JC-Maxwell-revisité

De la nature des espaces-temps vides.

Le contexte historique.

 

Puisque la notion de propagateur

(voir la page dédiée et la discussion sur le terme gravitationnel)

a été esquissée, il est temps de discuter du « vide ».

Depuis l’expérience de Morley et Michelson – et surtout depuis l’analyse qui en a été faite et la conclusion qui en a été tirée (inconsistance de la notion d’éther), on désigne par « vide » l’ensemble des volumes de l’univers dans lesquels il ne serait pas possible de reconnaitre la présence d’une particule matérielle.

Bien que l’analyse de cette expérience historique ait constitué le point de départ de la relativité restreinte et donc un réel bond en avant de la pensée depuis la fin du dix neuvième siècle et bien qu’il soit hors de question de remettre en cause cette analyse, force est de reconnaître qu’elle sous-tend à la fois une représentation uniforme et homogène de ces volumes et à la fois une claire délimitation géographique des particules matérielles qui sont toutes les deux sans aucune mesure avec les images que la physique quantique livre de ces mêmes concepts.

En effet, en physique quantique, on ne parle pas du vide (comme s’il s’agissait d’un seul et unique objet ; par exemple comme s’il s’agissait d’un morceau d’or pur) mais des « états » (sous-entendu énergétiques) du vide.

Par ailleurs, l’interprétation probabiliste des particules élémentaires introduite par l’approche quantique interdit d’affirmer que l’une d’entre elles soit située quelque part autrement qu’en ajoutant l’information complémentaire : « avec un taux de probabilité de tant de % »… ce qui veut finalement dire qu’il existe une petite probabilité qu’elle n’y soit pas ! (On trouve d’ailleurs là l’origine du concept d’orbitale quand ladite particule est un électron sensé se trouver autour d’un noyau.)

L’approche quantique rend donc désuète la notion de surface bien délimitée attachée à, ou entourant, une particule. De sorte, qu’à l’extrême, en « descendant » mentalement dans l’échelle des longueurs vers la longueur dite de Planck, il redevient très présomptueux – avec une représentation classique de la nature – de faire le distinguo entre ce qui est vide et ce qui ne l’est pas.

La question des choix.

 

Dans un tel contexte, se pose une question à laquelle il devient difficile de répondre : elle consiste à savoir, voire à décider, de quoi on peut partir – ou sur quoi on peut encore s’appuyer -  pour construire une théorie dont l’essence intègre d’emblée les résultats relativistes et quantiques.

Dans les options qui doivent être prises on ne devrait pas négliger de s’attaquer à l’un des paradoxes les plus énervants de la physique actuelle : la divergence colossale entre deux estimations de l’énergie disponible dans le vide. L’une, relativiste, donnant un résultat proche de zéro et l’autre, quantique, donnant un nombre presque infini.

Le choix fait par théorie exposée sur ce site repose sur l’analyse des équations de J. C. Maxwell classiques écrites en dimension 3 lorsqu’on y introduit la problématique des produits vectoriels déformés et de leurs décompositions (triviales ou non).  

J'ai en effet démontré, dans le contexte parfaitement classique d’un vide de « J. C. Maxwell » – ce qui veut dire que le vide y est conçu comme un bain électromagnétique dépourvu de sources se répandant au sein d’une structure géométrique euclidienne tridimensionnelle - que l’usage des produits vectoriels décomposés trivialement dans le calcul de la dérivée partielle du vecteur de « Poynting », J, par rapport au temps permet de parvenir à une équation dynamique.

C’est-à-dire permet finalement de parvenir à une conclusion à priori contradictoire avec les circonstances qui ont permis de l’établir. Cette conclusion étant : « il existe une force par unité de volume ∂F/∂τ non nécessairement partout nulle ».

Ce résultat mathématique, un peu à l’instar de l’expérience de Morley et Michelson, trouve au départ son importance non pas tant dans ce qu’il démontre mais dans ce qu’il n’aurait pas du démontrer. En effet, dans un vide absolu euclidien tridimensionnel et classique, on ne s’attend pas à priori à pouvoir démontrer l’existence de la moindre potentialité de mouvement.

(1)

[e0. T2(o)(x, E). E + (1/m0). T2(o)(x, B). B] - Grad r + e0. (rot Y)/t

=

 (e0. m0. J)/t ; "Y

Or c’est pourtant ce que laisse deviner l’équation obtenue.

En effet, bien que la non-nullité de cette densité volumétrique de force repose sur l’existence de variations des champs électriques, E, et magnétiques, B, présents dans ce vide, on sait justement que ce vide de Maxwell permet l’existence de rayonnements électromagnétiques ; et on sait que l’intensité et l’orientation des champs vectoriels E et B qui y sont associés, varient périodiquement. Ainsi, sans faire le moindre calcul mais par un simple raisonnement logique on peut s’attendre à ce que la force prédite par cette approche impliquant les produits étendus soit en général et à un instant donné non nulle ; même s’il s’avérait au cours d’un calcul moyenné fait ultérieurement qu’elle s’annule sur une période.

On est donc poussé à admettre l’existence d’une activité dynamique sous-jacente dans le vide de Maxwell. Par extrapolation de la pensée : on admet assez aisément qu’il en est de même dans le vide quadridimensionnel de la relativité générale.

Il en découle immédiatement une question complémentaire et plus pointue : celle qui consiste à savoir ce qui subit cette force et comment celle-ci se manifeste.

Avant d’esquisser une réponse à ce qui doit être compris comme une des questions les plus difficiles de la physique du vingt et unième siècle, je ferai quelques remarques dont l’essence aidera peut-être à trouver des éléments de réponse ; à suivre ...

Démonstration.

Voir la démonstration sur le site de dépôt Zenodo.org (lien externe). 

Merci de citer ce document comme suit :

PERIAT Thierry. (2019, November 17). Particules idéales, vides de Maxwell et cordes élastiques classiques (Version 05 octobre 2018). Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.3544733.

Document ISBN 978-2-36923-140-0 / EAN 9782369231400.

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Date de dernière mise à jour : 31/07/2021