Émergence en physique

[Les Terres Bleues]

Peut-on considérer qu'un produit vectoriel équivaut à l'émergence d'une dimension ?
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[invité576543]

La liberté de considérer est un privilège donné à chacun. Pas de raison de la limiter.

Cordialement,

[invité576543]

Traduction : La question n'est pas claire.

Cordialement,

[invite6754323456711]

Bonjour,

Je pense ce que veut dire Les Terres Bleues c'est lors d'un produit vectoriel entre deux vecteurs (e_i, e_j) dans un espace vectoriel euclidien orienté de dimension 3 on obtient un vecteur e_k linéairement indépendant de e_i, e_j


Mais faut-il parler d'émergence ?

Patrick

[A voir en vidéo sur Futura]

[Les Terres Bleues]

Bonjour,
Je pense ce que veut dire Les Terres Bleues c'est lors d'un produit vectoriel entre deux vecteurs (e_i, e_j) dans un espace vectoriel euclidien orienté de dimension 3 on obtient un vecteur e_k linéairement indépendant de e_i, e_j
Mais faut-il parler d'émergence ?
Patrick

Je suis certain que Michel avait parfaitement compris ma considération. Mais, il commence à me connaître, alors il ne se jette pas les deux pieds en avant dans n'importe quel trou.
Merci quand même Patrick pour ta traduction, bien que par force puisqu'elle est plus précise, elle limite le champ des interprétations.
J'attends maintenant une réponse (si possible à connotation physique mais ça n'interdit pas l'humour) à cette petite devinette.

Cordiales salutations.

[invité576543]

Juste quelques petits points techniques.

Le "produit vectoriel" est une notion générique mais qui a des propriétés spéciales en 3D. C'est seulement en 3D qu'on peut voir le résultat dudit produit comme un "vecteur". En 2D le produit "vectoriel" donne, si on veut, un scalaire (la surface, xY-Xy), en 4D cela donne un machin à 6 dimensions.

De fait, même en 3D, ce n'est pas un "vecteur" (et en 2D pas un scalaire). Pour s'en convaincre, il suffit de regarder le comportement du produit vectoriel lorsqu'on applique une symétrie planaire (miroir) : il est faux que s(v) x s(w) soit égal à s(v x w), ce qui interdit d'y voir un vecteur.

Finalement, voir dans le produit vectoriel l'apparition d'une troisième dimension ne peut être que faux, simplement parce que la vue qu'il s'agisse d'un vecteur est erronée, même si cela est enseigné "en masse".

(Si ce n'est pas un vecteur, qu'est-ce? Techniquement un opérateur antisymétrique, une matrice 3 x 3 dans le cas 3D...)

Cordialement,

[invite6754323456711]

Juste quelques petits points techniques.

Le "produit vectoriel" est une notion générique mais qui a des propriétés spéciales en 3D. C'est seulement en 3D qu'on peut voir le résultat dudit produit comme un "vecteur". En 2D le produit "vectoriel" donne, si on veut, un scalaire (la surface, xY-Xy), en 4D cela donne un machin à 6 dimensions.

De fait, même en 3D, ce n'est pas un "vecteur" (et en 2D pas un scalaire). Pour s'en convaincre, il suffit de regarder le comportement du produit vectoriel lorsqu'on applique une symétrie planaire (miroir) : il est faux que s(v) x s(w) soit égal à s(v x w), ce qui interdit d'y voir un vecteur.

Finalement, voir dans le produit vectoriel l'apparition d'une troisième dimension ne peut être que faux, simplement parce que la vue qu'il s'agisse d'un vecteur est erronée, même si cela est enseigné "en masse".

(Si ce n'est pas un vecteur, qu'est-ce? Techniquement un opérateur antisymétrique, une matrice 3 x 3 dans le cas 3D...)

Cordialement,

Le produit scalaire sert à définir une métrique. A quoi sert le produit vectoriel ? A définir une orientation ?

Patrick

[Les Terres Bleues]

Le "produit vectoriel" est une notion générique mais qui a des propriétés spéciales en 3D. C'est seulement en 3D qu'on peut voir le résultat dudit produit comme un "vecteur". En 2D le produit "vectoriel" donne, si on veut, un scalaire (la surface, xY-Xy), en 4D cela donne un machin à 6 dimensions.

Est-ce que c'est la "base" qui autorise l'utilisation des vecteurs, ou est-ce que ce sont les vecteurs qui valident la base ?

De fait, même en 3D, ce n'est pas un "vecteur" (et en 2D pas un scalaire). Pour s'en convaincre, il suffit de regarder le comportement du produit vectoriel lorsqu'on applique une symétrie planaire (miroir) : il est faux que s(v) x s(w) soit égal à s(v x w), ce qui interdit d'y voir un vecteur.

Dans le cas de 3D, la symétrie idoine est une symétrie ponctuelle (par rapport à un point et faisant alors appel à des nombres complexes). Et on constate alors que le reflet du produit vectoriel est bien le produit vectoriel du reflet.

Finalement, voir dans le produit vectoriel l'apparition d'une troisième dimension ne peut être que faux, simplement parce que la vue qu'il s'agisse d'un vecteur est erronée, même si cela est enseigné "en masse".

On nous aurait menti ? Non, ça je ne veux pas le croire.

(Si ce n'est pas un vecteur, qu'est-ce ? Techniquement un opérateur antisymétrique, une matrice 3 x 3 dans le cas 3D...)

Oui, quelque chose "d'abstrait" qui permet de comprendre une réalité, puis de transférer cette compréhension abstraite à une autre réalité. Exactement comme dans le cas du passage d'un spin 4D à un isospin 3D, on devait faire appel à la notion de groupe abstrait sous-jacent SU(2).
En fin de compte, ça paraît difficile la physique, mais c'est simplement dû à quelques aspects "abstraits très techniques" qui savent malgré tout faire preuve d'une grande souplesse. Je reste convaincu qu'avec un peu d'effort, j'arriverai à faire de notables progrès.

Cordiales salutations.

[invité576543]

Le produit scalaire sert à définir une métrique. A quoi sert le produit vectoriel ? A définir une orientation ?

Pas facile de répondre à "servir à"! Beaucoup de chose, clairement.

Personnellement, j'associe le produit vectoriel avec la mesure du volume (via le produit mixte). C'est cohérent avec la surface en 2D par exemple.

Notons qu'une métrique (usuelle) implique une notion de volume, mais pas le contraire.

L'orientation n'est qu'un sous-produit, liée à l'idée qu'on peut additionner et soustraire des volumes, d'où une notion de signe.

Cordialement,

[invité576543]

Est-ce que c'est la "base" qui autorise l'utilisation des vecteurs, ou est-ce que ce sont les vecteurs qui valident la base ?

Je ne comprends pas la question.

Dans le cas de 3D, la symétrie idoine est une symétrie ponctuelle (par rapport à un point et faisant alors appel à des nombres complexes). Et on constate alors que le reflet du produit vectoriel est bien le produit vectoriel du reflet.

Non. Si tu parles de l'inversion (changement de signe des trois coordonnées), elle ne conserve pas le produit vectoriel.

On nous aurait menti ? Non, ça je ne veux pas le croire.

"Menti" n'est pas le bon terme. C'est juste que l'interprétation usuelle du produit vectoriel n'est pas la plus générale, la plus "profonde". Ses avantages est d'être une "image" simple, et qu'elle "marche" à peu près bien (mais uniquement en 3D).

Cordialement,

[invite0fb72cf8]

Peut-on considérer qu'un produit vectoriel équivaut à l'émergence d'une dimension ?

Pour moi, non, parce que le nombre de vecteurs dans ton produit vectoriel est toujours égal à (d-1), où d est égal à la dimension de l'espace. Si à partir de deux vecteurs dans un plan, tu veux construire une 3ème dimension avec le produit vectoriel, tu vas devoir considérer ces deux vecteurs dans un espace de dimension au moins égale à 3, donc il n'y a pas réellement d'émergence.

[Les Terres Bleues]

Est-ce que c’est la "base" qui autorise l’utilisation des vecteurs, ou est-ce que ce sont les vecteurs qui valident la base ?

Je ne comprends pas la question.

Bien justement, ça permettrait de trancher entre le fait de savoir si c’est « l’interprétation usuelle du produit vectoriel » qui est correcte, ou s’il faut chercher une signification autre.

Dans le cas de 3D, la symétrie idoine est une symétrie ponctuelle (par rapport à un point et faisant alors appel à des nombres complexes). Et on constate alors que le reflet du produit vectoriel est bien le produit vectoriel du reflet.

Non. Si tu parles de l’inversion (changement de signe des trois coordonnées), elle ne conserve pas le produit vectoriel.

Je parlais très exactement d’une symétrie ponctuelle définie dans l’ensemble C³ des complexes à la puissance 3.

"Menti" n’est pas le bon terme. C’est juste que l’interprétation usuelle du produit vectoriel n’est pas la plus générale, la plus "profonde". Ses avantages est d’être une "image" simple, et qu’elle "marche" à peu près bien (mais uniquement en 3D).

Mais dans ce cas, comment déterminer, si ce que l’on apprend (ou que l’on a appris) est l’accessoire ou l’essentiel, tant qu’on n’a pas de réponse à la question de savoir qui des deux prime sur l’autre entre la base et les vecteurs ?
Ce qui ramène sur le tapis mais sous une forme différente : « l’orientation n’est qu’un sous-produit » s’opposant à « l’orientation est le sens d’un vecteur » (et là, le mot "sens" ayant pleine valeur dans les deux sens du terme).

Cordiales salutations.

[Les Terres Bleues]

Pour moi, non, parce que le nombre de vecteurs dans ton produit vectoriel est toujours égal à (d-1), où d est égal à la dimension de l'espace. Si à partir de deux vecteurs dans un plan, tu veux construire une 3ème dimension avec le produit vectoriel, tu vas devoir considérer ces deux vecteurs dans un espace de dimension au moins égale à 3, donc il n'y a pas réellement d'émergence.

Tu amènes un élément d'éclaircissement du débat, selon toi donc, si j'interprète correctement, c'est la définition
de la base qui primerait sur celle du vecteur.
Pourtant, la base, c'est un a priori théorique, alors que le vecteur, lui, il est chargé de "sens" et représente en plus une grandeur physique.
Je reste partagé.

Cordiales salutations.

[invité576543]

Bien justement, ça permettrait de trancher entre le fait de savoir si c’est « l’interprétation usuelle du produit vectoriel » qui est correcte, ou s’il faut chercher une signification autre.

Il n'y a pas d'ambiguïté! Cherche "vecteur axial", ou "pseudo-vecteur", tu y trouveras les acrobaties assez courantes pour arriver à parler de vecteurs qui ne sont pas des vecteurs.

Par ailleurs la théorie des formes antisymétriques (formes différentielles) est assez vaste, et c'est le cadre naturel du produit vectoriel.

Enfin, dès qu'on plonge dans la RG, il est patent que le produit vectoriel s'exprime correctement en tensoriel et que son extension en 4D ne peut être que tensorielle.

Cordialement,

[Les Terres Bleues]

Enfin, dès qu'on plonge dans la RG, il est patent que le produit vectoriel s'exprime correctement en tensoriel et que son extension en 4D ne peut être que tensorielle.

De mon point de vue, le problème est alors juste déplacé en 4D, il ne reste plus qu'à remplacer le terme de vecteur par celui de tenseur.

Je ne suis toujours pas convaincu que la définition de la base doive précéder celle du vecteur. Le cas du tenseur métrique fondamental me semble confirmer cette approche mais je n'en suis pas sûr.

Cordiales salutations.

[invité576543]

Je ne suis toujours pas convaincu que la définition de la base doive précéder celle du vecteur.

Je ne comprends toujours pas ce que tu entends par là.

Si je prends littéralement, il est évident pour moi que la notion de vecteur est première, et la notion de base secondaire. On dérive la seconde du premier, pas l'inverse.

Cordialement,

[invité576543]

De mon point de vue, le problème est alors juste déplacé en 4D, il ne reste plus qu'à remplacer le terme de vecteur par celui de tenseur.

Mais en 4D la notion d'émergence d'une dimension en relation avec le produit vectoriel n'a aucun sens.

L'équivalent du champs magnétique B (un pseudo-vecteur 3D) n'est pas un quelconque machin 4D, mais le tenseur champ électromagnétique, une matrice 4x4, qu'on peut voir à la rigueur comme un couple (E,B) d'un vecteur 3D et d'un pseudo-vecteur 3D, mais certainement pas comme un 4-vecteur. (Mais c'est un élément d'un espace vectoriel à 6 dimensions...)

Cordialement,

[invite0fb72cf8]

... si j'interprète correctement, c'est la définition
de la base qui primerait sur celle du vecteur.
Pourtant, la base, c'est un a priori théorique, alors que le vecteur, lui, il est chargé de "sens" et représente en plus une grandeur physique

En fait, la dimension ne dépend pas du choix de ta base, tu peux la définir sans recourir à la notion de base, en disant par exemple que c'est le nombre maximum de vecteurs non nuls linéairement indépendants que tu peux trouver.

De même pour le produit vectoriel. Cela dépend évidement de la manière dont tu vas le définir, mais pour moi, c'est un produit qui, à (d-1) vecteurs dans un espace de dimension d, va faire correspondre un vecteur, tel que ce produit est totalement antisymétrique (çàd qu'à chaque fois que tu échanges deux termes du produit, tu chopes un signe -).

Tu peux essayer de trouver une d-forme linéaire totalement antisymétrique sur R^d, c'est impossible, à part un truc trivial comme un produit qui donne toujours 0. La seule manière de le faire, c'est d'immerger R^d dans R^(d+1), et de prendre le produit vectoriel sur R^(d+1). Mais alors, tu ne crées pas véritablement de nouvelle dimension, puisque tu supposes déjà leur existence avant de commencer via le plongement de R^d dans R^(d+1).

A+

Ising

[invité576543]

Juste pour signaler que la généralisation à n dimensions du produit vectoriel n'est pas la même dans les messages d'Ising et les miens.

Dans le cas de Ising, c'est une fonction qui à d-1 vecteurs associent un vecteur orthogonal aux d-1, de module le produit des modules et d'une orientation conventionnelle. (notion de vecteur "normal à une surface" en 3D, un cas particulier du dual de Hodge).

En 2D, cela associe à un vecteur un des deux orthogonaux de même module.

Cette interprétation du produit vectoriel en est une parmi d'autres.

Cordialement,

[Les Terres Bleues]

Si je prends littéralement, il est évident pour moi que la notion de vecteur est première, et la notion de base secondaire. On dérive la seconde du premier, pas l’inverse.

Il me semblait aussi mais je n’en étais pas sûr. D’où, mon interrogation sur le fait que le produit de deux vecteurs puisse donner l’impression d’en faire "émerger" un troisième, définissant ainsi une nouvelle direction.

Mais en 4D la notion d’émergence d’une dimension en relation avec le produit vectoriel n’a aucun sens.

Ma question était du même ordre mais vraisemblablement très mal formulée. Est-ce que c’est parce que l’on dispose de tenseurs 4D que l’on sait que l’on est en 4D, ou alors on pose a priori qu’on est en 4D et ensuite on travaille avec des matrices d’ordre 4 ?

L’équivalent du champ magnétique B (un pseudo-vecteur 3D) n’est pas un quelconque machin 4D, mais le tenseur champ électromagnétique, une matrice 4x4, qu’on peut voir à la rigueur comme un couple (E,B) d’un vecteur 3D et d’un pseudo-vecteur 3D, mais certainement pas comme un 4-vecteur. (Mais c’est un élément d’un espace vectoriel à 6 dimensions...)

Je n’ai jamais dit le contraire. D'ailleurs, même si je voulais, j’en serais incapable.

(...)

C'est bien ça qui crée mon malaise, on a l'air de partir d'un a priori mathématique pour opérer sur des notions qui, elles, ont d'abord un sens physique. Pas plus.

Cordiales salutations.

[Les Terres Bleues]

Juste pour signaler que la généralisation à n dimensions du produit vectoriel n'est pas la même dans les messages d'Ising et les miens.

Ah, alors, tout s'explique. Il n'y a plus de confusion et il n'y a pas d'émergence.

Reste quand même à préciser : est-ce que c’est parce que l’on dispose de tenseurs 4D que l’on sait que l’on est en 4D, ou alors on pose a priori qu’on est en 4D et ensuite on travaille avec des matrices d’ordre 4 ?

Merci, cordiales salutations.

[invité576543]

Est-ce que c’est parce que l’on dispose de tenseurs 4D que l’on sait que l’on est en 4D (...)
C'est bien ça qui crée mon malaise, on a l'air de partir d'un a priori mathématique pour opérer sur des notions qui, elles, ont d'abord un sens physique. Pas plus.

La notion de dimension est d'abord une notion de degré de liberté de "mouvement".

Quelqu'un a écrit sur ce forum je crois que la preuve qu'on est en 3D spatiale ce sont les lacets de chaussure.

Il y a des propriétés topologiques propres à chaque dimension, et le fait qu'on puisse faire avec une corde fermée (une ligne fermée) des noeuds qu'on ne peut pas démêler est propre à la 3D (impossible de faire un noeud en 2D, et en 4D et plus ils sont démêlables).

Les notions de point, ligne, surface, volume peuvent être présentées topologiquement, sans aucune référence à des vecteurs ou des bases.

La notion de vecteur apparaît lors de la linéarisation de l'environnement d'un point, par l'espace tangent qui "code" les degrés de liberté topologiques autour d'un point donné.

Ainsi la notion de dimension précède même la notion de vecteur.

Cordialement,

[Les Terres Bleues]

(...)

Là, ça me semble clair. Je crois que je suis parvenu à dénouer mes lacets (mentalement parlant).
Mais si les propriétés topologiques, les dimensions, les degrés de liberté, appelons-ça comme on veut, il suffit de s'entendre, précèdent les vecteurs qui ne sont plus alors que des "outils" de travail, on en revient alors (mais c'est pas dans ce fil) au fait qu'en préférant la constante h réduite plutôt que la constante h d'origine, on a attribué au spin une propriété qui aurait dû être reconnue à l'espace.
Il vaut mieux que j'arrête parce que je crois encore une fois que je ne vais pas arriver à me faire comprendre.

Cordiales salutations.

[stefjm]

Peut-on considérer qu'un produit vectoriel équivaut à l'émergence d'une dimension ?

Bonjour,
Je n'ai pas encore eu le temps de lire tout le fil mais voici déjà du grain à moudre :

http://groups.google.fr/group/fr.sci...0becc37ad236a6


http://groups.google.fr/group/fr.sci.physique/browse_frm/thread/2b988...
http://groups.google.fr/group/fr.sci.maths/browse_frm/thread/8955c4d1...
http://groups.google.fr/group/fr.sci.maths/browse_frm/thread/394502a2...

[stefjm]

Le "produit vectoriel" est une notion générique mais qui a des propriétés spéciales en 3D. C'est seulement en 3D qu'on peut voir le résultat dudit produit comme un "vecteur".

3D et 7D d'après Denis Feldmann sur fsm.
http://groups.google.fr/group/fr.sci...334956640ea58/

[Les Terres Bleues]

(..)

Encore un lien !
Bon merci, j'embarque tout ça et à plus tard peut-être.

Cordiales salutations.

[stefjm]

Il n'y a pas d'ambiguïté! Cherche "vecteur axial", ou "pseudo-vecteur", tu y trouveras les acrobaties assez courantes pour arriver à parler de vecteurs qui ne sont pas des vecteurs.

Jacques Lavau s'est intéressé à cette question :
http://lavaujac.club.fr/SYNTAXV1_2000.pdf
http://lavaujac.club.fr/SYNTAXE2_.pdf

sur la page :
http://lavaujac.club.fr/index_maths_sciences.html

[stefjm]

Quelqu'un a écrit sur ce forum je crois que la preuve qu'on est en 3D spatiale ce sont les lacets de chaussure.

J'avoue tout!

http://forums.futura-sciences.com/ph...-repliees.html

[Les Terres Bleues]

(…)

Ouf, heureusement que tu as rajouté le lien de Futura sur les nœuds de lacets de chaussures, et que Michel a clairement exposé le dénouement de l’affaire, parce que sur les autres pages, j’avais comme l’impression d’être obligé d’apprendre en moins d’une demi-heure, une langue étrangère. M’enfin, même si c’est difficile pour moi, ça n’est jamais du temps perdu…
Si le souci premier de ces quelques liens était d’éclaircir le débat (parce que je ne crois pas qu’il ont été postés dans l’idée d’embrouiller davantage ), ils ont à mon avis l’immense mérite de valoriser les caractéristiques avant tout mathématiques des vecteurs, alors que dans mon esprit, ce qui devrait primer c’est leur « aspect physique » : je veux dire par là qu’ils portent une grandeur (de nature physique) et qu’à la différence de nombreux opérateurs, eux au moins puisqu’ils sont orientés, ils ont l’air de savoir où ils vont, voire de savoir où ils mènent.

Il semblerait en fait que, selon la théorie, ce soient eux qui dérivent « de la linéarisation de l’environnement d’un point, par l’espace tangent ». Physiquement, ça me laisse rêveur…
C’est-à-dire que l’on démarre encore une fois d’un a priori pour partir en quête du « réel ». Et c’est précisément l’inverse de ce qui a été conclu sur un autre fil, où il apparaissait qu’il était indispensable de partir du constat et de nommer « réel » ce que l’on inférait.

Je l’ai déjà dit, j'en suis encore là, je reste partagé.

Cordiales salutations.

[invité576543]

Il semblerait en fait que, selon la théorie, ce soient eux qui dérivent « de la linéarisation de l’environnement d’un point, par l’espace tangent ». Physiquement, ça me laisse rêveur…

Pourtant, physiquement, c'est assez simple!

Une trajectoire qui part d'un point peut faire des courbes, n'importe quoi en fait. Mais si on fait une hypothèse que la trajectoire est un tant soit peu "lisse", on peut considérer que le tout début de la trajectoire peut être assimilé à une droite (linéarisation = approximer par des droites).

Maintenant, quelles sont les trajectoires "droites" possible à partir d'un point? Convenons de dire que deux trajectoires sont "localement identiques" si elles "vont ensemble" au début : même droite, et même vitesse sur la droite. Alors on peut décrire tous les débuts possibles de trajectoire par des vecteurs. Un vecteur en un point c'est un ensemble des trajectoires qui "sont ensembles" au tout début.

Cordialement,