Pourquoi considère-t-on la gravité comme une force?

[Yorffoeg]

Bonjour,

La question est dans le titre, depuis la relativité générale on défini la gravité comme une conséquence de la courbure de l'espace-temps et non comme une force en soi, cela signifiant que tout objet se déplace sur une géodésique de manière parfaitement droite, mais que cette géodésique elle-même est courbée dans l'espace-temps donnant l'impression que cet objet "tombe" sur un autre, créant l'illusion de la gravité.
Si je ne me suis pas trompé, pourquoi donc place-t-on la gravité dans les 4 forces de l'univers au milieu de la nucléaire forte, la nucléaire faible et l'électromagnétisme, qui sont des forces "réelles"? De la même manière, pourquoi cherche-t-on l'existence de "particules de gravité" (gravitons), ou pourquoi essaie-t-on de quantifier la gravité pour donner une théorie du tout, si la gravité en tant que force n'est qu'une illusion?

Merci
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[phys4]

Bonjour,

Pour les théorie des interactions, il faut prendre le mot force au sens le plus large. Ainsi un champ créant une interaction est qualifié du mot "force" alors qu'il n'est pas possible de lui associer un vecteur du type force au sens mécanique.
Dans l'usage courant, il existe d'autres forces fictives comme la force centrifuge : dans un système tournant, les objets sont bien soumis une force appliquée par leur support.
La gravitation se traduit par une force uniquement parce que nous prenons comme référentiel un support lié à la Terre.

[Amanuensis]

Quasi doublon d'une discussion très récente, http://forums.futura-sciences.com/ph...-nest-une.html

[Amanuensis]

Si je ne me suis pas trompé, pourquoi donc place-t-on la gravité dans les 4 forces de l'univers au milieu de la nucléaire forte, la nucléaire faible et l'électromagnétisme, qui sont des forces "réelles"? (...) , ou pourquoi essaie-t-on de quantifier la gravité pour donner une théorie du tout, si la gravité en tant que force n'est qu'une illusion?

Une physique qui ne traiterait pas de la gravitation serait assez limitée...

De la même manière, pourquoi cherche-t-on l'existence de "particules de gravité" (gravitons)

Parce que si la force de gravitation peut faire objet de débat, les effets au second ordre (tenseur d'ordre 2), plus connus sous la notion de "effets de marée", sont tout ce qu'il a de plus "réels". Le graviton est lié à ces effets-là.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Andrei2010]

Le graviton est lié à ces effets-là.

Ah bon, on a découvert le graviton, c'est confirmé ?
Kissékiladécouver ? Kissékivasfer le Prix Nobel ? Toi ?

[invite06459106]

Ah bon, on a découvert le graviton, c'est confirmé ?

Non, mais cela ne change strictement rien à ce qui a été dit...

[ordage]

les effets au second ordre (tenseur d'ordre 2), plus connus sous la notion de "effets de marée", sont tout ce qu'il a de plus "réels". Le graviton est lié à ces effets-là.

Salut
Les effets de marée sont bien physiques, ils sont décrits par le tenseur de Weyl dans le vide.
Par contre, je ne vois pas le lien avec le graviton qui serait le boson associé aux ondes gravitationnelles dans une (future) théorie quantifiée.
Par exemple dans une solution statique comme l'espace-temps de Schwarzschild il n'y a pas d'émission d'ondes gravitationnelles, à ma connaissance, mais le tenseur de Weyl décrit, en tout point, l'effet de marée qui est bien présent.
Peux-tu préciser ce que tu voulais dire?
Cordialement

[Amanuensis]

Wiki:

If it exists, the graviton is expected to be massless (because the gravitational force appears to have unlimited range) and must be a spin-2 boson. The spin follows from the fact that the source of gravitation is the stress–energy tensor, a second-order tensor (compared to electromagnetism's spin-1 photon, the source of which is the four-current, a first-order tensor).

[Amanuensis]

PS: C'est juste un exemple. On peut faire tout un jeu de similarités entre "1" pour l'e.m., et "2" pour la gravitation. Et la force, parce qu'étant un "vecteur", est dans l'orbite du "1", raison pour laquelle voir la force de gravitation comme une "vraie force" est source de débat (voir l'autre fil). Voir la gravitation comme une "interaction d'ordre 2" (concept inventé) permet de sortir du débat: oui, la gravitation est une interaction (avec médiatisation par le champ de courbure, et faisant apparaître des oscillations modélisées par les ondes gravitationnelles, elles-mêmes éventuellement quantifiées en gravitons), non elle ne se présente pas (sous-entendu, de manière covariante) comme une "vraie force".

[ordage]

Wiki:

If it exists, the graviton is expected to be massless (because the gravitational force appears to have unlimited range) and must be a spin-2 boson. The spin follows from the fact that the source of gravitation is the stress–energy tensor, a second-order tensor (compared to electromagnetism's spin-1 photon, the source of which is the four-current, a first-order tensor).

Salut

Ces propriétés sont liées aux ondes gravitationnelles, qui correspondent aux variations d'un champ tensoriel d'où le spin de 2.
La masse nulle est effectivement liée à la portée réputée infinie.


Ces ondes correspondent à la variation du moment quadrupolaire, mais cela c'est lié au fait qu'il y a qu'un seul type de "charge" en gravitation à la différence de l'électromagnétisme (+ -) où c'est la variation du champ dipolaire qui génère les ondes électromagnétiques.

Mais la gravitation, elle même, qui est régie par l'équation d'Einstein (EE), ne se propage pas: elle est définie par l'EE).

C'est un point un peu délicat qui est éclairé quand on regarde de près l'équation d'Einstein qui est une équation algébrique entre tenseurs, où ne figure explicitement que des tenseurs du deuxième ordre et où par exemple le tenseur de Weyl ne figure pas. On peut cependant introduire le tenseur de Weyl en utilisant l'identité de Bianchi et montrer qu'il est effectivement contraint par l'EE mais pas sous la forme d'une équation algébrique mais d'une équation différentielle (qui s'apparente alors à une propagation d'une onde). cf Carroll space and geometry (2003) p. 169-170, par exemple.
Cordialement


Cordialement

[Amanuensis]

Certes. Et alors?

[Andrei2010]

Ordage, tu devrais intervenir plus souvent ! En cette période de vacances estivales, les vrais scientifiques et bons vulgarisateurs se font rares sur le forum...



J'ai failli oublier ; pour éviter les efforts inutiles à l'un de nos colistiers :

didier941751
Re : Pourquoi considère-t-on la gravité comme une force?
Cet utilisateur est sur votre liste d'ignorés.

[Amanuensis]

Je réitère ma question pour Ordage: quelle est la portée du point sur la discussion?

[Andrei2010]

Tout est dit dans le message #10, et ce, d'une manière parfaitement claire pour qui veut comprendre.

[invite06459106]

J'ai failli oublier ; pour éviter les efforts inutiles à l'un de nos colistiers

Tu n'es pas le seul lecteur..

Tout est dit dans le message #10, et ce, d'une manière parfaitement claire pour qui veut comprendre.

Serait marrant d'avoir ta traduction du post d'Ordage, qui t'apparaît clair car tu as sûrement déjà de "bonnes" connaissances en RG et donc traduire ne devrait pas te poser de problème...( heureusement que tu m'as blacklister, ça t'évitera de répondre).

[ordage]

Je réitère ma question pour Ordage: quelle est la portée du point sur la discussion?

Salut

Puisqu'on s'interroge sur la nature de la gravitation, dans un souci de clarification, j'avais réagi au rapprochement que tu faisais entre "graviton" (particule aujourd'hui hypothétique mais qui serait associée à une théorie qui quantifierait les ondes gravitationnelles) et effet de marée associée au champ gravitationnel ( qui existe même lorsqu'il n'y a pas d'ondes gravitationnelles) pour montrer en argumentant qu'il ne faut pas faire de confusion entre les deux.
Tu ne vois pas l'intérêt de mon post, dont acte, je n'ai pas l'intention de polémiquer, mais même si je te réponds à ton post, le message ne s'adresse pas qu'à toi, car ce forum est public et peut-être que d'autres peuvent y trouver quelque intérêt, du moins c'est l'esprit.

Cordialement

[Amanuensis]

Puisqu'on s'interroge sur la nature de la gravitation, dans un souci de clarification, j'avais réagi au rapprochement que tu faisais entre "graviton" (particule aujourd'hui hypothétique mais qui serait associée à une théorie qui quantifierait les ondes gravitationnelles) et effet de marée associée au champ gravitationnel ( qui existe même lorsqu'il n'y a pas d'ondes gravitationnelles) pour montrer en argumentant qu'il ne faut pas faire de confusion entre les deux.

Je ne vois pas où serait la confusion. Le photon, quantum, est bien à rapprocher d'une onde. Et l'attraction électro-magnétique existe même lorsqu'il n'y a pas d'onde électro-magnétique. Le parallèle me semble clair, et si on pense que c'est une confusion pour le graviton, alors on devrait penser que c'est une confusion aussi dans le domaine électromagnétique.

Et si quelqu'un cherche une polémique, ce n'est pas moi. Le message #7 demandait de préciser mon discours, je l'ai fait. La polémique commence avec l'agression apparente message #10, à laquelle je n'ai répondu que par une relance amenant à confirmer s'il y avait agression ou non, et cela a été confirmé par cette attaque en "confusion".

Si l'intention de polémiquer a disparu, tant mieux.

le message ne s'adresse pas qu'à toi, car ce forum est public et peut-être que d'autres peuvent y trouver quelque intérêt, du moins c'est l'esprit.

Vous pensez que pour les miens c'est différent?

[Andrei2010]

Je ne vois pas ce qu'il peut y avoir d'agressif ou polémique dans le message #10. Se sentir agressé par un apport de détails pointus et par une explication très compétente ?

De quoi rallonger d'un cran ma liste des ignorés.

[ordage]

[QUOTE=Amanuensis;5654269] Le photon, quantum, est bien à rapprocher d'une onde. Et l'attraction électro-magnétique existe même lorsqu'il n'y a pas d'onde électro-magnétique. Le parallèle me semble clair, et si on pense que c'est une confusion pour le graviton, alors on devrait penser que c'est une confusion aussi dans le domaine électromagnétique.

/QUOTE]
Salut
Si on s'intéresse, comme tu le suggère à la dynamique de la matière chargée électriquement, tu vas, comme en RG, avoir à définir 2 champs différents en théorie des champs.

Sans rentrer dans les détails, en général on commence par le champ associé à la matière, de manière fondamentale aux particules (chargées électriquement dans notre cas), puisque sans matière chargée pas d'électromagnétisme.
On définit donc une fonction d'onde associée à la particule (un électron par exemple) puis pour décrire la "dynamique" de cette particule, on définit un lagrangien qui va dépendre de cette fonction d'onde et dont la forme, qui fait intervenir entre autres des dérivées partielles de cette fonction d'onde, va dépendre évidemment de la particule, en particulier de son spin. On va qualifier ce champ de champ fermionique dans le cas d'un fermion (électronique dans le cas de l'électron).
A ce stade pas de champ électromagnétique. Une particule isolée chargée qui serait au repos par rapport à un observateur, ferait qu'il verrait un champ statique et on n'aurait besoin que de ce champ pour décrire la situation qui, reconnaissons le, est totalement sans intérêt car il ne se passe rien.

Pour la rendre intéressante il faut qu'il puisse décrire une situation où il se passe quelque chose (une dynamique). Comment ce lagrangien va-t-il se comporter si par exemple je veux faire un changement de la phase (de la fonction d'onde) qui n'est n'est pas le même en tout point (on parle de changement de jauge). En général le lagrangien n'est pas invariant du fait de la présence de dérivées partielles dans sa forme.
Si on veut imposer qu'il soit invariant pour que la théorie soit ce qu'on appelle une "Théorie de jauge" ce qui aura comme conséquence, par exemple, la conservation de la charge électrique, alors il faut remplacer l'opérateur dérivée partielle par une dérivée plus complexe qu'on appelle "dérivée de jauge",( très analogue à la dérivée covariante de la RG), où on va être amené à introduire un nouveau champ, satisfaisant à certaines propriétés, dont l'expression, dans la dérivée de jauge, est précisément le potentiel du champ électromagnétique.

Cette dérivée de jauge décrit, en fait, le couplage entre le champ de matière fermionique, (par exemple, car ceci est valable pour tous les types de particules chargées), et le champ électromagnétique (interaction de type bosonique-photon). Ceci est similaire à la dérivée covariante de la RG qui va décrire un couplage de la dérivée d'un champ avec la courbure de l'espace-temps représentée par les symboles de Christoffel.

Cette manière d'introduire l'électrodynamique quantique est instructive car on n'a pas besoin d'introduire l'électromagnétisme arbitrairement puisqu'il résulte de contraintes (symétrie de jauge associée au groupe U(1)) qu'on impose.

Pour revenir au monde macroscopique, un TN électriquement chargé de Reisner-Nordström a une charge électrique; mais il ne rayonne pas, idem pour un TN de Kerr-Newmann qui a lui un moment magnétique. Ce sont des solution statiques ou stationnaires où l'état du système (l'espace-temps) ne change pas, donc pas d'ondes gravitationnelles ni électromagnétiques

Cordialement

[Amanuensis]

Si on s'intéresse, comme tu le suggère à la dynamique de la matière chargée électriquement

Malheureusement ce n'est pas le cas.

Le texte est intéressant, c'est savant et tout et tout, plein d'allusions à des sujets qui font bien (trous noirs par exemple).

Mon problème est que je ne vois pas en quoi cela s'articule avec ce que je présente, si cela vise à montrer une contradiction, ou à amener un complément "allant avec". Apparemment, c'est juste "à côté", ce qui ne me gène pas en soi.

Ce qui gène est que, si c'est un nouveau sujet, nul besoin de me citer. Pire, si c'est un nouveau sujet, me citer devient fort désagréable, un procédé rhétorique dont le but est à analyser (et je n'ai pas de raison de ne pas chercher à l'analyser, ce qui inclut la pure hostilité comme hypothèse).

Bref, serait-il possible que soit présentée une reformulation (correcte) du point que j'avance, de manière à vérifier comment s'articulent les discours? Le message précédent commence d'entrée par une reformulation non seulement très très partielle, mais aussi fausse, au sens où je ne reconnais pas ce que j'avance.

(Ce procédé rhétorique s'apparente au sophisme de l'épouvantail: on cherche à faire interpréter incorrectement l'argument qu'on oppose, de manière à apparemment le "contrer", alors que n'est contrée que l'argument réécrit à la bonne sauce.)

[mach3]

Moi non plus je ne vois pas bien le rapport avec la choucroute...

L'analogie est pourtant claire.

On a d'un coté l'électromagnétisme qui traite d'une manière générale des interactions entre particules chargées peu importe leurs mouvement et peu importe le mouvement de l'observateur. En particulier, les perturbations du champ se propagent à la vitesse c et sont les ondes électromagnétiques. Si on quantifie cette interaction, on obtient la QED où l'interaction entre particules chargées est modélisée par l'échange de photon virtuels et le rayonnement electromagnétique par un flux de photons réels.

De l'autre on a la relativité générale qui traite d'une manière générale des interactions entre particules massives peu importe leurs mouvement et peu importe le mouvement de l'observateur. En particulier, les perturbations du champ se propagent à la vitesse c et sont les ondes gravitationnelle. Si on quantifie cette interaction, on devrait obtenir une théorie de gravitation quantique où l'interaction entre particules massive est modélisée par l'échange de gravitons virtuels et le rayonnement gravitationnel par un flux de gravitons réels.
Mais attention nuance (de ce que je comprends), le graviton n'interviendrait pas dans le fait que les corps massifs s'attirent, mais dans les forces de marées que subissent les corps.

Cela ne veut pas dire que l'existence du graviton est démontrée ni même qu'il existe ou non. Par contre bon nombre des théories candidates à l'unification TQC/RG supposent l'existence du graviton et postulent pour lui une masse nulle et un spin 2.

Je ne comprends pas la polémique qui s'est déclenchée.

m@ch3