ailleurs guère d'illusion sur la réception de ses travaux. En janvier 1929, il confie à son ami Michele Besso : « Mais le plus beau, le travail sur lequel j'ai passé des journées et des nuits à me creuser la tête et à calculer, est là devant moi, terminé et condensé en sept pages, sous le titre : Théorie unitaire des champs. Cela a l'air vieux jeu, et mes chers collègues, comme toi d'ailleurs, mon cher, vous allez d'abord tirer la langue, aussi longtemps qu'il le faudra. Car dans ces équations n'apparaît aucun h de Planck [la constante emblématique de la physique quantique]. »

Les 40 dernières années d'Einstein méritent cependant le détour. D'abord, parce que la compréhension globale de l'ensemble des phénomènes physiques est le projet d'Einstein depuis le début – la relativité restreinte de 1905 et la relativité générale de 1916 n'en sont que des étapes. Les témoignages de cette dernière période,...

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« EINSTEIN EXPLIQUE SES NOUVELLES DÉCOUVERTES », titrait à la une d’un de ses suppléments le quotidien New York Times du 3 février 1929, suite à une nouvelle proposition de théorie unitaire du physicien.

L'auteur

Catherine GOLDSTEIN  est directrice de recherche au cnrs et travaille à l'Institut de mathématiques de Jussieu, à Paris.

Jim RITTER est maître de conférences en mathématiques et histoire des sciences à l'Université Paris 8 (Vincennes-Saint-Denis) et membre extérieur de l'Institut de mathématiques de Jussieu.

Pour en savoir plus

C. GOLDSTEIN et J. RITTER, The varieties of unity : sounding unified theories 1920–1930, in Revisiting the Foundations of Relativistic Physics, Ashtekar et al. (éds.), Kluwer, 2003.

V. P. VIZGIN, Unified field theories in the first third of the twentieth century, Birkhäuser,
1994.

J. RITTER, Théories unitaires, in Albert Einstein, OEuvres choisies, F. Balibar (éd.), vol. 3,
Seuil, 1993.

M.-A. TONNELAT, Les théories unitaires de l’électromagnétisme et de la gravitation, Gauthier-Villars, 1965.

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