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Accueil - La relativité d'Einstein - L'éther - La relavivité de Galilé - Ondes - Sources -
En 1905, Albert Einstein, dans son article sur la relativité1, a supprimé l’éther, le médium support
des ondes électromagnétiques du 19ème siècle qui était supposé immobile, ce qui
était l’erreur fatale.
Il le rétablit en 19202.
La relativité interdisait son immobilité, mais il ne put en préciser le
mouvement et le déclara indéterminé.
Il n’a pas utilisé sa propre théorie de la relativité générale pour expliquer ce
mouvement. Nous l’avons fait et le résultat est stupéfiant… de simplicité.
Quand Maxwell a fait la jonction entre les ondes lumineuses
et les ondes électromagnétiques, la certitude que la lumière était une onde a
été acquise. Les ondes ayant besoin d’un support. Les physiciens du 19è siècle
ont cherché ce support devant remplir tout l’univers. Ils l’ont imaginé associé
avec les étoiles fixes et le Soleil, ce fut leur grande erreur.
Maxwell a calculé la vitesse des ondes électromagnétiques dans le vide en utilisant la permittivité diélectrique e0 et la perméabilité magnétique µ0, et a trouvé environ 300.000 km/s, soit la vitesse de la lumière. Il a été confirmé que la lumière était une onde électromagnétique.
Si l’espace était vide ces valeurs
seraient nulles et la vitesse tendrait vers l’infini. Un vide rempli d’énergie
et de fluctuations quantiques ! Curieuse façon de définir le vide.
L’éther était considéré immobile avec le Soleil et les
étoiles fixes. Les galaxies ne seront découvertes qu’au XXe siècle.
Michelson et Morley chercheront à détecter le mouvement de
la Terre par rapport à l’éther.
Woldemar Voigt puis Lorentz imagineront une contraction de
la matière avec la vitesse inspirée de l'ellipsoïde d’Heaviside.
Poincaré finalisera les calculs.
Poincaré note
l'impossibilité de mettre en évidence le mouvement absolu de la Terre (Principe
de relativité) - Il prouve l’invariance de forme des équations de
Maxwell-Lorentz sous les transformations de Lorentz. Il écrit une
généralisation de la loi d’attraction gravitationnelle Newtonienne qui soit
covariante sous le groupe de Lorentz et en déduit que la propagation de la gravitation n’est pas
instantanée, mais se fait à la vitesse de la lumière. Ce sont des ondes
gravifiques.
Il montre que x2 + y2 + z2 – t2 est invariant et considère
(x, y, z, it) comme un point dans un espace à 4 dimensions.
Source : Poincaré et
la théorie de la relativité, par Thibault Damour Institut des Hautes Études
Scientifiques3.
Einstein pose deux postulats.
Premier postulat : Dans Le cas de l'influence d'un aimant sur un conducteur, le
phénomène dépend uniquement du mouvement
relatif du conducteur et de l'aimant.
C’est le principe de relativité appliqué à l’électromagnétisme.
Deuxième postulat : La vitesse de la lumière ne dépend pas
de la vitesse de l’objet qui la produit, c’est donc une constante universelle,
la même dans tous les référentiels quel que soit leur vitesse.
Il précise que son premier postulat contredit les équations
de Maxwell et que le second contredit le premier. Son honnêteté intellectuel fait qu’il souligne les problèmes posés.
Pas étonnant que cet article ait pu faire scandale et pas
les autres.
L’article de 1905 sur la relativité a fait scandale. On lui
reproche l’abandon de l’éther. Des ondes sans support, ça n’existe pas. La
contradiction entre la vitesse constante
de la lumière et la notion de relativité est également sans réponse. Les autres non, son article sur
l’effet photoélectrique lui vaudra le prix Nobel.
Einstein, en 19074
à l’idée que la chute libre se fait sans que l’on ressente son propre poids et,
sans repère extérieur, les objets qui
nous accompagnent sont comme immobiles. C’est comme un mouvement inertiel.
Einstein réfléchit à ce qu’est une accélération et là aussi il en fait une
équivalence avec la gravitation.
Accélération et
gravitation sont équivalent
En 1916, après la publication de la relativité générale,
Lorentz arrive à convaincre Einstein, de la nécessité de l’éther. Einstein refuse la rigidité et l’immobilité
de l’éther.
Le « nouvel éther » ne peut être rigide ni au repos, c’est
notre Premier indice
Il admet que “ce
nouvel éther déterminerait le mouvement des objets physiques, dont le
comportement métrique serait décrit par le tenseur métrique gij de son
équation. Mais il admet que ce n’est pas
très claire. Sous la pression de Philipp Lenard, Einstein dote l’espace d’un
champ d’état interagissant avec la matière et influencé par elle.
« Interaction avec la matière » est notre deuxième indice.
La matière et l’énergie réagissent avec la matière, c’est la gravitation !2
Einstein : « En résumé, nous pouvons dire, d'après la
théorie de la relativité générale, que l'espace est doté de propriétés
physiques ; et donc, que l'éther existe. [...] Un espace sans éther est
inconcevable, non seulement la propagation de la lumière y serait impossible,
il n'y aurait même aucune possibilité d'existence [...] de distances
spatio-temporelles [...] Cependant, la notion de mouvement ne doit pas lui être
appliquée. » Ce discours sera publié en 1921 sous le titre « L’éther et la
théorie de la relativité »2
Supposons que l'éther, obéisse aux lois de la gravitation.
En langage relativiste « l'éther suit les géodésiques de l'espace-temps », et
donc accompagne tous les corps en chute libre qui tombent à la même vitesse,
indépendante de leur masse.
Albert Einstein à fait de la chute libre dans un champ
gravitationnel un mouvement inertiel. L’éther accompagne la Terre en chute
libre de même que toutes les planètes, étoiles ou galaxies.
A proximité de la Terre, localement, l’éther est immobile
dans le référentiel de la Terre. C’est valable pour tous les corps
célestes.
Serait-ce aussi facile et aussi simple ?
Pas de frottement.
Pour vérifier si l'éther accompagne la Terre, il suffit
d'utiliser un référentiel se déplaçant à proximité de celle-ci avec une vitesse
suffisante pour que le vent d'éther généré puisse être détecté. Ce référentiel
doit être dépourvu de masse capable
d'entraîner l'éther avec lui.
Dans son article de 1905 Einstein étudie la mesure d’une
tige AB dans son propre référentiel,
puis depuis un autre référentiel qui observe le référentiel de la tige qui est
en mouvement par rapport à lui. Voyons ce qu’il dit.
La notion de simultanéité est
fondamentale pour les mesures des objets en mouvement. Un observateur placé en
A avec une horloge peut assigner un temps aux évènements à proximité de A. Avec
une horloge placée en B un observateur en B peut faire de même.
Si nous posons
par définition que le temps mis par la
lumière pour aller de A à B est équivalent au
temps qu’elle met pour revenir de B à A. La grandeur 2AB / (t’a-ta) = V est une constante universelle : la vitesse de
la lumière dans le vide.
Soit une tige AB de longueur L, au
repos dans le référentiel k qui lui est en mouvement à la
vitesse v par rapport à K,
a)
Un observateur se déplace avec la tige et mesure
sa longueur. Ils sont au repos. La
longueur L est inchangée.
b) Un
observateur de K détermine à quels points de son référentiel se trouvent les
extrémités de la tige à mesurer au temps t, en se servant des horloges de K.
Quand la lumière va de A à B, depuis K, il voit B s’éloigner. Quand la lumière
revient de B à A, il voit A s’approcher. La mesure de la règle donnera une
valeur différente
Vu
de K, la longueur L est désignée par rAB.
L’aller-retour divisé par 2 donne la moyenne.
Einstein
prend la moyenne pour correspondre à la mesure de l’interféromètre le long de
sa branche parallèle au déplacement de la Terre. Pour notre expérience cela est
sans importance.
Remplaçons
la tige rigide AB par deux satellites, A et B distants de 2000 km. Si l'éther
accompagne la Terre, mais pas le référentiel AB des satellites, l’éther ne sera
pas immobile dans ce référentiel et son mouvement par rapport à l’éther sera
mesurable.
Le
problème sera la grande énergie à fournir pour accélérer de 60 km/s. Un
demi-tour autour de Jupiter serait peut-être une solution ?
Lorsqu’un
équipage rejoint ou quitte l’ISS, il peut se trouver dans une position
d’approche favorable à environ 2000 km de l’ISS, parallèle au déplacement de la
Terre autour du soleil à ce moment.
Est-il
permis de réfléchir à quoi pourrait ressembler le médium support des ondes
électromagnétiques et gravitationnelles. Si nous raisonnons par rapport aux
sons qui se propagent dans différents matériaux, nous savons que ce sont les
molécules de ces matériaux qui s'entrechoquent en vibrant et que ces chocs
propagent l’énergie de l’onde de proche en proche jusqu’à rebondir ou s’écraser
sur un obstacle. La taille des atomes et molécules se situe à environ 10-15 m, par rapport à nous.
Les
corpuscules vibrants du médium support des ondes électromagnétiques
pourraient correspondre au quantum d’action de Max Planck et se situer à 10-35 m, de nous. Ils sont actuellement
indétectables. Un rayon lumineux à la fréquence de 500 THz représenterait 500
1012 corpuscules. De quoi appliquer des
probabilités de présence à ces corpuscules. Les phénomènes qui les animent
seront à découvrir.
Max Planck a résolu le mystère du rayonnement du corps noir
en décomposant son rayonnement électromagnétique en un grand nombre
d’oscillateurs individuels utilisant tous la même quantité d’énergie, très
faible mais non nulle, multipliée par leur fréquence. Il en a calculé la
valeur, qui, en s’additionnant reproduit de façon remarquable, la courbe de
rayonnement du corps noir mesurée expérimentalement.
Nota : la bonne formule de la masse de Planck est m = h / λ c avec λ = longueur d'onde. La fréquence f = 1/λ d'où m = fh /c; f est le nombre d'oscillations = nombre de particules, il faut diviser par f et nous obtenons m = h/c.
C’est
ce qui se produit avec les molécules des gaz composant l’atmosphère qui ont des vitesses et directoires aléatoires dont la
moyenne donne 1200km/h au niveau de la mer sous 1 atmosphère, qui peuvent faire
penser à la mécanique quantique, et qui transportent les quantités de mouvement
produites par le son à cette vitesse.
Il
ne reste plus qu'à remplir l'univers de ces corpuscules. Constituent-ils un
obstacle au mouvement des corps célestes ? Non, puisqu’ils les accompagnent, de
plus leur petitesse qui les rends indétectables, pour le moment, joue en leur
faveur.