Le terme gravitationnel

Comment la lumière se propage-t-elle dans le vide ?

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© Auteur PERIAT, T. : Le terme gravitationnel analysé à l’aune de la méthode extrinsèque, ISBN 978-2-36923-012-0, 31 mai 2021, 58 pages.

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 Pour faire suite à la discussion entamée sur les pages :

 

 

nous allons continuer à tenter de répondre à une drôle de question :

« Comment la lumière se propage- t-elle dans le vide ? »

Quand la balle de tennis rencontre un mur, elle rebondit. Cela tient au fait que le mur représente une barrière de potentiel infranchissable pour cet objet. Les molécules d’un gaz, même parfait, n’ont pas une vitesse unique et uniforme, sauf entre deux collisions ; elles ont une vitesse moyenne.

La vitesse de la lumière, quant à elle, ne peut pas dépasser une limite précise, c, valant environ trois cent mille kilomètres par seconde ; quoiqu’il arrive. Alors qu’on peut imaginer que les photons interfèrent entre eux (les ondes interfèrent), ces interférences agissent toujours de telle sorte que la vitesse c n’est jamais dépassée.

Tout se passe comme si le vide équivalait à une barrière de potentiel agissant dans l’espace des vitesses sans pour autant empêcher la propagation dans l’espace des positions spatio-temporelles. Comment ceci est-il possible ?

Certaines voitures récentes sont équipées de régulateurs de vitesses qui soulagent un peu leurs propriétaires du contrôle incessant à porter au tableau de bord. Les conducteurs traversant les immenses étendues américaines apprécient de dispositif. Tout porte à penser que les photons portent en eux ou au travers de leurs interactions un dispositif analogue, au détail près qu’aucun dépassement n’est admis.

Il ne s’agit ici que d’une comparaison faite à titre pédagogique mais sommes-nous actuellement bien certains de tout savoir sur de la nature de la lumière et de comprendre vraiment le mécanisme de sa propagation ? Une meilleure connaissance de ce mécanisme peut-il aider à décoder le mystère des superpositions des états quantiques ?

Le son se propage dans l’air et il existe une limite supérieure à cette vitesse que les avions à réaction franchissent en nous le signalant par un bruit assourdissant (le mur du son). La lumière se propage dans l’air et dans de nombreux matériels, y compris les milieux biologiques [01], ainsi que dans le vide. A chaque fois, il existe une limite supérieure à cette vitesse. Lorsqu’elle est dépassée dans les milieux matériels, l’effet Vavilov-Tcherenkov apparaît.

Il y a une exception remarquable à double titre dans la description de ces faits :

  • la vitesse de propagation de la lumière dans le vide ne peut pas être dépassée et il n’y a donc pas d’EVT dans le vide ;
  • le vide n’est pas un milieu matériel comme le démontrent parfaitement les expériences de Morley et Michelson [02], [03 ; annexe 9.A, pp. 335-339].

Une explication de cette anomalie est plus que bien venue.

Les réflexions de la théorie des produits tensoriels déformés.

La théorie des produits tensoriels (resp. : de Lie) déformés tente d’apporter un nouvel éclairage sur cette énigme.

Les premiers éléments en ont été découverts au cours de l’exploration de la notion d’élément de longueur.

Depuis de nombreuses années, la théorie considère que le terme gravitationnel caractérisant la formulation covariante des lois du mouvement joue forcément un rôle prépondérant dans la compréhension du phénomène de propagation.

Une étude récente d'une université danoise met de l'eau à mon moulin.

Je fais les constats suivants :

  • Les versions covariantes de ces lois peuvent être transformées en produits de Lie déformés (voir l’exemple consacré à l’équation de Klein Gordon et à son lien avec la loi de Lorentz).
  • Les décompositions les plus triviales de ces produits de Lie déformés peuvent à la fois être des dérivations intérieures et des représentations de spineurs d’E. Cartan (voir une fois encore l’analyse sur l’élément de longueur) :
  • Les décompositions non-triviales de ces produits de Lie déformés sont contrôlées par un déterminant stratégique qui, dans le cas des cubes vectorialisés, possède un formalisme absolument remarquable faisant intervenir le produit scalaire euclidien de deux vecteurs de E(3, C) en même temps qu’une combinaison linéaire de quatre produits vectoriels déformés,

 

Ces constats invitent à penser que :

  • Ce déterminant stratégique est un outil capable de décrire la propagation des ondes électromagnétiques planes, en particulier dans le vide.
  • Cette description fait intervenir quatre bi-vecteurs spatiaux, chacun d’eux étant déployé dans un des quatre sous-espaces de dimension trois d’un espace de dimension quatre.
  • Cette description peut se relier à un tétraèdre agissant dans l’espace-temps.

 

Pour aller plus loin sur ce sujet :

 

La lumière est-elle son propre propagateur ? Si oui, comment ?

La question peut paraître saugrenue mais elle ne l’est pas si nous poussons à fond le raisonnement induit par les conclusions des expériences de Morley et Michelson. La lumière se propage (C’est un fait indéniable) même en l’absence de milieu matériel.

La lumière semble donc être un média de l’information se propageant en l’absence de support permettant sa transmission. Tout se passe comme si elle se suffisait à elle-même, ce qui constitue en soi une énigme et un défi au bon sens.

Le bon sens pousse à trouver ce que les allemands appellent un « ersatz », un objet de substitution, à l’absence de milieu. Ce rôle revient en l’état actuel de nos connaissances aux champs.

Cette modification des termes du débat permet d’accepter l’idée que l’onde électromagnétique (la lumière) a des propriétés matérielles et qu’elle peut interférer avec les champs de gravitation. C’est d’ailleurs bien ce qui a été observé lors de l’éclipse du 29 mai 1919.

Mais pouvons-nous pour autant en déduire que la lumière se propage dans un champ de gravitation et que ce non-milieu matériel encore nommé « vide interstellaire » est simplement un champ de gravitation de taille cosmique ?

A priori, rien ne s’oppose à cette vision de la réalité à cause de l’universalité des champs de gravitation et de leur similitude avec les champs d’accélération (principe d’équivalence). A titre provisoire, la sémantique suivante semble donc recevable, acceptable :

« La lumière se propage dans un champ de gravitation ; il est le médiateur universel recherché ».

Comment expliquer l'inévitable dualité ?

Pour autant, la dualité onde-particule de la mécanique quantique [04] et l’interaction matière - champ de gravitation de la théorie de la relativité générale [05] ne font que modifier les termes du problème lié à la compréhension du mécanisme de propagation de la lumière.

Elles n’explicitent pas les détails de ce mécanisme puisque deux phénomènes au moins restent inexpliqués :

  • Comment la lumière interagit-elle avec les champs de gravitation (d’accélération) et pourquoi le mécanisme de cette interaction interdit-il de dépasser la valeur c ?
  • Puisque la lumière se propage aussi dans la matière et que toute matière génère des champs de gravitation, le mécanisme d’interaction qui aurait été décrit pour le vide peut-il s’extrapoler aux milieux matériels ou se comprendre comme un cas limite de ce qui se passe lorsque la densité volumique de matière devient infinitésimale ?

Ces questions peuvent être posées autrement :

  • La lumière étant elle-même une forme d’énergie, toute forme d’énergie pouvant être la source d’un champ de gravitation, les photons interagissent-ils avec eux-mêmes et avec un champ de gravitation externe à leur propre champ, comment ? Sont-ils leur propre médiateur ?
  • Quel processus régulateur contenu dans cette auto-interaction assure-t-il simultanément :
    • l’invariance de la vitesse de propagation [02],
    • la non-dépendance de cette vitesse vis-à-vis de l’énergie transportée dans le vide [06]
    • la non-perturbation de la géodésique du mouvement ?

 

A part les défis posés pour le millénium par l’Institut Clay [07], il n’y a pas de problème plus difficile à résoudre.

Pour aller plus loin :

La théorie de la question (E), alias TQE, propose cependant une réponse osée sur la page : « Lumine naturea ».

Bibliographie indicative.

[01] Jia, H.; Chen, B.; Li, D. Accurate Simulation of Light Propagation in Complex Skin Tissues Using an Improved Tetrahedron-Based Monte Carlo Method. Appl. Sci. 2021, 11, 2998. https://doi.org/10.3390/app11072998 Academic Editor: Bernhard Baumann Received: 27 February 2021 Accepted: 24 March 2021 Published: 26 March 2021 Publisher’s Note: MDPI stays neutral regarding jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations. Copyright: © 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https:// creativecommons.org/licenses/by/ 4.0/).

[02] Michelson A. and Morley E.: ‘On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether. Originally published in “The American Journal of Science”, N° 203 November 1887 (Editors James D. and Edward S. Dana; associated editors: Prof. A. Gray, J. P. Cooke, and J. Trowbridge, of Cambridge, Prof. H.A. Newton, and A. E. Verrill of New Haven; Prof. G. F. Barker of Philadelphia. Third series, Vol. XXXIV.- (Whole number, CXXXIV).

[03] Lennuier, R., Gal, P.-Y., Perrin, D. : Mécanique des particules, champs; collection U, © Librairie Armand Colin, Paris 1970, 363 pages.

[04] Cohen-Tanoudji, C., Diu B. et Lalöe F. : Mécanique quantique tome I ; collection ``Enseignement des sciences'', nouvelle édition revue, corrigée et augmentée de 1977, ISBN 2-7056-5733-9, v1, © 1973 Hermann Paris.

[05] Petropoulos, P. M. : Relativité générale, la gravitation en une leçon et demie, Conférence X–ENS–UPS de Physique Année 2017, 29 pages.

[06] Legrand F. : Ondes électromagnétiques dans un milieu dispersif ; document sous licence Creative Commons accessible sur Internet, 12 pages.

[07] Site de l’Institut Clay ; www.claymath.org.

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Date de dernière mise à jour : 21/08/2021