Qui était Arthur Eddington ?

Découvrez la vie de cet astrophysicien anglais dans cet article de blog. Il est connu pour avoir confirmé la relativité d’Einstein !

Qui était Arthur Eddington ?

Sir Arthur Eddington était un astrophysicien anglais éminent du début du XXe siècle. Il est peut-être plus connu pour sa confirmation par l’observation de la théorie générale de la relativité d’Einstein et de la courbure de la lumière due à la gravité. Son adoption précoce et ses expositions populaires de la relativité ont contribué à faire connaître la théorie et à diffuser ses idées dans le monde anglophone. Cependant, il a également contribué à développer la première véritable compréhension des processus stellaires et de la structure interne des étoiles, et il a établi la limite d’Eddington, qui dicte la limite naturelle de la luminosité des étoiles.

Arthur Stanley Eddington est né le 28 décembre 1882 à Kendal, dans le nord de l’Angleterre. Son père, un instituteur quaker, meurt de la typhoïde alors qu’Eddington n’a que deux ans, et la famille déménage à Weston-super-Mare, où il est élevé dans une relative pauvreté. De 1893 à 1898, il fréquente la Brynmelyn School, où il se distingue, notamment en mathématiques et en littérature anglaise.

Ses résultats scolaires lui valent une bourse d’études au Owens College de Manchester en 1898, où il se tourne rapidement vers la physique. Il obtient un BSc de première classe en physique en 1902, et reçoit une bourse pour le Trinity College de Cambridge, où il a pour tuteur l’éminent mathématicien R. A. Herman. Il obtient son BA en 1905 et consacre un certain temps à la recherche sur l’émission thermionique au Cavendish Laboratory et à l’enseignement des mathématiques aux étudiants en première année d’ingénierie.

En 1906, Eddington passe à l’astronomie lorsqu’il est nommé au poste d’assistant en chef de l’astronome royal (alors William Christie) à l’Observatoire royal de Greenwich. Il met au point une nouvelle méthode statistique basée sur la dérive apparente de deux étoiles de fond, ce qui lui vaut le Smith’s Prize en 1907 et une bourse du Trinity College de Cambridge. En 1913, il est promu au poste de professeur Plumian d’astronomie et de philosophie expérimentale à Cambridge, et l’année suivante, il est nommé directeur de l’ensemble de l’Observatoire de Cambridge, ainsi que membre de la Royal Society.

Pendant la Première Guerre mondiale, Eddington s’est battu pour que l’amertume de la guerre n’affecte pas l’astronomie et, en tant que pacifiste quaker, il a demandé à plusieurs reprises aux scientifiques britanniques de préserver leurs amitiés et leur collégialité d’avant-guerre avec les scientifiques allemands. Lorsqu’il est finalement appelé sous les drapeaux en 1918, il revendique le statut d’objecteur de conscience, et seule l’intervention opportune de l’Astronome Royal, Frank Dyson, et d’autres personnalités de premier plan permet à Eddington d’éviter la prison pour ses opinions.

En tant que secrétaire de la Royal Astronomical Society pendant la Première Guerre mondiale, Eddington est l’un des premiers à recevoir une série de lettres et de documents du physicien néerlandais Willem de Sitter concernant la nouvelle théorie générale de la relativité d’Albert Einstein. Eddington est l’un des rares astronomes britanniques à posséder les compétences mathématiques nécessaires pour comprendre correctement cette théorie (et à vouloir poursuivre une théorie élaborée par un physicien allemand), et il devient rapidement le principal défenseur et exposant de la relativité en Grande-Bretagne. Les observations et les photographies d’Eddington lors d’une éclipse solaire sur l’île africaine de Príncipe en 1919 ont effectivement confirmé les prédictions d’Einstein d’un léger déplacement de la lumière des étoiles causé par le champ gravitationnel du Soleil. Cette vérification de la courbure de la lumière passant près du Soleil (comme le prédit la théorie de la relativité) a été saluée à l’époque comme une preuve concluante de la relativité générale, même si, rétrospectivement, cette preuve était en fait loin d’être concluante.

En 1916, Eddington a commencé à étudier les explications physiques possibles des étoiles variables céphéides et à développer la première véritable compréhension des processus stellaires, en étendant les travaux antérieurs de Karl Schwarzschild sur la pression de radiation et en démontrant que la pression thermique interne d’une étoile était nécessaire pour empêcher l’effondrement de la sphère de gaz dû à la gravité. Il définit la luminosité dite d’Eddington (ou limite d’Eddington) d’une étoile comme le point où la force gravitationnelle vers l’intérieur est égale à la force de radiation du continuum vers l’extérieur, en supposant l’équilibre hydrostatique et la symétrie sphérique. Il a démontré que pratiquement toutes les étoiles, y compris les géantes et les naines, se comportaient comme des « gaz idéaux » et que la température intérieure des étoiles devait être de plusieurs millions (et non de milliers) de degrés. En 1924, il a découvert la relation empirique masse-luminosité des étoiles, selon laquelle la luminosité d’une étoile est grossièrement proportionnelle à la masse totale à la puissance 3,5.

Lorsqu’Eddington prend connaissance de l’article de Georges Lemaitre (1927), qui postule un univers en expansion ou en contraction, et des travaux d’Edwin Hubble sur la récession des nébuleuses spirales, il devient rapidement un partisan enthousiaste de la cosmologie de l’univers en expansion. Cependant, il a rejeté le modèle de cosmologie connu plus tard sous le nom de Big Bang, le jugeant « trop inesthétiquement abrupt », préférant la constante cosmologique d’Einstein pour expliquer l’évolution de l’univers d’un univers statique newtonien et einsteinien à son état actuel d’expansion.

Les livres et les conférences d’Eddington étaient immensément populaires auprès du public, en grande partie grâce à son exposé clair et divertissant. Einstein lui-même a suggéré que le livre d’Eddington de 1923 intitulé « Mathematical Theory of Relativity » était « la meilleure présentation du sujet dans n’importe quelle langue ». Son ouvrage de 1926 intitulé « The Internal Constitution of the Stars » est devenu un texte important pour la formation de toute une génération d’astrophysiciens. Ses écrits populaires sur la relativité et la théorie quantique ont fait de lui, littéralement, un nom familier en Grande-Bretagne entre les deux guerres mondiales.

Plus tard dans sa vie, Eddington (comme Einstein, Dirac et d’autres) a continué à rechercher ce qu’il appelait une « théorie fondamentale » qui pourrait unifier la théorie quantique, la relativité et la gravitation. Bien qu’il n’ait jamais achevé ces recherches avant sa mort, certaines de ses théories provisoires ou abandonnées sont à la base de nombreuses tentatives modernes d’élaboration d’une grande théorie unifiée, et nombre de ses théories plus intuitives et exploratoires ont ensuite été confirmées par des observations empiriques.

Eddington a été fait chevalier en 1930 et a reçu l’Ordre du mérite en 1938, ainsi que de nombreuses autres distinctions de la part de sociétés d’astronomie du monde entier. Il ne s’est jamais marié. Il est mort à Cambridge, en Angleterre, le 22 novembre 1944, à l’âge de 61 ans et il s’est fait enterrer au cimetière de la paroisse de l’Ascension à Cambridge.

Découvrez notre article suivant : Qui était Stephen Hawking ?