Ses implications
- En ce début de 19ième siècle, la physique traversait une grave crise. Les deux théories expliquant les phénomènes physiques se contredisaient et étaient incompatibles. D’un côté, il y avait la théorie de la mécanique classique de Newton, basée sur la relativité de Galilée qui dit : rien n’est immobile, tout dépend du référentiel dans lequel on se place ». D’un autre côté, il y avait la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell établie dans les années 1850, décrivant la lumière comme une onde voyageant dans l’éther.
- En 1905, Einstein publie quatre articles révolutionnaires dans la revue allemande Annalen der Physik. démontrant le résultat de ses recherches.
- Le premier article expose une nouvelle théorie de la nature corpusculaire de la lumière (étude de l’effet photoélectrique). Selon Einstein, la lumière est à la fois d'une nature ondulatoire et corpusculaire, elle est donc ni continue ni discontinue, mais les deux à la fois. Elle est constituée de grains minuscules de matière (ou « photons »), mais se comporte comme une onde. L'énergie d'un photon est proportionnelle à la fréquence du rayonnement: E = hn. L'énergie contenue dans un faisceau de lumière est transférée sous forme de paquets, les quanta (théorie des quanta).
- Le deuxième article parle du mouvement brownien, c’est-à-dire le mouvement moléculaire. Cet article fait état de l'interprétation mathématique d'Einstein du mouvement aléatoire de particules dans un fluide, un phénomène aussi connu comme le mouvement brownien.
- Le troisième article, intitulé "Sur l’électrodynamique des corps en mouvement", en fait la solution pour réunir les deux hypothèses. Pour cela, le physicien part de deux principes : la vitesse de la lumière est constante dans le vide, quelle que soit sa source ; les lois physiques de la relativité s’appliquent de la même façon dans un référentiel inertiel (c’est-à-dire dans un milieu constant, sans accélération ni changement de direction : deux référentiels sont en mouvement rectiligne uniforme l'un par rapport à l'autre). Avec ces deux conditions posées, il peut alors prouver que l’espace et le temps sont relatifs à chacun des repères inertiels des observateurs. C’est la théorie de la relativité restreinte. Il la complète un peu plus tard par un quatrième article dans lequel il présente sa formule E=mc² (permettant de traduire une équivalence entre la masse et l'énergie, "c" étant la vitesse de la lumière dans le vide. Cette relation aura de nombreuses applications, notamment en physique nucléaire.