2 – Principes du mouvement
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Une théorie nouvelle a justement pour fonction d’innover : elle se heurte et s’oppose immédiatement au savoir en vigueur. On ne saurait donc nous reprocher de n’être pas en accord avec ce corpus de connaissances admis. Si ce savoir orthodoxe est considéré comme l’expression d’une vérité définitive et incontournable, à l’évidence cette théorie sera rejetée dès la lecture de ses premiers principes.
Les quatre principes a priori du mouvement
Qu’est-ce qu’un principe ? C’est une vérité première qui ne peut se déduire d’aucune autre mais qui permet de déduire toutes les autres. La validité d’un principe se mesure alors au nombre et l’étendue des vérités qui peuvent en être extraites. S’agissant de la science première qu’est la physique il faut nous demander sur quoi portent ses analyses, quelle est la spécificité de cette science. La physique traite traditionnellement du réel dans sa matérialité, c’est-à-dire des objets physiques individués et de leurs mouvements. Dés lors avant toute mesure, il importe de définir a priori ce qu’est le mouvement, à quelles conditions celui-ci est possible et quels objets physiques reconnus comme tels sont susceptibles de se mouvoir et de transmettre ce mouvement. Quatre principes peuvent être posés dont il faudra montrer leur nécessité et en déduire toutes les vérités qu’ils impliquent:
1- Le mouvement d’un corps à une vitesse infinie est impossible
Une vitesse infinie rend impossible toute définition du mouvement puisqu’il suppose une énergie infinie, l’impossibilité de sa mesure car cet objet serait insaisissable et, à supposer un univers sphérique, il reviendrait instantanément à son point de départ de sorte que vitesse infinie et immobilité absolue seraient confondues.
Pour fonder le principe du mouvement, il faut nécessairement poser une limite à la vitesse des corps. Si par ailleurs cette limite existe, on ne saurait la dépasser, quelle que soit l’énergie utilisée et quel que soit le mouvement antérieur de ce corps. On conclura qu’on ne peut additionner une quantité de mouvement supplémentaire à un corps qui atteint cette vitesse limite.
Cette vitesse parce que limite, doit être par définition unique et avoir une valeur constante puisqu’on ne saurait rencontrer différentes vitesses limites variables car l’une d’entre elles, la plus élevée, sera celle-là justement recherchée.
Cette limite doit s’imposer en tous lieux de l’univers ce qui suppose que celui-ci soit homogène car résultant de ses contraintes uniformes et de ses propriétés. On ne saurait en effet rencontrer de vitesse limite qui varierait selon les parties mitoyennes de l’univers, ce qui impliquerait à terme une nécessaire homogénéisation de ces univers. Une vitesse limite unique fonde donc le principe d’homogénéité et d’unicité de l’univers et réciproquement.
Cette limite doit apparaître comme identique à tous les observateurs quelque soient le lieu et la nature de leur mouvement.
Cette limite doit être prouvée expérimentalement. Il s’agira de déterminer quels sont les objets physiques susceptibles de l’atteindre et quelle est sa valeur.
Cette limite aujourd’hui mesurée est celle de la vitesse C de la lumière qu’aucun objet physique ne peut dépasser. Cependant, si cette limite a été expérimentalement vérifiée, tout autant qu’elle se justifie comme nécessaire pour poser le principe premier du mouvement, encore faut-il connaître les causes et les contraintes physiques qui, dans le réel, viennent effectivement rendre impossible l’illimité du mouvement et qui agissent consécutivement comme une résistance ultime à celui-ci. On ne peut en effet poser une limite sans connaître la CAUSE par définition externe qui interdit à un objet physique de dépasser cette limite.
Le point de vue choisi par les nouveaux principes de physique se situe sur un autre plan que celui de la relativité [1]: il ne s’agit pas de poser les conditions de la mesure du mouvement de sorte que celle-ci soit invariante quelle que soit la position de l’observateur, mais plus fondamentalement de se demander à quelles conditions le mouvement en tant que tel est possible.
[1] Voir critique de la masse relative d’Einstein en Annexe
En effet, il parait méthodologiquement souhaitable pour mesurer un mouvement de s’interroger préalablement sur sa nature: il s’agit donc de se positionner AVANT la relativité, avant même la mesure d’un mouvement.
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L’énoncé selon lequel la lumière se propage à une vitesse constante découle du succès de la théorie de Maxwell-Lorentz et des équations de l’électromagnétisme. Cette invariance pour être vérifiée , se devait d’être valable dans tous les systèmes d’inertie car si tel n’était pas le cas, elle serait dépendante de la position et de la vitesse de l’observateur et donc intrinséquement variable. La relativité postule cette invariance, et rend impossible l’application du théorème de l’addition des vitesses pour la lumière. Mais cette démonstration ne fonde nullement « dans le réel » ce phénomène constaté expérimentalement. En effet, si la lumière possède une vitesse constante – elle ne peut aller ni plus vite ni moins vite- il faut bien une CAUSE à ce phénomène et celle-ci ne peut être simplement mathématique, mais doit être recherchée soit dans les propriétés du photon, soit dans celles du milieu dans lequel il se déplace. Il en va de même pour fonder le principe d’une vitesse limite . Pour la relativité le « freinage » de la particule qui l’empèche d’atteindre C, est lié à l’augmentation de sa masse. Cette augmentation est proportionnelle à la vitesse, mais nous avons affaire à une élévation relative, c.a.d fictive de masse puisque celle-ci ne saurait être constatée pas tous les observateurs (la masse dite au repos reste invariable) En effet, une mesure effectuée à partir d’un référentiel se déplaçant à la même vitesse (et donc en repos relatif) ne pourrait indiquer une augmentation de cette masse. Par contre, un 3eme observateur considéré comme au repos constatera au contraire une élévation de celle-ci. Cette fiction relativiste est censée expliquer un effet physique bien réel: le blocage de la particule devant le mur infranchissable de la vitesse de la lumière. La théorie de la relativité affirme que l’auto-limitation de la vitesse des corpuscules a pour origine une augmentation relative de la masse proportionnelle à la vitesse selon les équations de Lorentz . Or puisque cette limite ne s’applique pas aux photons qui peuvent circuler à C, on en déduit qu’ils ont une « masse nulle ». Mais, qu’est ce qu’une masse nulle, une « non-masse » ? Comment un objet peut-il être défini par le fait de n’être pas autre chose ? Quelles seraient alors ces propriétés particulières du photon qui l’autorisent à se déplacer à cette unique condition de vitesse uniforme ? N’est-ce pas plutôt des propriétés spécifiques, distinctes de celles de la matière? Il s’agit alors d’établir un rapport de causalité entre les propriétés de cette « non-masse » et sa vitesse C uniforme.Il est nécessaire de se demander de quoi est composée cette « non-masse », cet « autre-que-la matière », qui existe sans exister comme objet matériel Par ailleurs, puisque sans masse, la moindre impulsion devrait communiquer à la particule de lumière une vitesse infinie car ne rencontrant aucune inertie. Il existe ainsi un « principe » de freinage du photon qui ne trouve aucune explication dans la relativité, même si cette limite a été vérifiée expérimentalement. Cette limite « dans le réel » ne saurait constituer seulement une impossibilité théorique consécutive aux postulats de la relativité, mais doit avoir une cause physique effective. |
Un photon n’ augmente pas sa vitesse qui est constante, mais son énergie peut s’élever graduellement. Pour la physique, un photon est un grain d’énergie. Mais qu’est-ce qu’un grain d’énergie ? Est-ce un objet physique réel possédant au moins un volume ?
2- Le mouvement d’un corps mû par une énergie infiniment petite est impossible.De même qu’on ne peut imaginer une vitesse infiniment grande, on ne peut concevoir une vitesse infiniment petite. Toute définition de l’inertie suppose posé un temps de l’action puisque l’inertie appréciée dans un temps ne le sera plus dans un temps plus long. Il ne serait plus possible de distinguer un corps inerte d’un corps animé d’un mouvement infiniment petit. Si une particule pouvait se mouvoir d’un angström une fois chaque milliard d’années, nous ne pourrions pas nous prononcer sur l’état de son mouvement ni opérer une mesure. Il est par ailleurs impossible de fractionner à l’infini une énergie pour étaler un mouvement selon une durée aussi longue. Il doit donc exister dans le réel une limite en deçà de laquelle aucune énergie ne saurait engendrer un mouvement.
De là il résulte que pour fonder une théorie du mouvement, nous devons encadrer celui-ci entre deux limites : celles du repos et du mouvement absolus. Cette limite inférieure est également à rechercher dans des phénomènes physiques observables et doit se présenter comme une constante (une limite doit être absolue et invariable pour tous les référentiels). Mais puisqu’il se rencontre une vitesse limite qui est celle de la lumière et une action minimale h, c’est qu’une résistance bien réelle interdit l’illimité de la vitesse et impose un état d’inertie fondamental. L’état de repos absolu est alors entièrement déductible de l’action minimale, ce qui implique que l’existence du premier mouvement s’origine dans un non-mouvement préalable. (Nous verrons et démontrerons que l’action minimale h s’applique à un « corps » de « masse » minimale qui est une onde électromagnétique). La notion de repos absolu est inconcevable dans le relativité puisque le mouvement concerne celui des corps dont aucun ne peut être considéré comme au repos: il n’y a donc pas de repère privilégié absolument au repos à partir duquel se mesure le mouvement. Celui-ci n’est reportable qu’à un seul invariant : celui de la vitesse de la lumière. Il est évident, selon la relativité, qu’aucune détermination du repos absolu n’est possible.Pourtant, une véritable théorie du mouvement exige que celui-ci soit encadré entre deux limites. Les nouveaux principes de physique, sans déjuger la relativité, se voit contrainte d’ouvrir un autre champ de recherche, de se situer sur un autre plan, pour accorder la théorie et le réel, pour fonder sur d’autres bases le nécessaire repos absolu. 3- Le mouvement d’un corps sans résistance est impossibleS’il ne se trouvait pas une résistance à l’origine du mouvement, nulle force ne serait requise pour mouvoir un corps. Une énergie infiniment petite suffirait pour propulser un corps selon une vitesse infiniment grande et cela dans un temps infiniment court sur une distance et un temps eux-mêmes infinis. Il serait indifférent à un corps d’être totalement au repos ou d’atteindre une vitesse illimitée Tout mouvement suppose une résistance qui dévoile, limite et mesure une force d’action. Toute résistance s’impose par définition à l’origine du mouvement.
Un mouvement dans l’espace vide sans résistance autre que gravitationnelle est donc impossible. Il devrait donc se trouver un autre type de résistance inertielle plus fondamental. Si un tel mouvement était possible, si un espace vide sans effectivité était concevable, aucune énergie ne serait requise pour passer d’un lieu à un autre et les notions de distance et de discontinuité perdraient toute signification : la matière serait totalement homogène et il n’y aurait même pas d’espace comme cadre pour accueillir cette matière absolument dense. Il faut bien que quelque chose sépare les corps, que les propriétés de l’espace interviennent dans la définition même du caractère discontinu de la matière. Il est nécessaire que l’espace lui-même comme cadre soit doté d’une certaine inertie qui va retenir le mouvement et l’empêcher d’être immédiatement infini. Pour la relativité, a résistance au mouvement infinie est le fait de la particule elle-même qui augmente sa masse relative qui tendrait vers l’infini aux approches de C. En effet, pour elle, l’espace n’a aucune réalité autonome. Il est le simple lieu de la mesure de la distance entre les corps, un cadre abstrait où la matière se positionne. L’espace ne peut »être » sans la matière d’où dérive certaines de ses propriétés comme par exemple d’être »le lieu » (abstrait) d’une courbure de l’espace-temps. » Support » de la mesure, il peut simplement être intégré dans le traitement mathématique du mouvement (voir critique de la masse relative en fin de page). D’autre part, concevoir l’espace comme « le lieu du vide » conduit à le considérer comme un non-être qui existe, ce qui est en raison inacceptable. C’est si vrai que la physique quantique n’a pas hésité à lui donner le statut de plus bas niveau d’énergie. Or ce vide qui contient de l’énergie doit bien contenir « quelque chose » que l’énergie a justement pour fonction de mettre en mouvement. Comme on le constate, il faut bien donner un statut de réalité à un objet physique dénommé « le vide » . 4- Le mouvement qui n’est pas celui d’un objet physique réel est impossibleUn objet physique se définit par sa substance constitutive, ses propriétés qui en découlent, son individuation comme objet isolable, ses forme et volume, son positionnement dans l’espace, son énergie propre. L’ensemble de ces objets ainsi définis constituent le réel sur lequel portent les observations et mesures de la science physique. Selon Kant, » tout objet quel qu’il soit est substance, tout objet quel qu’il soit a une cause et est lui-même cause d’autres choses. Tout objet quel qu’il soit a une réalité et il exclut ce qu’il n’est pas, et par là même il a des limites qui marquent son individualité. Si la notion d’objet est faite de telle manière que si on rencontre un quelque chose qui ne se laisse pas attribuer ces catégories il faut considérer que ce n’est pas un objet. Ce sont ces catégories ou ces conditions qui rendent l’expérience possible. »Si nous travaillons sur des objets physiques tels que les ondes et les photons, nous devons définir leur substance constitutive qui les distingue de la matière: ils doivent en conséquence remplir les conditions posées ci-dessus pour acquérir un véritable statut d’objet physique. Nous devons refuser d’accepter comme objet physique réel des êtres hypothétiques et/ou mathématiques qui ne sont ni isolables ni observables comme les particules virtuelles, la mer d’énergie négative, les quarks, etc. Seuls des objets physiques sont dotés des propriétés mécaniques de réception, conservation et transmission du mouvement. Un mouvement est celui d’un objet qui peut transmettre l’énergie de son mouvement à un autre objet. Consécutivement, il ne saurait y avoir déclenchement d’un mouvement à distance sans relation ni contact entre objets physiques. Il est donc impossible à des champs électromagnétiques, gravitationnels et nucléaires « abstraits » de tout support de pouvoir transmettre un mouvement. Ce qui est récusé ici, c’est la théorie des interactions s’effectuant au moyens de particules d’échanges dont la nature (photon, boson, graviton) dépend du type de force (EM, FF,FG). Il est en effet impossible de justifier mécaniquement comment un lien, une attache permanente entre deux particules (p,e) par exemple dans la liaison électromagnétique, peut s’effectuer par émission et réception de ces particules qualifiées de virtuelles. Ces propriétés de virtualités sont très exactement semblables à celles des anges: elles peuvent être imaginées mais par définition jamais montrées, puisque confinées dans la virtualité. De fait, cela revient à dire qu’un lien permanent se crée entre deux joueurs de ping-pong par l’intermédiaire de la balle qu’ils échangent.
Le mouvement des électrons internes de la barre produit une action à distance qui se « concrétise » par la présence mesurée d’un champ magnétique. Ce champ est donc effectif, réel, et se compose d’ondes EM. Les électrons suscitent ce champ, le mettent en mouvement par leur propre déplacement, mais ne produisent pas les ondes constitutifs de ce champ: ces ondes, ce champ, ne sortent pas du corps de la matière des électrons. Il faut donc bien qu’un objet physique quelconque soit mis en mouvement, qu’il soit extérieur et différent des électrons, qu’il existe antérieurement même à la présence et au déplacement de ces corpuscules. La relativité interdit la transmission instantanée d’un mouvement à distance mais n’explique pas comment un tel mouvement dans le vide peut se communiquer d’un corps à un autre. Il s’agit de respecter le principe fondamental de mécanique selon lequel un mouvement ne peut se transmettre que par contact entre substances. Si un tel effet à distance se produit, c’est bien qu’il existe une substance pour transmettre ce mouvement.
Conséquences de l’application des quatre principesS’il existe une énergie minimale à partir de laquelle un mouvement peut être initié, celle-ci ne peut être mesurée que sur un objet physique réel. Cette énergie minimale est celle que mesure la constante h de Planck. Elle nous indique à quelle condition d’énergie une onde EM est émise. |
Un mouvement sans résistance dans un espace vide autoriserait une vitesse infinie. |
Le mouvement est défini entre deux limites, celle d’une énergie minimale h et d’une vitesse limite C. Ces deux bornes encadrent le mouvement d’un même objet physique : l’onde électromagnétique. S’il est nécessaire d’user d’une énergie h pour susciter le mouvement d’une onde électromagnétique, c’est bien qu’une résistance opère car il ne saurait y avoir de mouvement sans résistance. Ici se pose la question de la cause inertielle de l’onde. Celle-ci ne saurait en effet avoir pour origine le rapport gravitationnel entre corps de matière et n’a donc pas en conséquence un « poids » relatif. Pourtant, il faut bien user de l’énergie pour la susciter, ce qui suppose de vaincre une résistance qui s’oppose à son mouvement. Indépendamment du problème de la nature substantielle de l’onde, il s’agit de déterminer « contre quoi » on doit user d’une énergie pour mettre en mouvement une onde. Si nous rencontrons une résistance aussi bien pour le déplacement des corps que pour susciter une onde magnétique, celle-ci ne peut se présenter que sous la forme d’un objet physique réel existant doté d’une substance propre et de propriétés remarquables. Mais cette substance agissant sur la matière et se manifestant sous forme d’ondes se doit d’être différente de la matière. De ce qui précède nous devons en conclure que le principe d’inertie en son fond ne relève pas des propriétés attachées à la matière. La cause première de l’inertie que nous recherchons ne peut être attribuée à la matière en propre. Il faut qu’elle soit initialement extérieure à celle-ci. Comme on ne saurait concevoir d’extériorité à la matière autre que l’espace, il faut donc que la cause première de l’inertie relève des propriétés particulières de l’ espace. Si par ailleurs, iI ne saurait y avoir transmission de l’énergie d’un mouvement sans contact entre substances réelles, alors il doit exister une substance différente de la matière qui oppose une résistance à la croissance sans limite de la vitesse des corps et qui autorise l’action à distance.
Ici, nous sommes en un point de rupture avec la relativité. Les propriétés et conditions du mouvement nous obligent à retourner aux notions d’espace absolu et plein. L’espace vide d’Einstein, simple lieu de positionnement des corps, n’ayant d’effectivité que par la présence des masses, ne permet pas de fonder une théorie générale du mouvement.Il doit donc exister une autre façon d’envisager le statut de l’espace et Einstein ne saurait avoir définitivement clos la réflexion sur le sujet. CRITIQUE DE LA NOTION DE MASSE RELATIVE D’EINSTEINL’idée la plus lumineuse, la « révélation » d’Einstein fut la découverte de l’équivalence entre la masse grave et la masse inerte ce qui revenait à ramener la force de gravitation à une force d’accélération classique. Aussi, la mesure de l’inertie d’une masse ne pouvait plus s’effectuer relativement à un référentiel absolu (l’espace) mais entre corps considérés en mouvement relatif. C’est le différentiel entre leurs mouvements respectif qui devient la mesure de leur inertie relative. Dès lors que leur masse physique (quantité de matière ou masse ou repos) reste invariable, c’est la différence de vitesse qui suscite chez l’une l’augmentation relative de la masse. Cet effet relativiste, , suscite pourtant un effet physique bien réel : le blocage de la particule devant le mur de la lumière qu’elle ne saurait franchir. Nous voudrions démontrer le caractère insatisfaisant et les limites des explications données par la relativité.
1 – La masse est une quantité de matière Q sur laquelle on va mesurer une force F (gravitationnelle) telle que QF = mi = 1kg. Il s’agit de la masse inerte (mi) qui représente un coefficient d’inertie ou de résistance à sa mise en mouvement. En faisant cette opération, on passe de la masse quantité de matière Q à la définition de la valeur de la masse inerte que nous désignerons par mi pour bien spécifier la présence qu’une quantité Q de matière. Cette masse inerte n’est pas absolue, mais relative au référentiel arbitraire choisi où est mesurée la force F. Elle pourra donc varier selon le champ de gravitation, mais la quantité Q étalon restera invariable A la distance d = 1 mètre où se mesure la valeur de la force de gravitation, nous avons une égalité entre la masse inerte mi et la masse cinétique (mc), qui se confondent ici. Si on accélère cette masse inerte mi reste invariable mais la masse cinétique va augmenter (Ec =mv²) et en quelque sorte surgir : les masses inerte mi et cinétique mc se séparent. Nous allons avoir une augmentation d’une quantité q qui va se transformer en masse cinétique sous l’action d’une accélération (v²) donnant la quantité cinétique qc soit :
mi+qc = mc. = Ec =1/2 mv² A noter : - q est utilisé pour exprimer une quantité d’énergie et doit être différencié de Q qui indique une quantité fixe de matière - On utilise l’égalité qc = v² en abandonnant la notion de vitesse et donc d’énergie afin de montrer que la masse « s’alourdie » d’une quantité q, qu’elle gagne donc en poids, car c’est sur ce phénomène de transfert énergie>poids que va jouer la relativité. Nous avons ici la définition de deux types de masse en une, toutes deux relatives au même référentiel : la masse inerte ou mi et la masse cinétique mc. Mais, nous rencontrons une première difficulté : on s’aperçoit que toute élévation de vitesse peut augmenter à l’infini la quantité qc d’énergie et donc la masse cinétique. A priori, rien n’empêche de donner à un corps dont la masse-matière Q n’augmente pas une vitesse infinie, la masse cinétique étant « constituée » d’énergie de mouvement elle peut s’élever et devenir de plus en plus « lourde ». Cependant nous sommes en contradiction avec le principe même du mouvement qui interdit une vitesse illimitée et au poids de la masse une valeur infinie. Il faut donc poser le principe d’une limite, d’une impossibilité, d’une résistance à ces infinités. 2 – C’est à ce stade qu’intervient la relativité dont l’une des ambitions est d’exprimer la nature de cet interdit à l’infinité de la vitesse. Comment procède Einstein ? Il nous démontre, qu’EN PLUS de la variation de la masse cinétique mc, nous devons tenir compte d’une augmentation relative de cette masse cinétique qui corresponde à une quantité relativiste qr dont la valeur est proportionnelle à la vitesse selon les équations de Lorentz :
Ce coefficient qr va fonctionner comme un principe de résistance pour empêcher une masse de matière (mi) de tendre vers une masse et vitesse infinies. Nous aurons donc l’invention d’une dernière et 3eme masse, la masse relativiste (mr), soit logiquement :
mr = mi+qc+qr (1)
Nous constatons immédiatement que cette définition de la masse relativiste n’a pas de sens physique. Dans le 2eme terme, les éléments quantitatifs qc et qr étant reliés par un rapport de proportionnalité, ils varient dans le même sens, toute augmentation de la vitesse se traduit à la fois par une élévation de qc et de qr. Mais la quantité qr est censée fonctionner comme une résistance au mouvement alors même qu’elle accroît la masse cinétique (mc) pour la transformer en masse relativiste (mr)
Car en effet, comment comprendre qr, le coefficient de Lorentz ? Comment comprendre également le fonctionnement de la masse relativiste par rapport à celui de la masse cinétique ? Pour la masse cinétique, toute augmentation de ∆ v de a vitesse se traduit intégralement par une élévation de celle-ci dans les mêmes proportions : E = mi.v². Mais pour la quantité qr de la masse relativiste, nous savons qu’il ne peut en être ainsi, elle ne contribue nullement à l’augmentation de la masse cinétique, ce qui supposerait une augmentation de la vitesse de celle-ci. Elle traduit le phénomène suivant : une partie de l’énergie de la vitesse ne peut se transformer intégralement en mouvement. Nous avons donc un même cause, l’augmentation de la vitesse, qui produit des effets ∆qc et ∆qr contradictoires.
3 – Comment Einstein va éviter cette incongruité physique ? Tout simplement en faisant basculer la quantité ∆qr non du côté de la masse cinétique (mc) mais de celui de la masse inerte (mi). Dans la relativité en effet nous avons :
Masse relativiste mr = mi+∆qr (2) Cette écriture simplifiée correspond à l’équation d’Einstein : M1 = m+(1-v²/c²)
Ce n’est donc pas la masse cinétique qui se transforme en masse relativiste par addition du coefficient de Lorentz mais la masse-matière mi qui va être augmentée pour être transformée en masse relativiste.
Or, il est impossible d’écrire l’équation (2). En effet, à quoi va corresponde l’augmentation de masse relativiste mr dans (2)? Nous additionnons deux quantités irréductibles l’une à l’autre. A une quantité de matière mi va être ajoutée une quantité qr, ce qui est impossible puisque mi est invariable : on ne peut créer de la masse-matière par le simple effet d’une accélération. La quantité relativiste qr n’a aucune réalité matérielle, elle doit donc relever de l’énergie cinétique et nous devons nécessairement la reporter du côté de la masse cinétique (1) mais en l’intégrant comme résistance soit :
Masse relativiste réelle : mr’ = mi+qc-qr (3)
Cette fois, la quantité qr fonctionne bien ici comme une résistance. Nous avons ainsi deux écritures de la masse relativiste, l’une liée à la masse-matière mi et l’autre à la masse cinétique mc. Or, cette dernière masse cinétique mc est contradictoire : la masse cinétique d’un côté augmente relativement à la vitesse et cette vitesse dans le même temps engendre une réduction d’une certaine quantité ∆qr. Sachant que nous avons deux masses et deux seules (mi, mc) il parait impossible de rajouter un 3eme type de masse, sauf à l’introduire dans l’un ou l’autre des deux termes, ce qui apparaît également impossible. En vérité, la relativité semble jouer sur ces deux types d’écriture, passant imperceptiblement de l’une à l’autre : l’augmentation de la masse relativiste ne pouvant se faire que du côté de la masse cinétique – puisque liée à l’énergie d’une augmentation de vitesse – mais l’écriture formelle n’est possible que du côté de la masse inerte invariable mi soit : mr = mi+∆qr. Tout se passe comme si la masse invariable mi s’élevait en « poids » et donc d’une énergie cinétique qui est prélevée sur la vitesse « réelle » et transférée de mc à mi
4 – Se pose alors la question de l’origine de cette quantité de Lorentz qui semble problématique. De quel phénomène physique réel relève-t-il ? Il semble extérieur tout à la fois aux masses inerte et cinétique mi et mc, puisque nous ne pouvons le placer dans l’une ou l’autre des masses. Einstein nous dit que l’augmentation illimitée de la masse cinétique mc est impossible puisqu’elle tendrait à l’infini. Il doit donc fonder le principe d’une vitesse limite de la matière. Il faut alors bien entendre le phénomène exprimé par cette quantité qr comme une résistance au mouvement. Et en effet, c’est bien ce qu’il fut déduit de son rôle puisqu’elle exprime la proportion dans laquelle une énergie ne peut se traduire intégralement en mouvement. Et quand cette proportion augmente au point d’aboutir à ce que plus aucune énergie supplémentaire n’engendre une élévation de vitesse, alors nous avons atteint un seuil de résistance qui est celui de la vitesse limite
On voit comment Einstein joue avec les deux types uniques de masse en introduisant un 3eme type, la masse relativiste, dont la quantité qr qui la fonde, peut aller indifféremment de l’une à l’autre. Il faut alors se demander quelle est l’origine de cette ambiguïté ? Cela est dû à la confusion initiale que nous signalions quant à la définition de la masse. En effet, la mesure du poids d’une masse est toujours la mesure d’une énergie et constitue son inertie, sa résistance au changement de son mouvement. De fait, quand un corps reçoit de l’énergie, il augmente son poids et donc sa résistance au mouvement. Mais sa masse inerte mi reste invariable, il n’y a pas d’élévation de quantité de matière, pas de transformation de l’énergie en masse. La masse ne peut varier que si on pose une quantité invariable susceptible de servir de base à la variation.
Or le poids-énergie d’une masse ne peut croître à l’infini et c’est cette croissance progressive de l’énergie qui va constituer pour Einstein une résistance à son propre mouvement, d’où la nécessité de recourir à la quantité qr de Lorentz pour fonder la vitesse limite de la masse-matière mi.
Mais cette énergie cinétique ne peut fonctionner SIMULTANEMENT, comme principe de mouvement et empêchement à celui-ci ; Une masse-matière invariable ne peut SIMULTANEMENT recevoir de l’énergie/mouvement et être celle qui limite son propre mouvement en transformant une fraction de cette énergie en résistance. Une énergie ne peut A LA FOIS augmenter une vitesse et ralentir celle-ci !
Mais passant outre à cette contradiction Einstein sait que seul l’interdit sur l’accroissement infini de la masse-matière mi peut justifier une vitesse limite. Cela explique pourquoi nous retrouvons la quantité qr de Lorentz du côte de la masse inerte mi alors même qu’il s’agit nullement d’une élévation réelle de masse-matière mais seulement fictive qui s’origine dans la masse cinétique mc. Mais c’est cette élévation fictive de la masse qui va produire un effet réel : le freinage du corps matériel.
5 – C’est ici qu’Einstein fait intervenir le rôle de l’observateur : cette augmentation de la quantité relativiste qr qui agit comme une résistance n’est pas absolue. Elle ne peut se mesurer qu’entre deux observateurs en mouvement relatif différentiel : deux observateurs se déplaçant à vitesse égale – et donc en repos relatif – ne pourront pas constater une augmentation relative de masse. Pourtant, ces deux observateurs aux approches de C ne verront pas leur vitesse augmentée et seront face à un « mur relativiste » de la vitesse limite. Leur masse relative respective n’aura pas augmentée et pourtant, quelque soit l’énergie employée, ils ne pourront plus accélérer. Aucun des d’eux ne pourra justifier l’existence d’une vitesse limite car il ne s’agit pas d’un absolu que chaque observateur peut expérimenter mais d’une observation RELATIVE: La fondation d’une vitesse limite dépend essentiellement de la position relative d’un observateur. Pour la relativité il ne peut y avoir une vitesse limite absolue « en soi » qui ne dépende pas de la position d’un observateur et qui représente une impossibilité physique réelle.
Il est ainsi capital que la masse relative demeure fictive, qu’elle ne corresponde à aucun phénomène strictement « matériel » mettant en jeu une quantité de matière. L’important pour la relativité était de trouver une CAUSE à la résistance d’un corps à une vitesse infinie, c’était de fonder, dans les mathématiques seulement, le principe d’interdiction de cette vitesse infinie, c’était de construire une nouvelle philosophie du mouvement dans un espace vide et non réactif. Toute porte à croire que cette ambiguïté dissimule un impensé véritable – la nature de cette résistance qui interdit une vitesse infinie – laquelle semble échapper à la théorie de la relativité.
2 - Les deux vaisseaux et le synchrotron
Deux observateurs A et B circulent dans un synchrotron géant dont un 3eme C détermine seulement la vitesse et un angle fixe d’incurvation de la trajectoire correspondant au rayon de l’appareil. Lorsque C les accélère A et B sont toujours en repos relatif mais sont contraints au fur et à mesure de corriger leur trajectoire manuellement sous peine de heurter la paroi du synchrotron. (C n’opère aucune correction, le champ EM est uniforme). Par ailleurs A et B constatent mutuellement une émission de rayonnements en provenance de leur vaisseau respectif alors même qu’ils sont toujours au repos relatif et n’ont aucun moyen de connaître leur vitesse.
La correction de trajectoire est transmise à C qui constate que celle-ci est proportionnelle à la vitesse et correspond bien aux enseignements de la relativité : le freinage est du à l’augmentation relative de la masse proportionnelle à la vitesse. Cette augmentation de la masse est relative uniquement à C puisque A et B sont mouvement par rapport à lui. Il n’y a pas d’augmentation de masse entre A et B puisque au repos relatif et pourtant ils sont contraints d’effectuer des corrections de trajectoire et de voir des rayonnements dont ils ne peuvent trouver aucune explication. Pour A et B, la mesure de leur inertie relative étant inchangée, tout se passe comme s’il ne se passait rien si on en croit la relativité.
Cette augmentation de masse censée expliquer le freinage des vaisseaux est totalement fictive ou plus exactement est liée uniquement à la mesure car la masse dite au repos reste invariante pour AB et C. Elle est fictive car elle ne correspond aucunement à une augmentation réelle de la masse-matière puisque supposée dans le référentiel de C mais pas dans celui entre A et B. Elle est fictive car elle dépend essentiellement de la position de l’observateur qui va mesurer le mouvement. Il faut alors différentier la mesure d’un mouvement, et donc d’une inertie relative, des phénomènes physiques réels que produit ce mouvement. S’il est vrai que la détermination de la valeur mesurée d’un mouvement suppose un rapport entre deux référentiels (on ne peut mesurer un mouvement en lui-même, dans l’absolu), les conséquences physiques qu’engendrent un mouvement ne sauraient être différentes selon le référentiel. Le freinage des vaisseaux (la correction de trajectoire, le rayonnement émis) n’est pas relatif à l’observateurs C mais se constatent effectivement par A et B. Il est donc impossible d’expliquer par la relativité à A et à B la cause du phénomène qu’ils observent. Il faut donc trouver une explication cohérente qui soit valable pour A.B et C ; Or manifestement la notion d’augmentation relative de la masse ne peut expliquer POURQUOI, il se produit une résistance au mouvement que l’on peut constater dans tous les référentiels
3 – Vitesse limite et rayonnements de freinageOn peut augmenter l’énergie cinétique mais pas la quantité de matière d’une particule. La masse-matière ne peut en aucune circonstance augmenter de façon proportionnelle à sa vitesse. Ce qui s’élève tout au contraire, c’est la résistance à son mouvement. De ce point de vue, la relativité restreinte a suscité une grave confusion. L’équivalence masse/énergie laisse à penser que l’énergie peut se transformer spontanément en matière sans conditions draconiennes de création.
De fait, toutes les particules chargées ont la propriété lorsqu’elles sont soumises à un champ électromagnétique accélérateur ou décélérateur, d’émettre un nombre indéterminé de photons : le phénomène porte le nom de rayonnement de freinage. L’énergie de ce rayonnement est proportionnelle à e²/m². Un électron rayonnera plus de 3 millions fois plus qu’un proton. La perte de l’énergie par ionisation précède celle par rayonnements. Il existe une énergie critique par laquelle les deux types de perte d’énergie sont égaux. Au-dessus de ce seuil critique, la perte par rayonnements est dominante.
Dans la théorie de la substance de l’espace, ces rayonnements signifient que la masse demeure invariable mais que l’énergie excédentaire de l’accélération est évacuée. Si la masse n’augmente pas alors la résistance à l’accélération demeure perceptible et il faut attribuer à une cause extérieure cette résistance au mouvement de la particule. Dès lors si aux vitesses relativistes, on constate un freinage de la particule qui ne peut transformer en vitesse toute l’énergie reçue, cela n’est pas dû à l’augmentation de sa masse mais à l’inertie opposée par la substance de l’espace. Cette hypothèse permet d’expliquer l’origine des rayonnements de freinage. Ceux-ci ne seraient pas à rechercher dans une perte d’énergie de la particule – ce qui ne se comprendrait pas dans le cadre de la théorie d’Einstein – mais aux frottements du corps de matière sur la substance de l’espace;
Ainsi, sans quitter le registre de l’explication mécanique, on peut comprendre l’origine de la vitesse limite et la cause externe qui occasionne le freinage des corpuscules aux vitesses relativistes, ce qui est constatée quotidiennement dans les accélérateurs de particules
4 – Le rayonnement de fond de l’univers: un nouvel espace absolu pour la mesure ?rayonnements fossiles Selon la carte ci-dessous on a pu mesurer une vitesse du groupe local relativement au rayonnement de fond de l’univers, ce qui signifie qu’il serait possible de concevoir un nouveau type de référenciel absolu succédant à l’espace newtonien, à partir duquel on peut mesurer une vitesse sans se référer à celle de la lumière. |
5 – L’antenne relativiste
On peut comprendre qualitativement le rayonnement synchrotron en imaginant une « antenne relativiste »
Pendant un temps T déterminé, l’antenne émet un train d’onde composé d’un certain nombre de périodes. Ce train est localisé dans la zone de l’espace compris entre l’antenne et le « mur » situé à une distance égale à cT.
Imaginons que cette antenne se déplace à une vitesse v, comparable à celle, c, de la lumière. Elle vibre toujours à la même fréquence et, donc, le nombre de longueurs d’onde émises durant le temps T n’a pas varié. Le début du train se trouve nécessairement à la position de l’antenne et l’extrémité sur le « mur » puisque la vitesse de la lumière est restée égale à c dans le référentiel de l’observateur (hypothèse relativiste) : Donc le train est plus court et comme il contient autant de périodes, chacune est plus courte que précédemment. Lorsque la vitesse de l’antenne devient très proche de celle de la lumière, le train d’onde est littéralement « écrasé » sur le mur relativiste… et la longueur d’onde émise peut devenir arbitrairement petite. Elle dépend de la vitesse de l’antenne, laquelle va tendre asymptotiquement vers c lorsqu’on l’accélère. En pratique, cette antenne va être constituée de particules ultra-légères, tels des électrons, de manière à pouvoir les accélérer à des vitesses extrêmement proche de celle de la lumière (à 10-9 = 1/100000000 près !).
Lorsque la vitesse de l’antenne, v, s’approche de c : l/li devient très petit = 10-6 à 10-10 en pratique: On passe du centimètre à l’Angström !!
Ici, l’onde est compressée puisque le « mur relativiste » fait office de résistance. L’expérience constate la réalité d’un phénomène mais ne l’explique pas : il semble naturel, aller de soi, de rencontrer ce mur relativiste qui fonctionne comme une résistance. Quelle est sa cause, sa signification, comment un cortège d’ondes peut-il à la fois être en mouvement et résister à sa propre énergie qui l’actionne ? Comment, d’une façon plus générale, une action peut-elle résister à elle-même, agir et retenir dans le même temps à partir d’une même cause ? Il faut toujours l’intervention d’un agent extérieur pour expliquer une résistance au mouvement d’un objet physique. Seule l’hypothèse d’un espace plein qui résiste à tout mouvement en son sein peut nous faire comprendre la cause véritable de cette compression des ondes proportionnelle à la vitesse et l’origine de ce mur relativiste.