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la relativite-generale
la relativité générale
Pourquoi deux masses s'attirent-t'elles ?
Einstein a formulé sa théorie de la relativité générale en posant comme préalable que les équations doivent décrire le mouvement de la même façon si le repère d'axes utilisé pour le calcul est lui-même animé d'une vitesse constante, ou s'il est lui-même accéléré.
Son but était de décrire l'accélération causée par la force de gravité. L'ironie est qu'en procédant ainsi il dût conclure que la force de gravité n'existe pas : il a suggéré que les particules ne sont pas attirées par la matière, qu'elles ne sont pas détournées de leur trajet en ligne droite par la matière, mais que c'est seulement la courbure de l'espace provoquée par la présence de la matière qui donne cette impression d'attraction [voir E ce point développé].
Pour Einstein, la gravité ne serait donc pas une force que les particules de matière exercent sur les autres particules, mais une déformation de la géométrie de l'espace. Cela expliquerait que mêmes des particules sans masse telles que les photons soient détournées vers la matière. Dans la théorie de Newton, il fallait que le corps ait lui-même une masse pour qu'il soit attiré par la matière.
Dans un autre texte [voir E cette explication] nous avons laissé entendre que la déformation de l'espace par les masses n'est pas une réalité mais seulement un artifice de calcul nécessaire : nous devons courber la géométrie du repère qui sert à mesurer l'effet de la matière pour compenser l'aplatissement de l'une des 2 dimensions de la masse que provoque ce repère qui ne mesure qu'une seule dimension à la fois.
Pour attayer maintenant cette hypothèse, nous devons d'abord rétablir la gravité en tant que force, puis nous envisagerons le détournement par la matière du trajet des photons. Car cet effet de détournement suggéré par Einstein a bien été confirmé par les observations.
On rappelle le fonctionnement de l'effet de gravité tel qu'on l'a expliqué dans "feu la gravité universelle" [voir E cette explication].
- une particule de matière est formée d'un tourbillon de photons et tourne sur lui-même à la vitesse de la lumière ;
- la vitesse de la lumière de ce tourbillon est très différente de la vitesse des tourbillons spiralants qui préexistaient à la matière, ce qui provoque un réarrangement de ces tourbillons de telle sorte qu'ils accélèrent leur vitesse au fur et à mesure qu'ils s'approchent de la matière.
- l'augmentation de vitesse des tourbillons est similaire à toutes les échelles, ce qui implique une accélération constante de la vitesse des tourbillons quand on s'approche de la matière.
Une particule de matière n'est ainsi que le centre d'un engrenage de tourbillons qui l'enveloppent jusqu'à une distance très grande, et qui tournent de plus en plus vite quand on s'approche de ce centre.
Quand des tourbillons formant une matière pénètrent dans les tourbillons formant une autre matière, leurs tourbillons respectifs se renforcent mutuellement et renforcent donc mutuellement leur vitesse. Comme les tourbillons se débrouillent pour que leur accélération reste constante, leur vitesse atteindra plus tôt la vitesse de la lumière en présence d'une autre matière qu'en son absence. Or, atteindre la vitesse de la lumière, cela veut dire arriver dans le tourbillon central d'une matière : cette augmentation de vitesse des tourbillons implique donc qu'ils se réorganisent pour rapprocher les deux corps l'un de l'autre.
En résumé, on peut dire qu'une particule de matière est emportée par les tourbillons qui l'enveloppent, un peu comme un bateau est emporté par un courant de marée. Si ces tourbillons sont conduits à tourner plus vite du fait de la présence d'autres tourbillons, ils emportent avec eux la matière qu'ils enveloppent. Une matière n'exerce donc pas réellement sur une autre matière une force d'attraction à distance : elle change simplement la vitesse des tourbillons qui portent cette autre matière, ce qui a pour effet de l'entraîner dans un "courant d'accélération" qui la rapproche d'elle.
Notre hypothèse est donc différente de celle d'Einstein, puisque nous considérons qu'il y a bien dans la gravité un effet d'entraînement d'une matière par une autre. Elle est cependant différente aussi de celle de Newton, puisque nous ne considérons plus que cette force s'exerce "à distance et à travers le vide", ce qui avait un caractère quelque peu magique et incompréhensible.
Pourquoi une masse attire-t'elle la lumière ?
Pour envisager maintenant l'effet de la matière sur les photons, il faut d'abord bien comprendre la façon dont voyage un photon.
Dans un autre texte [voir E cette explication] on a expliqué qu'un photon serait une déformation locale des ondes d'espace, dont les ondes déformées se débarasseraient en la passant à leur voisine, d'où le voyage incessant du photon immédiatement expulsé de tout endroit qu'il vient à traverser.
Nous devons ici apporter une précision à cette conception : un photon ne serait pas une déformation absolument locale d'une onde d'espace, mais la déformation qu'il manifeste s'étalerait sur un nombre important d'ondes en s'atténuant progressivement au fur et à mesure que l'on s'éloigne du point de déformation maximum qui en marque le centre.
De même que l'on a considéré une particule de matière comme le point culminant d'un système de tourbillons qui s'étale très loin, le point où ces tourbillons sont les plus forts et les plus rapides, on peut considérer un photon comme le point culminant d'une zone de torsions d'ondes d'espace, le point où cette torsion est la plus forte et la plus resserrée.
La vitesse d'oscillation en ligne droite de chaque onde d'espace sera toujours celle de la lumière, mais la vitesse à laquelle va voyager le groupe de torsions que l'on appelle "photon" va varier en fonction de leur état : si une onde est déjà en train de se tordre dans le sens favorable au photon qui arrive elle atteind plus vite son point de torsion maximum que si elle est en train de se tordre dans le sens inverse.
Comme le photon est le point culminant d'un groupe de torsions des ondes d'espace, sa vitesse va donc dépendre de l'état de préparation à la torsion des ondes sur lesquelles il voyage. Selon les cas, cette préparation est favorable ou est défavorable à son trajet, sa vitesse est alors plus élevée ou plus faible que "la vitesse de la lumière".
Quand la matière accélère la lumière :
Un état de préparation favorable correspond à ce qu'on appelle "l'effet tunnel" : quand on envoie par exemple des photons sur un miroir, il y a une très petite quantité des photons qui parviennent à traverser le miroir et qui continuent leur course de l'autre côté. Expérimentalement, on a observé que la vitesse à laquelle ils ont traversé le miroir est supérieure à la vitesse de la lumière. La théorie habituelle dit que cette traversée est une des conséquences de la nature probabiliste des particules élémentaires : la position d'un photon ne serait jamais réellement déterminée, et il n'y aurait qu'une certaine probabilité de le trouver ici plutôt que là. Qu'il se retrouve parfois derrière le miroir qui doit l'arrêter, serait une simple application de cette loi naturelle : il a une certaine probabilité que leur position se trouve derrière le miroir, donc il y a certains photons qui le traversent.
Dans notre hypothèse, nous ne raisonnons pas de cette façon.
Nous disons que le photon dans sa course est enveloppé par des ondes qui subissent une torsion, et que la zone qui est devant le photon est donc déjà en cours de torsion avant l'arrivée du point de torsion maximum que représente le photon. La matière d'un miroir est aussi un phénomène qui tient par un effet de torsion des ondes, puisqu'on a dit qu'une matière est une zone où ces torsions tournent en rond. Le photon qui arrive peut donc communiquer ses torsions aux ondes sur lesquelles tient la matière, et cette torsion essaie de traverser la matière.
Le plus souvent, elle est détruite par les torsions en sens défavorables provoquées par la matière, et les photons s'arrêtent pour la plupart sur le miroir. Mais il peut arriver que dans certains cas le synchronisme des torsions soit favorable. Par une sorte d'effet d'écho, la matière prend en charge les torsions imprimées par le photon qui arrive, et les restituent de l'autre côté d'elle.
On ne peut d'ailleurs pas vraiment dire que le photon traverse le miroir : les torsions des ondes à l'arrière du miroir étaient favorablement préparées pour se regrouper en photon, et ce regroupement se fait parce qu'il est aidé par le photon qui approche en poussant devant lui son cortège d'ondes à torsion modérée. Ces ondes "devant lui" sont naturellement arrivées avant lui de l'autre côté du miroir, elles se sont ajoutées aux ondes déjà favorablement préparées, et elles ont formé avec elles le nouveau photon. Ce nouveau photon a démarré à l'avant de celui qui s'est écrasé sur le miroir. Puisqu'une partie du trajet n'a pas été réalisé, l'ensemble des deux photons parait donc avoir traversé le miroir plus vite que la lumière.
Quand la matière ralentit la lumière :
Mais ces circontances favorables qui accélèrent l'effet photon au delà de la vitesse de la lumière sont rares. Le plus souvent la matière ralentit le photon.
Ce ralentissement est dû aux tourbillons que la matière entraîne autour d'elle.
Puisque le photon est le centre d'une torsion des ondes d'espace étalée dans un très grand volume, sa vitesse va dépendre de la vitesse moyenne de toutes ces torsions. Le photon qui n'en est que le point culminant, va se reconstruire sans arrêt en fonction de l'évolution de toutes les torsions moindres qui circulent autour de lui. Si ces torsions sont ralenties, le photon sera ralenti.
Si par exemple un photon vient à circuler près d'une matière, les torsions qu'il imprime aux ondes d'espace seront en partie emportées par les tourbillons de gravité de la matière, elles seront détournées dans ces tourbilons.
Elles ne vont pas se disperser ni être détruites par ces tourbillons, mais elles vont perdre du temps à tourner en rond. Et elles vont perdre d'autant plus de temps que les tourbillons sont puissants, donc que ces torsions sont plus proches de la matière.
Ainsi, non seulement le photon va être globalement ralenti par les tourbillons de la matière, mais il ne va pas être ralenti partout de la même façon : ses parties les plus proches de la matière seront davantage ralenties que celles situées loin de la matière. Le résultat sera que le photon va littéralement déraper en entrant dans une zone de tourbillons de matière, et va voir sa trajectoire s'infléchir, se courber vers elle.
Cet effet de courbure du trajet de la matière, correspond par exemple à la courbure des rayons lumineux lorsqu'ils frôlent le soleil, effet qui avait été prédit par la relativité générale d'Einstein.
Est-il donc si difficile d'unifier la gravité et l'électromagnétisme ?
Notre explication fait mieux que proposer une explication à cette courbure à distance de la lumière par une matière, elle donne aussi une clef pour comprendre le comportement d'une lumière qui traverse une matière translucide.
En effet, notre explication se base sur le fait que le rayonnement qui passe n'est jamais vraiment à distance de la matière, mais voyage toujours à travers les tourbillons de gravité qui accompagnent une matière. Or ces tourbillons existent aussi bien à l'intérieur d'une vitre, d'un volume d'eau ou de toute autre matière translucide.
Dans ce cas, le dérapage n'est pas progressif comme lorsque le rayonnement passe au loin de la matière : il est très brutal au moment même où le rayon lumineux pénètre dans le matériau translucide, puis le rayon peut continuer en ligne droite puisqu'il ne rencontre plus de cause de dérapage.
Ce dérapage sur place est tout simplement ce qu'on appelle la réfraction.
Le ralentissement de la lumière à la traversée de la matière est parfaitement connu et mesuré. La lumière va presque aussi vite dans l'air que dans le vide, mais elle est d'environ 1/3 moins rapide dans l'eau.
Plus le rayonnement a ses ondes rapprochées, plus la proportion de photons très proches des atomes est grande, plus le rayonnement est donc ralenti, et plus est important son dérapage lorsqu'il pénétre dans une matière.
Les couleurs qui correspondent à de grandes longueurs d'ondes (faible fréquence) seront donc moins déviées que les couleurs qui correspondent à de faibles longueur d'onde (forte fréquence). La lumière rouge par exemple, sera moins déviée que la bleue. On retrouve l'explication du spectre de décomposition de la lumière blanche, qui donne notamment naissance aux arcs en ciel, et que Newton avait explicité.
Relativité du temps ?
Une dernière remarque : si la lumière est d'autant plus ralentie qu'elle est proche d'une matière, les photons qui circulent près de la terre vont donc moins vite que ceux qui circulent loin d'elle.
Cela recouvre très exactement la relativité généralisée qui prévoit par exemple que le temps s'écoule plus lentement près de la mer que sur une montagne.
Pour faire cette proposition, Einstein partait du postulat que la vitesse de la lumière était absolument constante. Mais si on abandonne ce postulat et que l'on considère au contraire que c'est l'écoulement du temps qui se fait à vitesse constante, on retrouve notre proposition de vitesse moindre de la lumière au bord de la mer qu'au sommet d'une montagne, seulement inversée dans la façon de l'expliquer.
la relativité restreinte
Quand la matière ne tourne pas rond
La théorie de la relativité restreinte d'Einstein pose comme hypothèse que la vitesse apparente de la lumière dans le vide est constante, quelque soit la vitesse de celui qui l'observe.
Par exemple, si l'on est dans un train en marche et que l'on envoie un rayon lumineux vers l'avant du train, ce rayon semblera circuler à la même vitesse, qu'on le mesure depuis le train ou depuis un point fixe à terre.
Cette hypothèse est à priori étrange, car il n'en va pas de même pour tout autre phénomène que la lumière. Si par exemple on lance un ballon dans le train, sa vitesse apparente depuis un point fixe à terre sera égale à la vitesse du train plus la vitesse de ce ballon par rapport au train. Si le ballon est lancé vers l'avant à la même vitesse que le train, un observateur immobile verra passer le ballon deux fois plus vite que le train, et si le ballon est lancé vers l'arrière, l'observateur immobile aura l'impression que le ballon tombe simplement verticalement.
Cette hypothèse a été vérifiée par des mesures très précises, de telle sorte que l'on doit bien admettre qu'elle est fondée.
L'explication de cette vitesse apparente constante de la lumière quelque soit la vitesse relative de l'observateur et de la source de lumière, peut trouver dans notre hypothèse une explication. Il suffit de rappeler ce que l'on a expliqué pour la relativité générale à propos de la nature des photons et de la nature de la matière [en voir E l'explication].
Quand une matière se déplace, ce sont tous les tourbillons de gravité qui l'accompagnent qui se déplacent avec elle. Ces tourbillons ne sont plus alors des dynamiques qui tournent en rond en revenant toujours au même point, mais des dynamiques qui décalent leur point de retour dans le même sens et à la même vitesse que la matière se déplace.
tourbillons de gravité d'une matière qui se déplace selon "a"
On a dit qu'un photon qui voyage en traversant des tourbillons de gravité est ralenti parce qu'une partie des torsions d'onde qui le constituent tourne en rond dans ces tourbillons [voir E cette explication]. Si les tourbillons ne tournent pas exactement en rond parce que la matière se déplace, le photon sera influencé de la même façon par ce déplacement du point de retour des tourbillons.
Pour cette raison, la lumière décale donc sa progression dans le même sens et à la même vitesse que la matière qui l'émet ou qui l'observe.
Si la matière va dans le même sens que la lumière, la vitesse de la matière s'ajoute à celle de la lumière. Les photons vont, en vitesse absolue, plus vite que la lumière, mais leur vitesse par rapport à la matière reste "la vitesse de la lumière".
Si la matière va au contraire à la rencontre de la lumière, le mouvement des tourbillons de gravité qui la précèdent ralentit le mouvement des photons. Les photons vont, en vitesse absolue, moins vite que la lumière, mais leur vitesse par rapport à la matière reste encore "celle de la lumière".
la masse augmente avec la vitesse . . .
Quand une matière circule et fait par exemple un virage ou une accélération brusque, elle peut perdre une partie de son organisation qui ne parvient pas à rester assez compacte. Cette perte se traduit par l'éjection de photons, donc par la perte d'énergie. La quantité de c² que renferme la matière est alors diminuée, puisqu'on a dit que l'énergie est la même chose que du c².
Comme les tourbillons de matière sont entraînés avec elle, ils préparent toutes les ondes de l'espace à son voisinage à se déformer dans le sens du mouvement de la matière. Ainsi, quand la matière doit perdre un photon, par exemple à la suite d'une accélération brusque, le photon utilisera pour se créer une partie de la torsion des ondes d'espace sur lesquelles se trouve la matière, et une partie de l'énergie de torsion des ondes d'espace préparées par les tourbillons qui entourent la matière. Plus la matière va vite, plus les tourbillons qui l'accompagnent préparent favorablement les ondes proches de la matière à s'adapter au sens de son déplacement. Plus la matière va vite, plus les ondes qui l'entourent ont donc leurs torsions préparées favorablement à la fabrication du photon. Plus la matière va vite, moins elle perd donc d'énergie interne pour fabriquer ce photon, puisque la quantité d'énergie externe à sa disposition augmente.
Ainsi, plus la matière va vite, plus elle peut produire de photons avec la même quantité d'énergie, plus grande apparait donc son énergie interne. Comme nous avons définit la masse "m" comme la quantité d'énergie c² dont dispose une matière, nous trouvons alors que la masse augmente avec la vitesse.
Cette proposition est identique à l'une des propositions de la relativité d'Einstein. Le seul différent concerne l'interprétation de ce qu'est la masse qui augmente ainsi.
. . . et les horloges qui voyagent se reposent
Pour la raison que l'on vient de développer, une horloge qui voyage à grande vitesse fonctionnera en dépensant moins d'énergie qu'au repos. La perte d'énergie qui déclenche chacun de ses battements mettra donc plus de temps à se produire : l'horloge qui voyage retardera donc par rapport à une horloge restée au repos.
Ce point a été prédit aussi par Einstein, et vérifié expérimentalement.
Pour Einstein, il signifiait que le temps s'écoule moins vite pour qui voyage, que pour qui reste au repos. Ce que nous proposons ici de dire, c'est tout simplement qu'une horloge fonctionne moins vite en voyageant qu'au repos. Car une horloge (même "atomique") ne mesure pas le temps absolu, elle donne simplement des indications sur le rythme de son fonctionnement. Ce rythme souvent est suffisamment régulier pour nous donner une idée du temps qui passe.
Pas toujours.
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