Jürgen Ehlers, né le à Hambourg et mort le à Potsdam, est un physicien allemand, auteur de contributions notoires pour la compréhension de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. Après des études de premier et second cycle dans l'« équipe de la relativité » de Pascual Jordan à l'université de Hambourg, il a occupé différents postes de maître de conférences et de professeur titulaire avant de rejoindre l'Institut Max-Planck d'astrophysique de Munich comme directeur. En 1995, il est devenu le directeur-fondateur de l'Institut Max-Planck de physique gravitationnelle, nouvellement créé à Potsdam, en Allemagne.
Les recherches d'Ehlers se sont concentrées sur les fondements de la relativité générale, ainsi qu'à ses applications dans différents domaines de l'astrophysique. Il est reconnu en particulier pour son travail de classification des solutions exactes aux équations de champ d'Einstein, pour le qui justifie l'application d'univers à modèles de relativité générale simple à la cosmologie moderne, pour une description des lentilles gravitationnelles orientée sur l'espace-temps, et pour son travail sur la relation entre les modèles formulés à l'intérieur du cadre de la relativité générale avec ceux de la gravité newtonienne. Au surplus, Ehlers éprouvait un intérêt profond à la fois pour l'histoire et la philosophie de la physique et popularisait la science avec ardeur.
Biographie Début de carrière Jurgen Ehlers est né à Hambourg. Il fut élève de l'école publique de 1936 à 1949, puis étudia la physique, les mathématiques et la philosophie à l'université de Hambourg de 1949 à 1955. Pendant la session hivernale de l'année 1955/1956, il passa l'examen de professeur de lycée, mais continua des études de licence de recherche dans le groupe de Pascual Jordan, avec Jordan comme directeur de thèse. Son travail de construction et de caractérisation des solutions des équations de champ d'Einstein lui valurent un doctorat en 1958Selon la biographie résumée annexée à l'exposé d'Ehlers, . Alors qu'antérieurement, la principale recherche du groupe de Jordan se concentrait sur une modification du tenseur/scalaire de la théorie de la relativité générale d'Einstein, connue désormais sous le nom de théorie de Brans et Dicke, dans laquelle la constante gravitationnelle est variable, Ehlers contribua à changer l'objectif du groupe au profit de la structure et de l'interprétation de la théorie originale d'Einstein. Le groupe comprenaient d'autres membres dont Wolfgang Kundt, , Otto Heckmann, Rainer Sachs, et Manfred Trümper.
En 1961, devenu l'assistant de Jordan, Ehlers obtint son habilitation, le niveau avancé qui, selon les règles de l'enseignement supérieur allemand, qualifie le titulaire pour un professorat. Il bénéficia alors de postes d'enseignement et de recherche à l'université de Kiel, à l'université de Syracuse (État de New York, États-Unis), et à l'université de Hambourg, avant encore une fois de partir pour les États-Unis. De 1964 à 1965, il était au "Graduate Research Center of the Southwest" à Dallas, Texas, et de 1965 à 1971 à l'université du Texas à Austin, où il rejoignit d'abord le groupe d'Alfred Schild comme professeur associé, et à partir de 1967, comme professeur titulaire de physique. Durant cette période, il bénéficia également de postes de professeur invité aux universités de Würzburg et de BonnSelon le détail de sa notice nécrologique , et le CV associé, . Les dates et les postes sont également résumés dans.
Munich En 1971, Ehlers reçut une proposition pour rejoindre le Institut Max Planck de physique et d'astrophysique à Munich, l'un des instituts de la plus grande organisation allemande de recherche fondamentale, la Société Max-Planck, comme directeur du département de théorie de la gravitation. Le nom d'Elhers avait été avancé par Ludwig Biermann, alors directeur de l'Institut. Ehlers accepta et devint également professeur adjoint à l'université Louis-et-Maximilien de Munich. En 1991, l'institut fut scindé en Institut Max-Planck de physique et Institut Max-Planck d'astrophysique, nouveau havre du département d'Ehlers. Pendant les 24 années placées sous son autorité, son groupe de recherche accueillit entre autres Gary Gibbons, John Stewart et Bernd Schmidt, de même que des scientifiques invités comme parmi lesquels Abhay AshtekarAshtekar: , Demetrios Christodoulou et Brandon Carter.
Un des post-doc d'Ehlers à Munich fut Reinhard Breuer, qui devint plus tard rédacteur en chef de Spektrum der Wissenschaft, l'édition allemande de la revue scientifique populaire Scientific AmericanPubliée en France sous le titre de "Pour la Science".Breuer a publié sur le blog du magazine des textes évoquant Ehlers, dont des notes sur sa propre période au sein du groupe de recherche, .
Potsdam À l'occasion de la réorganisation des organismes de recherche allemands après la réunification allemande, Elhers pratiqua le lobbying en vue de la création d'un institut de la Société Max-Planck consacré à la recherche sur les théories de la gravité d'Einstein. Il réussit et fut nommé directeur-fondateur de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle à Potsdam, en 1995, en même temps que le dirigeant de son département pour les fondements et les mathématiques de la relativité générale. Il supervisa également la fondation d'un second département de l'Institut consacré à la recherche sur les ondes gravitationnelles et dirigé par Bernard F. Schutz. Au début 1999, Ehlers prit sa retraite et devint directeur émérite fondateur. Il continua de travailler à l'Institut jusqu'à sa mort survenue le Voir le Rapport annuel de la Max Planck Society pour l'année 2000, ,
Période d'emeritus et décès : .Des détails sur le projet sont accessibles sur son site web..
Honneurs et récompenses
Au cours de sa carrière, Ehlers a reçu de nombreux honneurs et récompenses. Il est devenu membre de l'Académie des sciences de Berlin-Brandebourg, de l’Académie des sciences et des lettres de MayenceAkademie der Wissenschaften und der Literatur en 1972, de l'Académie allemande des sciences Leopoldina à Halle, en Saxe-Anhalt en 1975, et de l'Académie bavaroise des sciences à Munich, en 1979. De 1995 à 1998, il présida la Société internationale de relativité générale et de gravitation (International Society on General Relativity and Gravitation-ISGRG). Il reçut légalement en 2002 la médaille Max-Planck de la Deutsche Physikalische Gesellschaft (Société de physique allemande), la Médaille d'or Volta en 2005 de l'Université de Pavie et la Médaille de la faculté de sciences naturelles de l'Université Charles de Prague, en 2007.
Travaux
Le domaine de recherche d'Ehlers couvrait la relativité générale. En particulier, il a apporté d'importantes contributions à la cosmologie, à la théorie des lentilles gravitationnelles, et aux ondes gravitationnelles. Son objectif majeur consistait à parvenir à clarifier la structure mathématique des théories et leurs conséquences, en séparant les preuves rigoureuses des conjectures heuristiques.
Solutions exactes
Pour sa thèse de doctorat, Ehlers s'est intéressé à une question qui allait orienter ses recherches bien au-delà de ses travaux d'étudiant : les solutions exactes aux équations d'EinsteinEn réalité, des univers cohérents avec l'ensemble des lois de la Relativité générale, assez simple pour permettre une description explicite en termes d'expression mathématique basique jouent un rôle clé lorsqu'il s'agit d'élaborer des modèles en Relativité générale. Cependant, la Relativité générale est une théorie entièrement covarianteSes lois demeurent inchangées et ne varient pas selon les coordonnées choisies pour décrire une situation donnée.. Une des conséquences directes est que deux solutions exactes aux équations d'Einstein, apparemment différentes pourraient en réalité correspondre au même modèle d'univers ne différant que par les coordonnées utilisées pour leur description respective. Ehlers se mit à chercher des moyens fiables de distinguer des solutions exactes de façon invariante, c'est-à-dire d'une manière qui ne dépende pas du choix des coordonnées. À cette fin, il examina les manières de décrire les propriétés géométriques intrinsèques des solutions exactes déjà connues.
Pendant les années 1960, poursuivant ses travaux de recherche à la base de sa thèse de doctorat, Ehlers publia une série d'articles fondateurs, tous sauf un en collaboration avec des collègues du groupe de Hambourg. Le premier, écrit avec Pascual Jordan et Wolfgang Kundt, consiste en un exposé systématique des propriétés et caractéristiques des solutions exactes aux équations d'Einstein, en utilisant les outils de la géométrie différentielle telle que la classification de Petrov des tenseurs de Weyl (c'est-à-dire ces parties des tenseurs de Riemann décrivant la courbure de l'espace-temps qui n'est pas limité par les équations d'Einstein), les groupes d'isométrie, et les transformations conformes. Ce travail incluait aussi les premières définitions des , une classe d'ondes gravitationnelles spécialement simples, de même que leur classification. Il y avait également des traités sur le rayonnement gravitationnel (un avec Rainer Sachs, un avec Manfred Trümper). Le travail avec Sachs étudie, entre autres choses, les solutions du vide avec des propriétés algébriques spéciales, en utilisant le formalisme des spineurs à 2 composants. Il procède également à un exposé systématique des propriétés géométriques des faisceaux de rayonnement lumineux (congruences) du point de vue de leur expansion, leurs déformations (en simplifiant, comment les rayons convergent ou divergent, et en plus de leur croissance ou diminution, comment leurs sections se déforment). L'un des résultats est le théorème d'Ehlers-Sachs qui décrit les propriétés de l'ombre produite par un faisceau lumineux étroit au passage d'un objet opaque. Les outils développés dans ce travail se sont montrés essentiels pour la découverte par Roy Kerr de la solution de Kerr, qui décrit un trou noir en rotation (Contributions à la théorie du rayonnement gravitationnel pur), que l'on peut considérer comme la plus importantes de toutes les solutions exactes. Le dernier de ces articles fondamentaux s'intéressait à la mécanique des milieux continus traitée à la lumière de la relativité générale.
Une autre partie des explorations d'Ehlers des solutions exactes dans sa thèse conduisit à un résultat qui se révéla important ultérieurement. Au moment où Ehlers commença ses recherches pour sa thèse de doctorat, l'Âge d'or de la relativité générale n'avait pas encore réellement commencé, et les principes et propriétés de base de trous noirs n'étaient pas encore compris. Dans le travail en vue de sa thèse, Ehlers fournit des preuves des propriétés importantes affectant les surfaces autour d'un trou noir qui serait plus tard identifiée comme son horizon, en particulier que le champ gravitationnel interne ne saurait être statique, mais doit changer avec le temps.
Le groupe d'Ehlers
En physique, on dit qu'il existe une dualité de symétrie lorsque les lois physiques demeurent inchangée lors de l'échange des quantités physiques apparemment différentes. L'exemple le plus connu est le dualité entre le champ électrique E et le champ magnétique B en électromagnétisme, où le remplacement E –B, B E laisse les équations de Maxwell invariantes.