Mes livres : Atomes et matière,
ISBN 978-2919314-027, 360 pages, 34 € Mécanique céleste et Cosmologie, ISBN
978-2919314-003, 158 pages, 18 € Atoms and matter ISBN 978-2919314-034, 338 pages 34 € Expédiés franco contre Chèque à la Commande à : Iliade-édition, 8 route
de Corcosse 17100 Courcoury 0546913153 ou 0971552233
LES VÉRIFICATIONS DE LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ
Parvenu
à ce stade[1],
le lecteur a pu se convaincre que le présent ouvrage n’est pas un autodafé
antirelativiste. Malgré des résultats et des prises de positions qui peuvent ne
pas plaire à ceux qui encensent cette théorie et son auteur, il est clair que
nous tenons la relativité pour exacte et que nous avons eu pour souci d’en
rechercher les causes et d’en expliquer les effets.
Les scientifiques, dans leur majorité, considèrent la relativité
comme « la plus belle des théories
» et, comme très peu la connaissent ou la comprennent, elle est souvent acceptée comme un dogme et auréolée
d’un prestige quasi mythique.
La théorie de la relativité, telle qu’elle est actuellement, est
considérée comme exacte et parfaitement vérifiée expérimentalement. Il est vrai
que si il y a consensus sur ce point, c’est parce que ceux qui ne sont pas de
cet avis n’ont pas droit de cité et sont marginalisés, comme le fut Louis de
Broglie par exemple, pour ne citer que le plus prestigieux des scientifiques
français, lorsqu’il affirma son opposition à l’interprétation admise de la
mécanique quantique.
La théorie de la relativité est-elle exacte, est-elle
parfaitement vérifiée ?
Les résultats obtenus ici permettent de douter de son
exactitude, au sens de la précision que permet son formalisme mathématique. Il
serait donc intéressant de comparer les résultats des mesures possibles avec
les formules de la relativité classique et celles que contient le présent
ouvrage.
En ce qui concerne l’affirmation selon laquelle elle est
parfaitement vérifiée, nous allons voir ici que le doute est permis.
Les vérifications de la théorie de la relativité portent
essentiellement sur :
La dilatation du temps
La courbure des rayons
lumineux au voisinage d’une masse
le déplacement des raies
spectrales en fonction du potentiel de gravitation.
Le mouvement du périhélie des planètes.
L'existence d'ondes gravitationnelles
Dans les paragraphes qui suivent, nous allons successivement
examiner ces questions.
La dilatation du temps et le muon.
Une des vérifications de la théorie de la dilatation relativiste
du temps en fonction de la vitesse consiste
à comparer le temps de vie du muon cosmique avec le temps de vie du muon créé
dans les accélérateurs de particules. Rappelons que le muon est un électron lourd d'environ 207 fois la
masse de l'électron commun.
Le muon créé dans la haute atmosphère vit environ sept fois plus
longtemps que les muons observés aux cours d'expériences de laboratoire.
Le muon comme toutes les particules éphémères a un temps de vie
d'autant plus grand que sa vitesse approche celle de la lumière. Ce fait est
interprété comme étant une conséquence de la dilatation du temps selon les
équations de Lorentz.
Crawford a calculé que l'augmentation de la durée de vie du muon
était conforme à la formule d'Einstein et si la majorité des physiciens voit en
ce fait, une confirmation de la dilatation du temps avec la vitesse, il en
reste beaucoup d'autres qui soulèvent des objections et proposent d'autres
explications.
Or, la théorie de la relativité prévoit la contraction apparente
des dimensions et l'augmentation de la masse en fonction de la vitesse. Ces
lois s'appliquent également aux particules. Si bien qu'une particule en
mouvement est, comme nous le postulons depuis le début de cet ouvrage, plus
petite et plus massive que lorsqu'elle est au repos ou animée d'une vitesse plus
faible. Il s'en suit que sa vitesse de spin est plus petite. Bien qu'elle
tourne sur elle-même plus rapidement, car si sa vitesse angulaire est plus
grande, la vitesse linéaire d'un point de son plan équatorial est plus faible
puisque son rayon est plus petit. La vitesse du point est, rappelons-le, telle
que la somme vectorielle des vitesses de translation et du mouvement de spin
reste constante.
C'est ce qui confère au muon une plus grande inertie (ou masse
apparente) et augmente sa durée de vie, car cette grande inertie et sa faible section efficace font qu'il est moins
freiné par les interactions avec les molécules de l'air. Ce n'est que lorsque
sa vitesse est faible et que son rayon s'accroît que la charge électrique dont
il est composé peut interagir avec le milieu ambiant : molécules de l'air ou
champs électromagnétiques.
Ainsi, une fois encore, l'observation d'un phénomène simple a
conduit à des hypothèses erronées. Pourtant l'explication était contenue dans les énoncés de la théorie de
la relativité restreinte, il suffisait d'en déduire toutes les conséquences au
lieu de trouver dans chaque observation une confirmation aux spéculations
fantaisistes plus ou moins inspirées de la science-fiction.
.
La courbure des rayons lumineux
La théorie de la relativité prévoit la déviation des rayons
lumineux à proximité d’une masse et cette déviation, effectivement observée,
est considérée comme une de ses meilleures vérifications.
Tout le monde connaît l’histoire des expéditions d’Eddington, de
Crommelin et de Davison et le résultat de leurs observations. Lors d’une
éclipse, les positions optiques des étoiles situées dans le voisinage du soleil
ne sont pas les mêmes que lorsqu’on les observe en dehors de ce phénomène. Ce
qui indiquait que, conformément aux prévisions d’Einstein, les rayons lumineux
émanant de ces étoiles étaient courbés au voisinage du soleil.
La formule donnée par Einstein pour le calcul de cette déviation
est :
da = 2GM/pRc² (1)
expression dans laquelle,
G est la constante de la gravitation ;
M et R sont respectivement la masse et
le rayon du soleil ; et c, la célérité de la lumière.
Or GM/R représente le carré de la vitesse que peut avoir un
satellite gravitant à la distance R du centre du soleil, si bien que GM/Rc² est
un rapport sans dimension. Comme Einstein veut obtenir une différence
angulaire, il introduit l’angle p mais
en le plaçant au dénominateur, pour
trouver une valeur concordant avec la théorie de Laplace[2],
qui avait déjà fait un calcul similaire sur la base de la théorie de la
gravitation et des corpuscules de lumière de Newton. Selon Laplace, cette
déviation aurait due être de 0,87 " d’arc. C’est ce que trouva
Einstein, dans sa première proposition. Par la suite, ne pouvant contester le
bien fondé des calculs et du raisonnement de Laplace (puisque lui-même
octroyait une sensibilité gravitationnelle au photon) il rajouta le facteur 2
en précisant que « cette déviation
était due pour moitié au champ d’attraction (newtonien) et pour moitié à la
modification géométrique de l’espace (« courbure ») produite par le
soleil »[3].
Or, la formule donnée par Einstein n’est pas homogène à un
angle, elle en est l’inverse car le facteur p est au dénominateur. Que peut signifier un
pareil résultat ?
La lumière est-elle vraiment déviée à proximité du soleil. Sans
aucun doute, mais est-ce bien la gravitation et ou la courbure de l’espace qui
en sont responsables ?
Une photographie prise lors d’une éclipse solaire, nous montre
que l’espace autour du soleil n’est pas absolument vide. La Couronne, cet atmosphère du soleil qui
s’étend jusqu’à des distances égales à plusieurs rayons solaires est composée
d’un gaz dont la densité est loin d’être nulle et dont la température est très
élevée. Est-ce que cette densité et cette température de l’atmosphère solaire
ne seraient pas susceptibles de provoquer les mêmes effets que ceux que les
astronomes terrestres déplorent quotidiennement ?[4]
Par ailleurs, le raisonnement d’Einstein est basé sur le postulat
de l’équivalence de la masse et de l’énergie. Si la matière peut être attirée
par la force gravitationnelle, l’énergie doit également subir cette attraction.
C’est par une expérience
de pensée qu’Einstein en fit la démonstration. :
Supposons un rayon de lumière pénétrant par une ouverture dans le
laboratoire tiré vers le haut par le bon petit diable[5],
ce rayon atteindra la paroi opposée, non pas au droit de l’ouverture, mais un
peu plus bas, puisque, pendant la traversée du laboratoire, celui-ci s’est
déplacé vers le haut. Ce qui permet à Einstein, assimilant l’accélération du
mouvement du laboratoire à l’accélération de la pesanteur, d’affirmer que, de
même, un rayon lumineux sera infléchi par la force de gravitation.
On remarquera que si le mouvement du laboratoire était un
mouvement uniforme à vitesse constante, donc sans accélération, la position du
rayon lumineux sur la paroi opposée aurait été pratiquement la même que lorsque
le labo est en mouvement accéléré. Est-ce pour cette raison qu’Einstein décida
que l’infléchissement du rayon lumineux n’était pas dû à la force de
gravitation mais à la structure courbe de l’espace ? Cependant, la courbure de l’espace reste liée à la présence de
matière et à sa force d’attraction et la difficulté persiste.
Par ailleurs, si l’attraction gravitationnelle et la sensibilité
de la matière à cette force d’attraction est bien liée, comme nous le
proposons, à la pulsation des sep, on conçoit mal que les fronts d’onde puissent
y être sensibles.
Ainsi, il semble que seule la réfraction[6]
du milieu traversé puisse expliquer la courbure de la lumière en provenance des
étoiles lointaines au voisinage du soleil.
Le déplacement des raies spectrales
Selon la théorie de la relativité,
« la fréquence d’un
atome qui se trouve à la surface d’un corps céleste, est un peu plus petite que
la fréquence d’un atome du même élément qui se trouve dans l’espace libre (ou à
la surface d’un corps céleste plus petit). »[7]
Pour Einstein, le potentiel de gravitation à pour effet de
ralentir la fréquence de pulsation des atomes. Un atome loin de tout corps
céleste, hors d’un champ de gravitation aurait donc une fréquence f de pulsation infiniment grande. La formule donnée par Einstein : f = -KM/r montre que si la masse M
est infiniment petite ou le rayon r
infiniment grand, la fréquence sera infiniment grande. (K, constante de la gravitation)
Pourtant, l’observation du rayonnement provenant de l’espace
intergalactique ou intersidéral montre que les fréquences de pulsation de ces
atomes sont plus petites que celles des mêmes atomes terrestres et qu’elles
dépendent de la pression et de la température du milieu ambiant.
Nous avons déjà montré §§-7.5 et 7.6, à propos de la mesure du
temps et des fréquences observables, que les périodes de pulsation des atomes
devaient être plus grandes et non plus petites lorsque le potentiel du champ de
gravitation était plus grand. Par ailleurs, la mécanique de l’atome que nous
proposons, et qui rend compte, d’une façon tellement simple, de tous les
phénomènes connus qu’il semble difficile de la contester, montre que les
fréquences de pulsation des atomes dépendent de leur rayon et donc de la
pression ambiante.
Si les atomes des éléments lourds sont insensibles à la
pression, ils restent cependant sensibles à la vitesse (absolue) et, conformément à la théorie d’Einstein,
leurs rayons (absolus) sont plus petits lorsque la vitesse est grande, ce qui devrait leur conférer des fréquences
de pulsation plus grandes et non plus petites. [8]
Il est étonnant qu’Einstein en soit arrivé à cette conclusion et
la théorie de la relativité aurait très bien pu se passer de cet apport.
Pourtant, Einstein précise
« Si le déplacement des raies du spectre vers le rouge par le potentiel
de gravitation n’existait pas, la Théorie de la relativité générale deviendrait
insoutenable. »
Rien dans la théorie de la relativité restreinte, ni même dans la
théorie de la relativité générale, n’imposait cette affirmation. La dépendance
de la fréquence de pulsation des atomes au potentiel de gravitation ne peut
être la conséquence, ni d’un artifice d’observation, ni de la structure de
l’espace relativiste quadridimensionnel. Ainsi, l’inexistence de cet effet ne
peut mettre en cause la validité de toute la théorie. Pourtant, c’est à propos
de ce phénomène qu’Einstein appelle, de la façon la plus grave, la confirmation
des astronomes, et la validation de toute sa théorie.
. D’autre part, Einstein précise que le déplacement vers le rouge
du spectre d’un atome à la surface du soleil par rapport à celui de ce même
atome à la surface de la terre sera de deux millionièmes de longueur d’onde,
calculé selon sa formule :
n-no/no=KM/c²r (2)
où no est la fréquence qu’a cet
atome à la surface de la terre, K est la constante de la gravitation, M et r
étant respectivement la masse et le rayon du soleil. Ce qui fait qu’Einstein ne
tient absolument pas compte de la température à la surface du soleil et considère
que les fréquence de pulsation des atomes sont indépendantes de l’état de la
matière que ces atomes constituent.
Pour que la vérification demandée par Einstein soit possible et
significative, il faudrait qu’il existe un astre de la masse du soleil à la
surface duquel la température et la pression soient les mêmes que sur terre.
Pourtant, les physiciens considèrent que cette prédiction
d’Einstein a été vérifiée expérimentalement.
L’expérience menée en 1960 à Harvard par Pound et Rebka est considérée
comme « ... la vérification la
meilleure de l’effet Einstein que l’on ait jusqu’à présent obtenu »[9]
Cette expérience de Pound et Rebka consistait à mesurer la
fréquence d’une émission de cobalt 57 à une hauteur de 20 m. au dessus de la
source. Ainsi, la source de cobalt était au niveau du sol et l’observation se
faisait 20 m plus haut. La différence entre la fréquence émise et la fréquence
observée étant imputée au potentiel de gravitation. Le décalage vers le rouge
observé était égal à 105 % de l’effet Einstein prévisible.
Cette expérience appelle donc quelques commentaires :
Si la source de cobalt est
restée au niveau du sol, l’expérience n’est pas du tout conforme à ce que
voulait dire Einstein. En effet, dans ces conditions, les atomes de cobalt ne
subissent aucune variation du potentiel de gravitation. Pour respecter l’esprit
de l’idée d’Einstein, il aurait fallu comparer les spectres de deux sources de
cobalt 57, l’une au niveau de la mer, l’autre à la même latitude, mais à une
altitude plus grande, à bord d’un avion par exemple, pour éviter que la masse
d’une montagne ne modifie la pesanteur
du lieu.
Si la fréquence observée à
20 m. au dessus de la source n’est pas la même que la fréquence émise, que sont
devenus les photons manquants ? En
effet, une fréquence, c’est par définition un nombre d’événements dans l’unité
de temps. Si la source émet un certain nombre de photons dans l’unité de temps
et que les observateurs, dans le même laps de temps en perçoivent une quantité
moindre, cela signifie que certains photons se sont égarés en route, ou que les
premiers photons vont plus vite que les derniers, que la vitesse des photons
dépend de leur position dans le paquet d’onde. Cette hypothèse n’est pas
acceptable dans le cadre des théories actuellement admises. Si la vitesse des photons n’est la même pour
tous, cette variation de la vitesse devrait être imputée à une variation du
milieu de propagation ou à une variation des conditions de l’expérience, mais
la durée d’une telle expérience ne permet pas d’envisager cette dernière
hypothèse.
Le cobalt 57 émet un
rayonnement gamma d’énergie comprise entre 0,11 et 0,21 MeV, ce qui lui confère
une fréquence comprise entre 2,65 et 5,06.1019 Hz. La variation de
fréquence prévue par la théorie d’Einstein avec une différence du potentiel de
gravitation sur une hauteur de 20 m. s’exprime :
n-no/no=KM/c²(1/R-1/R+20) (3)
Ce qui fait que le rapport
de fréquence à observer est de 2,19.10-15
Il faut donc détecter des photons ayant une différence de
fréquence d’environ 6.104 Hz.
sur une émission dont les composantes s’étalent sur un spectre de 2,65 1019
à 5.06.1019 Hz. Chapeau bas !
Pour la suite des
vérifications de la théorie de la Relativité, vous pouvez consulter les
pages :
Le mouvement du périhélie des planètes
D’accord ? Pas
d’accord ? Faites-le moi savoir, vos idées m’intéressent. Nous pouvons en
débattre.
