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Ce qu' ILS en pensent...Le concept de propagation : une anomalie dans les fondements de la théorie électromagnétique ?L'évolution pré-relativiste de la Théorie et des Equations de MaxwellLes Equations de MAXWELL et les quanta originels

Les Equations de MAXWELL et la relativitéLes Equations de MAXWELL et les théories quantiquesSynthèseBibliographie

 

CHAPITRE 7

SYNTHÈSE

En faisant apparaître une faille probable dans les fondements conceptuels qui ont assuré les avancées de la physique depuis plus d'un siècle, l'analyse présentée ici conduit à prévoir une mutation profonde de sa structure. Un tel remaniement de concepts fondamentaux, dont la validité semblait avoir bénéficié de confirmations multiples, suppose de nouvelles vérifications expérimentales en même temps que la compréhension des processus qui ont conduit à cette situation.

Principales hypothèses de travail formulées préalablement aux vérifications expérimentales

  1. Le concept de propagation du champ, issu de l'interprétation des équations de propagation auxquelles conduisent les Équations de MAXWELL, ne correspond pas à la réalité physique mais il s'y est substitué utilement pour toute une période où il était impossible d'accéder à la connaissance de cette réalité, à partir des données disponibles. Les ondes hertziennes émises par une antenne ne constituent pas la vérification expérimentale de la propagation du champ du courant d'antenne; elles procèdent d'un phénomène totalement différent: la création physique et l'émission de photons qui constituent le champ de rayonnement. En fait, le groupe des Équations de MAXWELL (équations différentielles du premier ordre reliant les champs électrique et magnétique entre eux et les champs aux charges) exprime des relations instantanées. C'est au niveau du cheminement mathématique qui fait passer de ce groupe d'équations aux équations de propagation des champs électrique et magnétique que l'interprétation des formulations s'est écartée de la réalité physique. Par contre, ces formulations expriment valablement l'enveloppe statistique des phénomènes liés au rayonnement hertzien et, en cela, elles ont été et resteront éminemment utiles. La même situation se retrouve dans la formulation quadri-dimensionnelle des lois de l'électromagnétisme: celle-ci, comme la formulation vectorielle, exprime des relations instantanées entre les charges et les champs. C'est dans ce cadre qu'est valable la démonstration mathématique selon laquelle l'évolution des charges et des champs liés par les Équations de MAXWELL respecte la conservation de l'énergie, de la quantité de mouvement et du moment cinétique.

  2. Lorsqu'un un aimant est déplacé, son champ magnétique se déplace en bloc avec lui dans l'espace; de ce fait, l'interaction de couplage qu'il est susceptible d'engendrer en présence de conducteurs est instantanée. Il en est de même pour une charge électrique dont le champ est établi dans l'espace. Le concept selon lequel une charge électrique, en mouvement rectiligne uniforme dans le vide, est la source, en chacun des points de sa trajectoire, d'un champ électromagnétique qui se propage dans toutes les directions n'a aucune réalité physique; il en est de même dans le cas d'un aimant. Il n'existe pas d'énergie d'espace liée à un champ électrique ou à un champ magnétique; les champs sont liés indissolublement aux charges ou aux aimants (ou aux courants dans les conducteurs) et, dans le cas du rayonnement, ils sont liés indissolublement aux photons. En conséquence, le concept de champ libre, hors rayonnement, ne correspond à aucune réalité physique; il n'en reste pas moins que la quantification du champ électromagnétique, établie initialement à partir du concept de champ libre, a atteint un excellent degré de représentativité des phénomènes qui se déroulent à l'échelle microscopique.

  3. Les interactions de couplage s'effectuent par des transferts instantanés d'énergie et de quantité de mouvement qui sont quantifiés (les transferts d'énergie s'effectuent par quanta mais sans création de particules, contrairement à ce qui se passe dans le cas du rayonnement); elles ne peuvent intervenir que dans la mesure où les éléments sont en état de corrélation et cela peut impliquer un retard proportionnel à la distance, retard qui est de nature physiquement différente de ce qu'impliquerait la propagation du champ dans sa version classique. Il s'agit là d'un domaine entièrement nouveau dans lequel presque tout reste à découvrir, mais où des expériences simples sont susceptibles d'apporter des bases solides et décisives. L'inséparabilité quantique appartient à la même classe de phénomènes que le couplage. L'instantanéité du couplage permet de réintroduire, conceptuellement, la simultanéité pour des points éloignés les uns des autres dans l'espace et/ou situés dans des référentiels différents. Elle projette un éclairage nouveau sur les phénomènes tels que la séparation d'un photon sur une lame semi-transparente et, plus généralement, sur les phénomènes d'interférences et de diffraction. Elle ne remet pas en cause l'impossibilité de faire apparaître un mouvement absolu. Elle conserve ce qui, dans la quantification du champ électromagnétique, aboutit à la quantification des transferts d'énergie dans les interactions de couplage mais elle conduit à faire évoluer le concept de photon virtuel en tant que représentation de la réalité physique, car il doit impliquer la propagation dans le sens où elle est associée à la corrélation et non dans le sens où elle est associée au champ, à l'énergie, à la quantité de mouvement et, éventuellement, au moment cinétique. Elle ne remet nullement en cause l'apport des relations d'indétermination, mais elle réintroduit l'intangibilité de la conservation de l'énergie, de la quantité de mouvement et du moment cinétique, à l'intérieur du domaine où elles sont impliquées.

  4. La relativité générale qui introduit un élargissement du Principe de Relativité, conserve certains principes-clés dont la relativité restreinte a hérité de l'électromagnétisme maxwellien et qu'elle a enracinés dans l'espace-temps: c'est le cas de la propagation avec les transferts, à l'espace, d'énergie et de quantité de mouvement supposées cédées par des charges ou des masses. La démarche initiée dans les présentes recherches autour des lois du champ électromagnétique est transposable aux interactions gravitationnelles: elles relèvent du couplage instantané et quantifié, sous réserve que les éléments concernés soient en état de corrélation. Cela exclut l'existence des ondes gravitationnelles et des gravitons en tant que réalités physiques. On peut penser cependant que, dans le domaine de la gravitation et de la relativité générale comme dans celui de l'électromagnétisme et de la relativité restreinte, le renoncement à la propagation permettra de passer d'un concept provisoire à des fondements plus cohérents avec la réalité physique, tout en conservant l'apport des formalismes mathématiques existants qui se sont avérés utiles et fertiles.

La Dualité de l'Espace-temps

En se plaçant dans la configuration où les expériences confirmeront les hypothèses avancées, on se trouvera dans la situation suivante. Les résultats des présentes recherches conduisent à introduire un nouveau fondement conceptuel: la dualité de l'espace-temps qui est en quelque sorte une réplique de la dualité onde-corpuscule. Dans l'une de ses facettes, cet espace-temps de nature physique présente les caractéristiques correspondant à ce que prévoit la relativité (relativité des longueurs et des temps, invariance de la vitesse des ondes électromagnétiques et de la charge électrique, covariance des relations charges-champs, relation masse-énergie, etc.); dans l'autre, il assure la compatibilité avec l'instantanéité des interactions de couplage qui conduit à retrouver la simultanéité dans des référentiels différents. Ce qui serait incohérent dans le cadre d'un espace-temps de nature strictement géométrique (l'instantanéité et la simultanéité sont alors incompatibles avec un temps qui est fonction du référentiel) devient cohérent dans le cadre d'un espace-temps de nature physique qui présente une réponse différente envers les transferts énergétiques directs par couplage, d'une part, envers ceux véhiculés par les corpuscules-photons, d'autre part. Il devient ainsi compréhensible que la théorie ait exprimé des pans entiers de la réalité physique de façon aussi satisfaisante en laissant subsister des anomalies aussi considérables, parmi lesquelles la difficile compatibilité entre la Relativité et les Quanta.

De cette démarche itérative, on devra peut-être retenir que le lien entre ce qui ressort de la physique mathématique et la réalité physique est plus subtil qu'on ne l'avait imaginé; ainsi s'expliquent les succès obtenus dans la mise en œuvre des processus intellectuels, décrits par Banesh HOFFMANN, permettant d'aboutir à des conclusions valables en partant de prémisses reconnues plus tard inexactes. Cette remarque pouvait apparaître comme caractérisant des situations ponctuelles; en fait, elle couvre l'ensemble du déterminisme épistémologique depuis l'introduction de la Théorie de MAXWELL jusqu'à nos jours. Peut-être, aussi, devra-t-on en conclure que, dans les avancées scientifiques, la part de l'intuition, c'est à dire des facultés transcendantes de l'esprit humain, a dépassé largement la part de la logique, y compris au travers de la mise en œuvre de l'instrument mathématique, dans la prééminence du génie sur la raison.