Le mystère des champs

[ecolami]

Bonjour
En physique la notion de champ est largement étudiée entres champ électrique, champ magnetique et champ gravitationel mais, me semble-t-il, jamais on explique par quel moyen un champ peut-il agir. Pour les ondes électromagnetique on a une explication mais le paradoxe est que si on a un champ magnetique fixe d'un aimant permanent on n'a plus d'explication, idem avec un champ électrique fixe.
En matière de gravitation SI on considère qu'il existe des ondes de gravitation alors elles seront nécessairement quantifiées avec , au moins, le facteur PI 3.14...
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[Gilgamesh]

Bonjour
En physique la notion de champ est largement étudiée entres champ électrique, champ magnetique et champ gravitationel mais, me semble-t-il, jamais on explique par quel moyen un champ peut-il agir. Pour les ondes électromagnetique on a une explication mais le paradoxe est que si on a un champ magnetique fixe d'un aimant permanent on n'a plus d'explication, idem avec un champ électrique fixe.
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Pourquoi pensez vous qu'on a une explication sauf quand le champ est constant ?

En matière de gravitation SI on considère qu'il existe des ondes de gravitation alors elles seront nécessairement quantifiées avec , au moins, le facteur PI 3.14...

On ne dispose pas de théorie de gravitation quantique donc je ne vois pas bien d'où sort ce qui précède.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour
En physique la notion de champ est largement étudiée entres champ électrique, champ magnetique et champ gravitationel mais, me semble-t-il, jamais on explique par quel moyen un champ peut-il agir.

Il me semble que si: pour les champs que vous citez, si l'on reste au niveau de la physique classique, un champ (vectoriel*) associe à chaque point de l'espace un vecteur. La manière dont ce champ agit sur un corps est donné par une relation mathématique dont l'expression dépend du champ considéré.

Pensez par exemple à un bateau poussé par le courant d'une rivière: en chaque point de la rivière on peut associer un vecteur (direction, sens et vitesse d'écoulement de l'eau) et donc construire un champ des vitesses d'écoulement de l'eau. Ce champ va interagir avec la partie immergée du bateau et le faire avancer vers l'aval. La manière dont ce champ interagit avec le bateau peut être modélisé au moyen des équations de Navier et Stokes.

*Il existe aussi des champ scalaires (par exemple la température) et tensoriels (par exemple le champ des déformations d'un solide).

Pour les ondes électromagnetique on a une explication mais le paradoxe est que si on a un champ magnetique fixe d'un aimant permanent on n'a plus d'explication, idem avec un champ électrique fixe.

Par exemple, pour un champ électrique stationnaire , en un point de l'espace , la force exercée par ce champ en ce point sur une charge q est:

Il y a une formule analogue pour le cas plus général de l'électromagnétisme (voir wikipédia, force de Lorentz).

Cela étant posé, je ne vois pas à quel "paradoxe" vous faites allusion.

[ecolami]

Bonsoir,
Comme vous le montrez on sait calculer ces champs sans avoir la moindre idée de ce qui leur permet d'agir. S'agit-il d'une onde, d'une particule ou autre chose?

[A voir en vidéo sur Futura]

[ThM55]

Bonsoir,
Comme vous le montrez on sait calculer ces champs sans avoir la moindre idée de ce qui leur permet d'agir. S'agit-il d'une onde, d'une particule ou autre chose?

Ce sont des champs en interaction. L'interaction dit comment l'énergie varie en fonction de la configuration des champs et c'est tout. C'est peut-être mystérieux mais au fond en mécanique classique on ne donne pas plus d'explication. Comment le gaz de combustion agit-il sur le piston pour le faire bouger? On pourra parler d'une différence de pression, mais c'est quoi cette pression, comment agit-elle? On répondra que les molécules rapides entrent en collision avec la surface du piston et leur transfèrent de la quantité de mouvement, mais d'abord pourquoi ces molécules sont-elles accélérées et comment font-elles pour transférer cette quantité de mouvement? etc. Il n'y a pas de réponse ultime, ou plutôt si: celle que j'ai donnée dans la première phrase. Tout se ramène à cela.

[ecolami]

Merci de confirmer ce que je pensais.

[pachacamac]

En remontant la chaine des causalités on arrive à savoir pourquoi les phénomènes se déroulent comme ils le font, mais à la fin le pourquoi c'est comme çà et pas autrement reste mystérieux me semble t'il.

[stefjm]

En remontant la chaine des causalités on arrive à savoir pourquoi les phénomènes se déroulent comme ils le font, mais à la fin le pourquoi c'est comme çà et pas autrement reste mystérieux me semble t'il.

Et c'est difficile de remonter la chaine de causalité lorsqu'il y a des contre-réactions multiples, parce que cela boucle...

[roro222]

mais, me semble-t-il, jamais on explique par quel moyen un champ peut-il agir.[/U]

Bonjour et bonne année

Si on prend pour définition qu'un champ, ce n'est qu'une "incitation au mouvement"
La réponse est toute trouvée
Il s'explique par l'action pour laquelle on l'a défini

[roro222]

Sinon, pour Ecolami, il agit par redondance des ces interrogations
https://forums.futura-sciences.com/p...re-champs.html

[ThM55]

Bonjour et bonne année

Si on prend pour définition qu'un champ, ce n'est qu'une "incitation au mouvement"
La réponse est toute trouvée
Il s'explique par l'action pour laquelle on l'a défini

Exact. La question du "moyen" par lequel le champ agit est sans objet, à moins d'imaginer que le champ ait à sa disposition une armée de petits esclaves ou des petites machines microscopiques qui seraient chargés de pousser ou de tirer les charges pour les dévier de leur mouvement initial. Ce genre d'"explication" mécaniste n'explique évidemment rien du tout.

[pachacamac]

Si on prend l'interaction entre champs électromagnétique et matière, l’électrodynamique quantique ( QED) explique bien comment se passe les choses, par contre cette explication est d'ordre physico/mathématique avancée et on a aucun moyen de ramener ça à une description en termes "classiques" qui pourraient rendre le phénomène visualisable.

[ecolami]

Si on prend l'interaction entre champs électromagnétique et matière, l’électrodynamique quantique ( QED) explique bien comment se passe les choses, par contre cette explication est d'ordre physico/mathématique avancée et on a aucun moyen de ramener ça à une description en termes "classiques" qui pourraient rendre le phénomène visualisable.

Bonsoir,
J'ai souligné champ électromagnetique pour montrer qu'avec juste un champ magnetique on ne sait pas. On sait faire des calculs, des mesures sans jamais élucider ce qui permet a un champ magnetique d'un simple aimant d'agir.

[Gilgamesh]

Bonsoir,
J'ai souligné champ électromagnetique pour montrer qu'avec juste un champ magnetique on ne sait pas. On sait faire des calculs, des mesures sans jamais élucider ce qui permet a un champ magnetique d'un simple aimant d'agir.

La remarque de pachacamac vaut autant pour un champ statique (électrique ou magnétique) que pour une onde électromagnétique.

Le modèle nous donne une abstraction qui fonctionne parfaitement mais qui n'est pas explicable de bout en bout en faisant de la physique avec les main en utilisant des particules virtuelles comme de petites boules de billards qui s'échangent entre les deux charges.

[pm42]

On sait faire des calculs, des mesures sans jamais élucider ce qui permet a un champ magnetique d'un simple aimant d'agir.

Ca veut dire quoi "élucider" ? Donne moi une question où tu réponds en disant "parce que" et où on ne peut pas demander "pourquoi ?" ensuite.
Ce principe là est vrai pour tout et encore plus pour la science où quand on a trouvé une réponse, on cherche la suivante.

[ThM55]

D'autant plus que pour un champ magnétique, c'est le même terme d'interaction que pour le champ électrique dans le lagrangien. Il y a un seul et unique terme () (un certain Ecossais génial a unifié tout cela). Donc cette distinction particulière du champ magnétique n'a aucun sens, elle est réfutée.

[ecolami]

Bonsoir,
Pour le moment ma question reste sans réponse. Les physiciens ont les moyens de se passer de cette information. L'objet qui émet un champ ( par exemple gravitationel) ne perd pas d'énergie. Mais un émetteur radio ou n'importe quelle autre source d'onde électromagnétique perd de l'énergie.

[stefjm]

L'objet qui émet un champ ( par exemple gravitationel) ne perd pas d'énergie. Mais un émetteur radio ou n'importe quelle autre source d'onde électromagnétique perd de l'énergie.

Oui, oui, non.
Ce qui coute de l'énergie, c'est l'établissement du champ statique (magnétique ou électrique). Une fois établi : plus de consommation. On peut même récupérer cette énergie lors de l'extinction de ce champ.

[ThM55]

Un émetteur radio émet de l'énergie parce que c'est un dipôle oscillant. Deux étoiles à neutrons en orbite autour de leur centre de masse perdent aussi de l'énergie, cela a été mesuré (Hulse & Taylor, prix Nobel pour ces mesures sur un pulsar). C'est juste plus faible, car la constante de gravitation est petite et c'est le moment quadrupolaire qui rayonne les ondes gravitationnelles. Mais conceptuellement, si on fait abstraction des différences de nature mathématique, c'est la même chose, il n'y a aucune raison conceptuelle de faire la distinction. Comme stefjm l'a expliqué, le champ statique ne cause pas de perte d'énergie.

[ThM55]

En fait, l'interaction d'une particule chargée ou, plus généralement, d'un courant, est, comme je l'ai mentionné plus haut, le résultat d'un terme de type

A_\mudx^\mu

dans l'action ou dans le lagrangien. Cela semble assez naturel: on doit coupler avec un potentiel vecteur, il semble évident et simple pour cela de le contracter avec un courant. La variation de l'action donne alors la force de Lorentz.

On peut prendre cela comme un postulat. Mais si on n'a pas peur de sortir de la théorie confirmée et de faire des spéculations, il est possible de faire mieux et peut-être d'apporter un début de réponse à votre question. Il existe une ancienne spéculation, qui date des années 1930, qui s'appelle l'électrodynamique de Born-Infeld. Le but de Max Born et Leopold Infeld etait de résoudre un des problèmes d'infini qui surgit en électromagnétisme classique, en espérant que cela résoudrait les problèmes analogues dans la théorie quantique. Le problème est qu'en théorie de Maxwell l'énergie du champ d'une masse ponctuelle est infinie. Le champ a une singularité sur une charge ponctuelle et l'intégrale qui donne l'énergie du champ diverge. Lorentz imaginait ainsi un électron non ponctuel, une petite sphère chargée. Mais cela introduit des paramètres arbitraires et cela crée de grosses difficultés en relativité. Born et Infeld ont postulé des relations non linéaires entre les champs E et H et les inductions D et B dans les équations de Maxwell. Leur choix de relation était tel que le champ devient non singulier et une seule constante détermine le rayon de charge. En fait la charge résulte de la configuration de champ. Ce modèle a suscité beaucoup d'investigations à l'époque, par les plus grands comme Dirac, Schrödinger et Einstein (qui l'a retrouvé dans la théorie unifiée qu'il investiguait à la fin de sa vie). Ces idées ont été abandonnées quand les problèmes de l'électrodynamique quantique ont été résolues par le procédé de renormalisation, mais on a constaté assez récemment que ce modèle décrivait des configurations déduites de la théorie des cordes et certains chercheurs l'ont repris.

Quel rapport avec la question? C'est que certains ont démontré qu'il est possible de déduire des équations du mouvement de la charge à partir de la conservation de l'impulsion dans le champ, donc sans postuler un terme supplémentaire dans l'action. Ce qu'on gagne c'est une sorte d'explication du mouvement de cette particule qui se réduit à une configuration d'un champ non linéaire, si on accepte de donner ce nom à cette déduction. En quelque sort la question de l'action du champ s'évapore, seules les équations du champ sont nécessaires.

Voici une référence qui donne un résumé de ce modèle de Born-Infeld: https://arxiv.org/abs/hep-th/0509087

On peut obtenir les anciens articles sur jstor.org. Par exemple: https://www.jstor.org/stable/96101

(il faut s'inscrire pour accéder aux articles de jstor; c'est gratuit, on peut alors en lire 100 par mois).

Je vois dans le résultat de l'auteur de cet article (A. Chernitskii) pour des dyons (charge électrique + charge magnétique) une analogie avec la relativité générale: dans les cours d'introduction, on présente souvent l'équation du mouvement d'une particule test en RG comme un postulat: le postulat des géodésiques. Or, ce n'est pas un postulat, on peut le déduire des équations du champ en supposant un tenseur d'énergie simple. Si on ne le fait pas dans les cours introductif, c'est que c'est assez compliqué. Le résultat est dû à Einstein et ses assistants Infeld (le même!) et Hoffmann, ainsi que Vladimir Fock.