Cinquième Partie : Contributions A la Science

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PRINCIPES DE LA PHYSIQUE THÉORIQUE

Discours de réception à l'Académie des Sciences de Prusse en 1914. Einstein devint membre de l'Académie prussienne en 1913. En 1933, après l'avènement du régime hitlérien, il démissionna de l'Académie. Paru dans Proceedings of the Prussian Academy of Sciences, 1914.

Mes chers Collègues,

Veuillez tout d'abord accepter mes profonds remerciements pour m'avoir procuré le plus grand bienfait que puisse recevoir un homme comme moi. En m'appelant à votre Académie, vous m'avez permis de me consacrer entièrement aux études scientifiques sans être entravé par l'agitation et les soucis d'une profession pratique. Je vous prie d'être convaincus de mes sentiments de gratitude et de l'assiduité de mes efforts, même si leurs fruits ne vous paraissent que médiocres.

Permettez-moi d'ajouter, à ce propos, quelques remarques générales au sujet de la position que le domaine de mes travaux, la physique théorique, occupe par rapport à la physique expérimentale. Un mathématicien de mes amis me disait récemment, à moitié en plaisantant : " Certes, le mathématicien sait bien quelque chose, mais, il est vrai, précisément pas ce qu'on lui demande au moment donné. " Dans beaucoup de cas, le physicien théoricien consulté par le physicien expérimental se trouve dans une situation pareille. D'où vient ce manque caractéristique de capacité d'adaptation ?

La méthode du théoricien a pour conséquence le besoin de prendre comme base des hypothèses générales, ce qu'on appelle les principes, desquels il peut déduire des conséquences. Son activité se divise donc en deux parties : il doit d'abord rechercher les principes, et ensuite développer les conséquences qui en découlent. Pour l'exécution de la seconde de ces missions, l'école le munit de l'outillage voulu. Si, par conséquent, la première de ses tâches est déjà résolue dans un certain domaine, ou pour un certain complexe de relations, il ne manquera pas de réussir, en y consacrant la persévérance et l'intelligence suffisantes. Mais la première partie, c'est-à-dire l'établissement des principes qui doivent servir de base à la déduction est d'un caractère tout différent. Ici il n'y a plus de méthode, systématique applicable, qui puisse s'apprendre et qui soit susceptible de conduire au but. Le chercheur doit plutôt, en écoutant les secrets de la nature, découvrir ces principes généraux en tâchant de formuler nettement les traits généraux qui relient les plus complexes des faits d'expérience.

Ceci fait, il s'ensuit le développement des conséquences, qui livre souvent des relations insoupçonnées et celles-ci conduisent bien au-delà du domaine des faits pour lequel on a établi les principes. Mais tant que les principes qui peuvent servir de base à la déduction ne sont pas trouvés, le théoricien n'a rien à faire, de prime abord, des faits individuels de l'expérience : il n'est même pas en état d'entreprendre quelque chose avec des lois plus générales déterminées empiriquement ; son état de détresse à l'égard des résultats particuliers de la recherche empirique ne prendra fin que lorsque les principes qu'il peut utiliser comme base de ses déductions se seront ouverts à lui.

C'est dans une situation de ce genre que se trouve actuellement la théorie à l'égard des lois du rayonnement thermique et du mouvement moléculaire aux basses températures. Il y a une quinzaine d'années on ne doutait pas encore qu'en se basant sur la mécanique de Galilée et de Newton appliquée aux mouvements moléculaires et sur la théorie du champ électromagnétique de Maxwell, on ne pût établir une représentation correcte des propriétés électriques, optiques et thermiques des corps. A ce moment Planck a montré que pour établir une loi de rayonnement thermique concordant avec l'expérience, il faut utiliser une méthode de calcul dont l'incompatibilité avec les principes de la mécanique classique devint de plus en plus évidente. Grâce à cette méthode, Planck a introduit notamment dans la physique ce qu'on a appelé l'hypothèse des quanta, qui depuis a été l'objet de vérifications brillantes. Avec cette hypothèse des quanta, il a renversé la mécanique classique, pour le cas où des masses suffisamment petites se déplacent avec des vitesses atteignant des valeurs assez faibles et des accélérations suffisamment grandes, en sorte qu'aujourd'hui nous ne pouvons plus considérer valables les lois du mouvement de Galilée et de Newton qu'en tant que lois limites. Cependant, malgré les efforts les plus tenaces des théoriciens, on n'a pas pu jusqu'à présent, parvenir à remplacer les principes de la mécanique par d'autres qui correspondent à la loi du rayonnement thermique de Planck, ou à l'hypothèse des quanta. Bien qu'il n'existe plus aucun doute que nous avons ramené la chaleur au mouvement moléculaire, nous devons avouer néanmoins aujourd'hui que nous nous trouvons devant les lois fondamentales de ce mouvement dans la même situation que les astronomes d'avant Newton devant les mouvements des planètes.

Je viens de faire allusion à un ensemble de faits dans l'étude théorique desquels les principes font défaut. Il peut se présenter également le cas où des principes nettement formulés conduisent à des conséquences qui sortent totalement ou presque totalement des limites du domaine des faits actuellement accessibles à notre expérience. Il peut se faire, dans ce cas, qu'un travail de recherches empiriques de longues années soit nécessaire pour savoir si les principes correspondent à la théorie de la réalité. La théorie de la relativité nous en offre un exemple.

L'analyse des idées fondamentales de temps et d'espace nous a montré que le théorème de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide, qui se déduit de l'optique des corps en mouvement, ne nous contraint nullement à accepter la théorie d'un éther immobile. On est plutôt conduit à une théorie générale qui tient compte de la circonstance que, dans les expériences exécutées sur la terre, nous ne notons jamais rien du mouvement de translation terrestre. On fait usage, en ce cas, du principe de relativité qui dit : les lois naturelles ne changent pas de forme, quand on passe du système de coordonnées initial (reconnu correct) à un nouveau, conçu comme animé d'un mouvement de translation uniforme par rapport à lui. Cette théorie a déjà reçu de l'expérience des vérifications notables et a conduit, en liaison avec les ensembles de faits apportés, à une simplification de la représentation théorique.

Mais, d'autre part, au point de vue théorique, cette théorie ne donne pas entière satisfaction, parce que le principe de relativité ci-dessus formulé donne la préférence au mouvement uniforme. S'il est vrai qu'en partant du point de vue physique on ne peut attribuer un sens absolu au mouvement uniforme, la question de savoir si cette affirmation ne doit pas s'étendre également aux mouvements non uniformes se pose tout naturellement. Il a été prouvé que si l'on prend comme base le principe de relativité dans ce sens élargi, on obtient une extension bien caractérisée de la théorie de relativité et l'on est conduit ainsi à une théorie générale de la gravitation, renfermant la dynamique. Mais, pour le moment, il manque les faits qui nous permettraient de fournir la justification de l'introduction du principe de base.