Ether et relativité générale

[spi100]

Il faut bien comprendre la démarche théorique de l'époque. Les physiciens cherchent à unifier electro-magnétisme et gravité. La théorie de l'élasticité, en postulant certains tenseurs de contraintes, permet de trouver des lois en 1/r^2. Il semblait normal de supposer que l'univers soit décrit par un tel tenseur: en appliquant les lois de l'elasticité, EM et gravité devaient naturellement émerger. D'où l'idée d'une sorte de substrat pour justifier l'existence physique de ce tenseur. Einstein a montré que l'existence de ce tenseur pouvait se justifier en reconsidérant la notion d'espace-temps, sans invoquer de substrat "matériel". Il n'en reste pas moins que la RG est une sorte de théorie de l'elasticité, et il me parait assez normal qu'il l'explique de ce point de vue à ses contemporains.

[chaverondier]

En fait je me suis un peu embrouillé... il me semblait juste que la Relativité restreinte abandonnait l'idée d'ether.

C'est un peu difficile d'abandonner une notion d'éther qui n'a jamais été vraiment définie de façon rigoureuse lorsqu'elle a été débattue.

Ce n'est pas la théorie mathématique de la relativité qui rejette la métaphore de l'éther, c'est la vulgarisation de la notion de boost-invariance relativiste qui utilise le rejet de la métaphore de l'éther pour faire bien comprendre qu'en relativité un observateur ne peut pas mesurer sa vitesse par rapport à un milieu de propagation des ondes (ce n'est pas la même chose).

Dire "qu'il n'y a pas d'éther" devrait être traduit plus correctement par : "toute possibilité de mesurer la vitesse d'un observateur en mouvement inertiel par rapport à un milieu de propagation des ondes rentre en conflit avec le principe de relativité du mouvement". Le neutrino (et même le neutron d'ailleurs) est resté longtemps indétectable. Ca ne l'empêche pas d'exister quand même.

D'ailleurs la violation de symétrie P et celle de symétrie T par la désintégration du Kaon neutre font que l'espace-temps de Minkowski est déjà trop symétrique, (même en prenant la peine d'assouplir la symétrie globale des lois de la physique vis à vis des actions du groupe de Poincaré en symétrie locale pour pouvoir faire rentrer la gravitation dans un espace-temps).

Il ne faut donc pas attribuer au rejet de l'éther un caratère de vérité mathématique qu'il ne peut pas avoir. On pourra toujours chercher un théorème démontrant l'incompatibilité de l'éther avec la Relativité Restreinte en n'en trouvera pas (et pour cause puisqu'il y a compatibilité). Par contre, on peut démonter l'incompatibilité d'un éther (formalisé correctement) avec la Relativité Galiléenne.

L'éther n'a été mieux formalisé que récemment (par des personnes telles que Logunov par exemple en appelant ça modèle gravitationnel à deux métriques). C'est donc seulement maintenant qu'il devient possible d'attribuer une valeur mathématique à l'acceptation ou au rejet de ce type de modèle (1) (2).

L'éther dit luminifère n'était pas vraiment un modèle, mais une métaphore qui mélangeait l'hypothèse de l'éther avec la relativité Galiléenne (avec laquelle il est incompatible). La métaphore d'un milieu de propagation des ondes marche d'ailleurs très convenablement y compris du point de vue de l'indétectabilité du mouvement, indétectabilité qu'elle explique assez naturellement à condition de prendre en compte le fait que toutes les "particules" sont des ondes et pas seulement les bosons (c'est à dire à condition de ne pas rajouter l'hypothèse d'invariance des longueurs et des durées par changement de référentiel inertiel propre à la Relativité Galiléenne).

Par contre, les modèles mathématiques de l'éther restent compatibles bien plus naturellement avec la non localité quantique et ce sans avoir à recourir à des notions révolutionnaires comme des corrélations sans cause commune et sans avoir à préter un caractère de loi fondamentale de la nature à une théorie des probabilités complètement nouvelle (censée permettre de ne pas appeler la Non localité quantique par son nom).

Maintenant, l'éther (quels que soient les détails mathématiques précis du modèle que l'on met derrière) peut-il (un peu comme les ampériens d'Ampère par exemple) être plus qu'une simple métaphore ou encore plus qu'un cadre de modélisation commode (voir naturel). Autrement dit, un cadre géométrique tolérant des violations éventuelles de boost-invariance s'avérera-t-il tôt ou tard un cadre géométrique mieux adapté à la modélisation de la non localité quantique ?

C'est une question sur laquelle les opinions divergent. Pour l'instant l'opinion majoritaire semble être d'attribuer au principe de relativité du mouvement le caractère de symétrie fondamentale, universellement applicable à tous les phénomènes physiques sans exception et non celui d'émergence macroscopique statistique. L'avenir nous dira probablement si c'est la bonne hypothèse.

Par ailleurs, si l'on veut à tout prix voir l'éther comme une structure matérielle (3), lui attribuer des propriétés n'est pas vraiment un problème. Il y a un certain nombre de propiétés physiques qui existent "comme ça" et seront surement ravies d'apprendre que finalement elles sont les propriétés de quelque chose (la vitesse de propagation des 4 interactions, la constante diélectrique du vide, la longueur de Planck, etc, etc...)

Bernard Chaverondier

(1) Avant ça n'en était pas un.

(2) Encore que les écarts prédictifs entre Relativité Générale et théorie de Logunov de la gravitation sont si petits que ce n'est pas demain la veille qu'on pourra trancher. Toutefois dans la théorie de Logunov de la gravitation, par exemple, il n'y a ni singularité Bigbang, ni singularité centrale des trous noirs.

(3) Je ne suis pas sûr que cette question soit aussi importante que les considérations purement géométriques que l'on peut associer à une notion d'éther un peu mieux formalisée.

[Rincevent]

Dire "qu'il n'y a pas d'éther" devrait être traduit plus correctement par : "toute possibilité de mesurer la vitesse d'un observateur en mouvement inertiel par rapport à un milieu de propagation des ondes rentre en conflit avec le principe de relativité du mouvement".

On ne dit pas "il n'y a pas d'éther", mais "l'hypothèse de l'existence de l'éther est une hypothèse superflue". Et on fait suivre cela du principe du rasoir d'Ockham. Par ailleurs, quand vous dites qu'on ne peut pas mesurer sa vitesse par rapport à un milieu de propagation, ce n'est vrai que pour une onde se propageant à la vitesse invariante c.

Le neutrino (et même le neutron d'ailleurs) est resté longtemps indétectable. Ca ne l'empêche pas d'exister quand même.

dans les deux cas ces "choses" avaient des effets prédits et mesurés avant leur détection directe. Pour l'éther c'est différent en ce sens où il n'y a eu aucun effet mesuré (pas de vent d'éther). Quant à la coutume qui est de garder le même mot pour parler de chose qui n'ont que très très peu à voir du point de vue physique, elle me semble assez malvenue...

Il ne faut donc pas attribuer au rejet de l'éther un caratère de vérité mathématique qu'il ne peut pas avoir.

certes, mais si vous cherchez bien, vous ne trouverez pas non plus de preuve mathématique que la théorie du nounours vert autrefois proposée par Deep sur ce forum n'est pas valable. Encore une fois il s'agit du principe du rasoir d'Ockham: "ce qui n'est pas nécessaire à une théorie n'existe pas". Après, on est tous d'accord que dans cette phrase le mot "existe" est bourré de préjugés et d'a priori et absolument pas défini de manière non-ambigue.

[chaverondier]

certes, mais si vous cherchez bien, vous ne trouverez pas non plus de preuve mathématique que la théorie du nounours vert autrefois proposée par Deep sur ce forum n'est pas valable. Encore une fois il s'agit du principe du rasoir d'Ockham: "ce qui n'est pas nécessaire à une théorie n'existe pas".

La question est donc celle-ci (par analogie), l'atome était-il nécessaire à l'explication du mouvement Brownien ? La réponse est non : l'hypothèse d'un hasard fondamental gouvernant la dynamique du mouvement Brownien des grains de pollen en solution suffisait, d'autant que ces mouvements étaient tout petits.

Cette hypothèse avait-elle un peu plus de raison physique d'être avancée et donc étudiée que celle du nounours vert de Mtheory ? Avant même de disposer de prédictions vérifiées basées sur un modèle admettant l'hypothèse atomique (et leur agitation thermique), la réponse est oui, sur la base de l'hypothèse (jusqu'alors très bien vérifiée) selon laquelle les effets ont des causes.

La nécessité d'une hypothèse dépend des principes physiques auquel on accorde foi. On est parfois amené à postuler l'existence d'objets que l'on observe pas directement (les germes microbiens, les ampériens, les atomes, le neutron, le neutrino...) sur la base de principes physiques que l'on croit valides en raison de leurs nombreuses vérifications expérimentales.

Quel principe physique est suceptible de soutenir l'hypothèse du nounours vert de Mtheory ? Je n'en vois pas.

Quel principe physique est susceptible de soutenir l'hypothèse d'éventuelles violations de boost-invariance ? (car c'est de ça qu'il s'agit. Laissons tomber le terme d'éther si c'est ça qui pose problème) : l'interprétation déterministe de la mesure quantique.

* Soit on préfère attribuer un caractère de symétrie fondamentale à la boost-invariance,

* Soit on préfère accorder foi au principe de déterminisme et on attribue alors à la boost-invariance un caractère thermodynamique.

La façon dont la physique statistique a fini par expliquer l'irréversibilité macroscopique sur la base d'un modèle pourtant unitaire, déterministe et réversible à l'échelle microphysique m'amène à être tenté par cette deuxième interprétation.

Il ne s'agit pas d'une affirmation brutale, tapageuse et définitive, mais des raisons (discutables je l'admets bien volontiers) qui m'amènent à être tenté par l'interprétation explicitement non locale de la mesure quantique. Après, chacun est libre de coire à ce qu'il veut (selon ses convictions scientifiques) et choisit quel côté (coupé par le rasoir d'Occkham) on doit garder ou au contraire jeter (comme étant l'hypothèse supposée être la moins vraisemblable).

Bernard Chaverondier

[Rincevent]

quelques remarques rapides:

On est parfois amené à postuler l'existence d'objets que l'on observe pas directement (les germes microbiens, les ampériens, les atomes, le neutron, le neutrino...) sur la base de principes physiques que l'on croit valides en raison de leurs nombreuses vérifications expérimentales.

j'irais même personnellement plus loin en disant qu'on n'observe strictement rien directement

deuxième remarque : je crois que le père de la théorie du nounours vert c'est Deep... à confirmer...

dernière remarque: quand je disais que l'éther n'était soutenu par aucune hypothèse, je ne parlais pas de vos idées actuelles, mais de la situation de l'hypothèse de l'éther en 1905... il y a eu un malentendu entre nous je crois...

[deep_turtle]

deuxième remarque : je crois que le père de la théorie du nounours vert c'est Deep... à confirmer...

En fait c'est mtheory... moi c'est le bocal de cornichons... souvenirs souvenirs, quelques évocations : ici,
ici,
ici,...

Les originaux : le nounours vert et le bocal de cornichons...

[Rincevent]

En fait c'est mtheory...

oups... tenter de détourner une création de mtheory le jour de son anniv, pas cool de ma part

[juliendusud]

Quel principe physique est susceptible de soutenir l'hypothèse d'éventuelles violations de boost-invariance ? (car c'est de ça qu'il s'agit. Laissons tomber le terme d'éther si c'est ça qui pose problème) : l'interprétation déterministe de la mesure quantique.

* Soit on préfère attribuer un caractère de symétrie fondamentale à la boost-invariance,

* Soit on préfère accorder foi au principe de déterminisme et on attribue alors à la boost-invariance un caractère thermodynamique.

S'il existe un phénomène susceptible de violer la boost-invariance, ce n'est pas nécessairement le principe de relativité qui sera mis en défaut mais le principe de relativité OU le principe de causalité OU les deux. S'il s'agit d'un phénomène qui établit des liens de causalité entre deux évènements séparés par des intervalles de type espace il semble en premier lieu que c'est le principe de causalité qui est violé, si en revanche on parvient à briser la boost invariance au cours d'une expérience locale (ex: quantité de mouvement non conservée lors d'un choc de particules) ce sera plutôt le principe de relativité qui sera invalidé. D'où ma question : pourquoi accordez vous davantage d'importance au principe de causalité qu'au principe de relativité?

[chaverondier]

Bonsoir. Content de vous revoir ici. Pour discuter de physique, futura-science est un lieu bien plus sérieux et bien plus approprié que fr.sci.physique (1).

S'il existe un phénomène susceptible de violer la boost-invariance, ce n'est pas nécessairement le principe de relativité qui sera mis en défaut mais le principe de relativité OU le principe de causalité OU les deux.

En fait, la boost-invariance c'est la symétrie correspondant au principe de relativité du mouvement. Ces deux notions ne sont pas dissociables. Par contre, ce que l'on peut avoir sans violer le principe de relativité (donc sans violer la boost-invariance) ce sont des interactions entre événements séparés par des intervalles de type espace...mais alors, il faut violer le principe de causalité.

C'est ce que fait la théorie de John Cramer par exemple (la Transactional Interpretation of Quantum mechanics facilement accessible en ligne). Au début, je ne l'ai pas prise au sérieux car l'abandon du principe de causalité me semblait être quelque chose de complètement farfelu. En fait, ça ne l'est pas tant que ça puisque ça revient à envisager
* l'absence de perte fondamentale d'information et l'absence de gain fondamental d'information (cela revient à supposer que toute perte ou gain d'information est systématiquement lié aux limitations d'accès à l'information d'une catégorie d'observateurs)
* l'absence d'impossibilité fondamentale de revenir à un état antérieur (cela revient à supposer que l'impossibilité de retour à une situation antérieure est systématiquement liée aux limitations d'action d'une catégorie d'expérimentateurs).

Envisager une interprétation de la non localité quantique qui viole le principe de causalité (au lieu de violer le principe de relativité du mouvement), ça revient à prendre au sérieux la symétrie T (2) et à considérer qu'une bonne formulation des lois de la physique doit être covariante aussi vis à vis de cette symétrie, bref c'est l'extension à la symétrie T de la demarche de formulation covariante des lois de la physique vis à vis des symétries que l'on pense respectées (même la flèche du temps devient alors relative).

D'où ma question : pourquoi accordez vous davantage d'importance au principe de causalité qu'au principe de relativité ?

En fait, le point qui me gène un peu dans la formulation covariante des lois de la physique vis à vis de la symétrie T, c'est que

1/ dans une approche qui prend la symétrie T complètement au sérieux (c'est ce que propose John Cramer), je ne vois pas bien comment traiter le problème de la violation de cette symétrie par la désintégration du Kaon neutre.

2/ que deviennent le passé ? le présent ? le futur ? dans une interprétation qui admet l'absence de distinction (de distinction objective, cad indépendante de l'observateur) entre la direction passé futur et la direction futur passé ? Malgré de bonnes raisons d'envisager une remise en cause du caractère absolu de la flèche du temps (à condition de se placer à un niveau fondamental et en oubliant en plus l'interaction faible car elle viole la symétrie T), je garde une forte réticence à admettre que la distinction entre passé et futur présente un caractère dépendant de l'observateur...Je crois plus ou moins que c'est vrai, mais j'ai énormément de mal à l'accepter.

Et pourtant, j'ai quand même un peu le sentiment que le présent, le passé, le futur, le temps et sa flèche, l'irréversibilité et l'indéterminisme de la mesure quantique, l'entropie, l'information (quantique ou non), la notion d'état d'équilibre sont toutes étroitement reliées aux limitations d'accès à l'information et aux limitations d'action d'une catégorie d'observateurs, bref, à un manque d'information de caratère thermodynamique statistique.

3/ Je n'ai pas encore pris le temps d'étudier sérieusement la théorie de John Cramer (bien que je la trouve très intéressante). Toutefois, supposons que notre espace-temps macroscopique (avec ses seules 4 dimensions, au lieu du nombre non limité de dimensions d'un espace de Foch qui en compte 4 par particule et encore à condition qu'elle n'interfèrent pas, n'aient pas de spin...) soit une approximation de caractère thermodynamique statistique reflétant les limitations d'accès à l'information d'une catégorie d'observateurs. Le point de vue de Cramer ne va-t-il pas alors se traduire par une violation apparente de boost-invariance dans l'espace-temps 4D que nous percevons (un peu comme la modélisation unitaire, déterministe et réversible d'un gaz de N particules dans son gamma espace de phase à 6N dimensions devient non unitaire, indéterministe et irréversible dans l'espace de phase à une particule, cad si on laisse tomber l'information à laquelle la catégotie d'observateur que nous sommes n'a pas accès) ?

4/ En fait je me demande si oui ou non, il n'existerait pas une possibilité (restant à découvrir) de biaser le hasard quantique (3) car alors, Cramer ou pas, il y aurait violation de boost-invariance dans l'espace-temps 4D macroscopique que nous percevons.

Bernard Chaverondier

(1) fr.sci.physique m'a beaucoup déçu. Moi qui croyais qu'un lieu "d'expression libre" ça allait être un truc formidable...Quand je vois le manque d'écoute et de respect de l'opinion d'autrui ainsi que la quantité de stupidités par unité de temps qui se débite sur fr.sci.physique ! Ici, quand des intervenants ont la compétence, ils l'ont vraiment. Ils parlent quand ils savent, se taisent quand ils ne savent pas et ne prennent pas des grands airs pour vous signaler une erreur. Ils signalent des bêtises quand elles sont dites et n'envoient se promener que ceux qui ne font manifestement pas l'effort d'écouter ce qu'on leur explique.

(2) avec un point qui me gène quand même. Comment la théorie de Cramer fait-elle pour s'accomoder de la violation de symétrie T par la désintégration du Kaon neutre ?

(3) par une mesure quantique réalisée localement (sur un système quantique étendu) assortie d'un contrôle draconien (mais localisé) de l'état quantique de tout ce qui est suceptible d'influer sur le hasard quantique (que je crois apparent) et de l'utilisation de phénomènes collectifs faisant émerger de l'information de façon (un chouilla) contrôlée au lieu de la laisser émerger toute seule (selon les lois d'un hasard quantique implacable).

[Ludwig]

Bonjours tout le monde,
Je vous remercie pour votre participation à ce fil.

Pour ma part, si je me trouvais dans l'obligation de proposer une explication possible, je procéderaiderais comme suit:

Faisons l'expérience suivante:

En un point A de l'espace, dans le vide poussé, installons une source de photons, en un point B distant de A d'une distance L, toujours dans l'espace et le vide poussé, installons un détecteur, puis au temps t = 0, émettons un photon.
Au temps nous observons un (clic) sur le détecteur.
En clair, sachant que la vitesse de la lumière est une constante, le supposé photon arrive sur le détecteur avec un
temps de retard . Dans une branche annexe de la physique qui est
l'automatique, on utilise une notion fondamentale qui est celle de
"fonction de transfert''. Ce type de fonctions s'exprime dans le domaine
de Laplace, par un rapport d'une grandeur de sortie sur une grandeur
d'entrée.

Le photon étudié dans notre expérience, étant
transféré (propagé) de A vers B dans le vide poussé, nous pouvons:

A) Etablir la transformée de Laplace du signal en entrée, c.a.d. une impulsion de largeur epsilon:
(1)
B) Etablir la transformée de Laplace du signal en sortie, c.a.d. l'impulsion retardée:
(2)


La fonction de transfert est obtenue par la division de (2) par (1) ce qui donne sauf erreur:

(3)

Choisissant n pair, (3) sauf erreur, peut approximativement s'écrire comme suit:

(4)

Ce qui somme toute, est peut différent de la fonction de transfert d'une ligne de transmission.

Le terme étant l'amortissement, il représente la partie dissipative, ceci signifie qu'il y a perte le long de la trajectoire et nous
nous trouvons dans la configuration d'une structure présentant une
infinité d'oscillateurs amortis. Par contre, si ksi est égal à
0, alors nous sommes dans la configuration d'une structure présentant
une infinité d'oscillateurs harmoniques.

Dans les deux cas, ces champs d'oscillateurs seraient le support permettant la propagation d'une perturbation.

Je ne sais pas si mes élucubrations sont fondées, par contre ce qui est clairement établis, c'est que le modèle d'un retard pur peut se construire selon la fonction de transfert précitée.
Je n'affirmerais donc pas que l'espace-temps (Ether) a la structure d'un champ d'oscillateurs, mais ça y ressemble comme deux goutes d'eau pour ce qui en est de la propagation d'un signal.

[deep_turtle]

Je ne comprends pas trop la logique de ton argument. Qu'on exprime la propagation d'un signal en transformée de Laplace, de Fourier ou en représentation temporelle, on ne dit rien sur la nature de ce signal, tu fais juste un détour compliqué par des fonctions de réponse.

D'autre part je ne vois pas comment tu peux montrer qu'il y a des pertes pour la propagation d'un signal lumineux dans le vide (c'est faux, on le voit facilement dans l'espace réel). Je ne suis pas assez familier avec les transfos de Laplace pour voir l'erreur dans ton calcul, malheureusement, mais j'ai plus que des doutes !

Enfin, quand à la description d'un signal comme dû à un champ d'oscillateur, n'est-ce pas exactement ce que nous dit la transformée de Fourier ? N'est-ce pas le cas pour tout signal, qu'il soit physiquement porté par un milieu ou pas ?

[invite9321657]

L'ether n'existe pas. Toute information est relative, ou plutot pour que tout les lois de la physique soit les mêmes partout, il faut que l'éther n'existe pas.

[Ludwig]

Citation,

Je ne comprends pas trop la logique de ton argument. Qu'on exprime la propagation d'un signal en transformée de Laplace, de Fourier ou en représentation temporelle, on ne dit rien sur la nature de ce signal, tu fais juste un détour compliqué par des fonctions de réponse

Ici on ne cherche pas à exprimer la propagation d'un signal, mais à établir si celle-ci existe, la fonction de transfert du support. En clair on fait une distinction fondamentale entre les grandeurs qui circulent et le support utilisé.
La fonction de transfert cherche à établir les caractéristiques physiques du support, pour la bonne et simple raison que c'est lui (support) qui fait la loi au travers de ses caratéristiques intrisèques.
(Temps propres, pulsations propres etc...)

D'autre part je ne vois pas comment tu peux montrer qu'il y a des pertes pour la propagation d'un signal lumineux dans le vide (c'est faux, on le voit facilement dans l'espace réel). Je ne suis pas assez familier avec les transfos de Laplace pour voir l'erreur dans ton calcul, malheureusement, mais j'ai plus que des doutes !

J'ai émis deux hypothèses, celle avec pertes et celle sans pertes

Enfin, quand à la description d'un signal comme dû à un champ d'oscillateur, n'est-ce pas exactement ce que nous dit la transformée de Fourier ? N'est-ce pas le cas pour tout signal, qu'il soit physiquement porté par un milieu ou pas ?

Encore une fois, ce n'est pas le signal qui est décrit, mais son support de propagation c.a.d. ce qui est défini par construction.

[invite9321657]

J'y connais rien mais à mon avis, il y a un probléme avec ta fonction :

(1- (e^(-Esplilon*t))) / s

Ton signal à une valeur nulle en 0, et qui tend vers 1/s dans les directions : ton signal ne peut être infiniment long.
la bonne fonction est probablement
(e^(-Esplilon*t)) / s

Cela donne une bonne envellope pour un signale...

[Ludwig]

Bonjour, je ne sais pas en quoi je n'ai pas respecté les règles du débat. Néenmoins si ceci était le cas je présente toutes mes excuses.

J'y connais rien mais à mon avis, il y a un probléme avec ta fonction :

(1- (e^(-Esplilon*t))) / s

Ton signal à une valeur nulle en 0, et qui tend vers 1/s dans les directions : ton signal ne peut être infiniment long.
la bonne fonction est probablement
(e^(-Esplilon*t)) / s

Cela donne une bonne envellope pour un signale...

La fonction que je propose

(1- (e^(-Esplilon*s))) / s

est je crois celle d'une impulsion débutant en 0 et de durée Epsilon, alors que celle que tu propose

(e^(-Epsilon*s)) / s

est celle de la fonction de Heaviside retardée, U(t-epsilon) dans le domaine du temps.