English German Espagnol Portugese Chinese Japanese Arab Rusian Italian Norvegian Dutch Hebrew Polish Turkish Hindi
Accueil du site > 02 - Livre Deux : SCIENCES > Atome : lois de la Physique ou rétroaction de la matière/lumière et du vide (...) > D’où vient le magnétisme de la matière

D’où vient le magnétisme de la matière

jeudi 8 octobre 2020, par Robert Paris

D’où vient le magnétisme de la matière

Avertissement : le magnétisme est une propriété physique de la matière qui peut parfaitement être étudiée scientifiquement et qui n’a rien d’occulte, de mystique, de magique… Le magnétisme n’est nullement un pouvoir d’influencer les êtres humains… Certes, notre corps, comme toute matière, perçoit le magnétisme mais cela ne signifie pas qu’il agisse de manière mystérieuse sur notre pensée. Les grands « mystères » scientifiques du magnétisme proviennent de son couplage dialectique avec l’électricité, de son caractère quantique, de sa présence permanente dans la matière mais aussi dans le vide, au travers des champs. Mais les notions de flux, de forces, d’ondes ou d’énergies ou même de « quantique » qu’utilise la science ne peuvent nullement cautionner les pratiques des « magnétiseurs ».

Richard Feynman, “Cours de Physique”, tome Electromagnetisme 2 :

« Nous allons parler dans ce chapitre des propriétés magnétiques des matériaux. Le matériau qui a les propriétés magnétiques les plus remarquables est évidemment le fer. De semblables propriétés appartiennent aussi à des éléments tels que le nickel, le cobalt, et, - à des températures suffisamment basses (au-dessous de 16° C) – au gadolinium, ainsi qu’à de nombreux alliages spéciaux. Cette sorte de magnétisme, appelée « ferromagnétisme », est tellement remarquable et compliquée qu’on en discutera dans un chapitre spécial. Les substances ordinaires présentent toutes cependant certains effets magnétiques, bien que très faibles, de mille à un million de fois moins marqués que ceux des matériaux ferromagnétiques. Nous décrirons ici le magnétisme ordinaire, c’est-à-dire le magnétisme de substances autres que les ferromagnétiques.

Ce magnétisme faible est de deux sortes. Certains corps sont attirés vers les champs magnétiques ; d’autres sont repoussés. Contrairement à l’effet électrique dans la matière qui fait que les diélectriques sont toujours attirés, il existe deux signes pour l’effet magnétique. On peut facilement mettre ces deux signes en évidence à l’aide d’un fort électro-aimant dont une des pièces polaires est pointue et l’autre plate. Le champ magnétique est beaucoup plus fort près de la pièce polaire pointue que près de la pièce plate. Si on suspend un petit morceau de matière à une longue corde et que l’on place ainsi entre les pôles, une faible force, en général, va agir dessus. On peut se rendre compte de cette faible force par le léger déplacement du corps suspendu quand on ferme le circuit de l’électro-aimant. Les rares matériaux ferromagnétiques sont attirés très violemment vers le pôle pointu ; tous les autres matériaux ne subissent qu’une faible force. Certains sont faiblement attirés par le pôle pointu, et certains sont faiblement repoussés.

On peut mieux s’en rendre compte à l’aide d’un petit cylindre de bismuth qui est repoussé loin de la région à champ élevé. Les substances qui sont repoussées de cette façon sont dites « diamagnétiques ». Le bismuth est l’un des corps les plus fortement diamagnétiques, mais même avec lui, l’effet est encore très faible. Le diamagnétisme est toujours très faible. Si on suspend entre les pôles un petit morceau d’aluminium, il apparaît aussi une force faible, mais dirigée vers le pôle pointu. Les substances telles que l’aluminium sont dites « paramagnétiques ». Dans une telle expérience, des forces de Foucault apparaissent quand on branche et débranche l’électro-aimant, et peuvent produire de très fortes impulsions. Il faut faire attention de prendre le déplacement résultant après que l’objet suspendu ait trouvé son équilibre.

Décrivons maintenant brièvement le mécanisme de ces deux effets. D’abord, dans de nombreuses substances les atomes n’ont pas de moment magnétique permanent, ou plutôt, tous les aimants à l’intérieur d’un atome s’équilibrent de telle sorte que le moment résultant de l’atome est nulle. Les spins électroniques et les mouvements orbitaux s’équilibrent exactement, de sorte que chaque atome en particulier n’a en moyenne aucun moment magnétique. Dans de telles conditions, quand on établit le champ magnétique de faibles extra-courants prennent naissance à l’intérieur de l’atome, par induction. Suivant la loi de Lenz, ces courants sont dans une direction telle qu’ils s’opposent à l’augmentation du champ. Les moments magnétiques induits des atomes sont dirigés à l’opposé du champ magnétique. Tel est le mécanisme du diamagnétisme.

Maintenant, il existe des substances pour lesquelles les atomes ont bien un moment magnétique permanent – dans lesquelles les spins électroniques et les orbites ont un courant résultant qui n’est pas nul. Ainsi, en plus de l’effet diamagnétique (qui est toujours présent), il est également possible d’aligner les moments magnétiques des atomes individuels. Dans ce cas, les moments tendent à s’aligner le long du champ magnétique (comme les dipôles permanents d’un diélectrique sont orientés par le champ électrique), et le magnétisme induit rend à augmenter le champ magnétique. Ce sont les substances paramagnétiques. Le paramagnétisme est généralement très faible parce que les forces orientantes sont relativement petites comparées aux forces dues aux mouvements thermiques qui tendent à déranger l’ordre. Il s’ensuit aussi que le paramagnétisme est habituellement sensible à la température.

Le paramagnétisme est dû aux spins des électrons responsables de la conduction dans un métal constitue une exception…

Pour le paramagnétisme ordinaire, plus la température est basse, plus l’effet est marqué. L’orientation est plus grande aux faibles températures où l’effet désorientant des collisions est moindre. Le diamagnétisme est, d’autre part, plus ou moins indépendant de la température. Dans toute substance contenant des moments magnétiques, il existe un effet diamagnétique aussi bien qu’un effet paramagnétique ; mais l’effet paramagnétique domine généralement…

Il n’est pas possible de comprendre les effets magnétiques de la matière d’une façon honnête d’un point de vue classique. De tels effets magnétiques constituent un phénomène complètement quantique…

Nous allons démontrer maintenant que d’après la mécanique classique il ne peut y avoir ni diamagnétisme ni paramagnétisme…

C’est une conséquence de la mécanique classique que, si vous avez n’importe quelle espèce de système – un gaz avec des électrons, des protons et n’importe quoi – maintenu dans une boîte de telle sorte que l’ensemble ne puisse tourner, il n’y aura pas d’effet magnétique. Il est possible d’avoir un effet magnétique si on a un système isolé, tel qu’une étoile qui se maintient condensée par ses propres moyens, et qui peut se mettre à tourner si on établit le champ magnétique. Mais si on a un morceau de matière maintenu en place de telle sorte qu’il ne puisse tourner, il n’y a pas d’effets magnétiques. Ce qu’on entend par empêcher la rotation se résume de la façon suivante : à une température donnée, nous supposons qu’il n’existe qu’un seul état d’équilibre thermique. Le théorème de Larmor dit alors que, si on établit le champ magnétique et qu’on attend que le système prenne son équilibre thermique, il n’y aura ni paramagnétisme ni diamagnétisme – il n’y aura pas de moment magnétique induit…

On ne peut comprendre les phénomènes magnétiques de façon satisfaisante qu’avec la mécanique quantique. »

Extrait du Cours de physique de Feynman (électromagnétisme – tome 1) :

« Considérons une force analogue à la gravitation qui varie, comme elle, comme l’inverse du carré de la distance, mais qui soit un milliard de milliards de milliards de milliards de fois plus intense. Et avec une autre différence : il y aurait deux espèces de « matière », que nous pouvons appeler positive et négative. Celles de même espèce (de même signe) se repoussent et celles d’espèces différentes (de signes contraires) s’attirent. Contrairement au cas de la gravité où il n’y a que l’attraction. Que va-t-il se passer ?

Un amas d’éléments positifs se repousserait avec une force énorme et éclaterait dans toutes les directions. Un amas d’éléments négatifs en ferait autant. Mais un mélange égal d’éléments positifs et négatifs ferait quelque chose de tout à fait différent. Les éléments opposés seraient maintenus ensemble par des attractions énormes. le résultat global serait que les forces terrifiantes s’équilibreraient entre elles presque parfaitement en formant des mélanges fins et serrés d’éléments positifs et négatifs, et entre deux amas d’un tel mélange, il n’y aurait pratiquement pas du tout d’attraction ni de répulsion.

Une telle force existe : c’est la force électrique. Et toute matière est un mélange de protons positifs et d’électrons négatifs qui s’attirent et se repoussent avec cette grande force. L’équilibre est si parfait cependant, que lorsque vous vous tenez près de quelqu’un d’autre, vous ne sentez aucune force. S’il y avait seulement un très léger déséquilibre vous le sauriez. Si vous vous teniez à un bras de distance de quelqu’un et que chacun de vous ait un pour cent d’électrons de plus que de protons, la force de répulsion entre vous serait incroyable. De quelle grandeur ? Suffisante pour soulever l’immeuble de l’Empire State Building ? Non ! Pour soulever le Mont Everest ? Non ! La répulsion serait en fait suffisante pour soulever un « poids » égal à celui de la Terre entière !

Avec des forces aussi énormes et aussi parfaitement équilibrées dans ce mélange intime, il n’est pas difficile de comprendre que la matière, essayant de garder ses charges positives et négatives dans le meilleur équilibre, puisse avoir une grande rigidité et une grande résistance. L’Empire State Building, par exemple, ne s’écarte que de 2,50 mètres de son équilibre parce que les forces électriques maintiennent chaque électron et chaque proton plus ou moins à sa propre place. D’autre part, si nous regardons la matière à une échelle assez petite pour ne voir que quelques atomes, chaque petit morceau n’aura pas, en général, un nombre égal de charges positives et négatives ; par conséquent, il y aura d’intenses forces électriques résiduelles. Même quand il y a un nombre égal de charges de signe opposés dans deux petits morceaux voisins, il peut y avoir encore de grandes forces électriques globales, car les forces entre charges individuelles varient comme l’inverse du carré de la distance. Une force résultante peut se produire si une charge négative de l’un des morceaux est plus proche d’une charge positive que des charges négatives de l’autre. Les forces d’attraction peuvent ainsi être plus grandes que celles de répulsion et il peut y avoir une attraction résultante entre les deux petits morceaux sans qu’il y ait excès de charges. Les forces qui maintiennent les atomes entre eux ou les molécules entre elles, sont réellement des forces électriques agissant dans des régions où l’équilibre de charges n’est pas parfait, ou bien dans des régions aux dimensions très petites.

Vous savez évidemment que les atomes sont constitués de protons positifs dans le noyau et d’électrons négatifs à l’extérieur. Vous pouvez vous demander : « si cette force électrique est si terrifiante, pourquoi les protons et les électrons ne se collent-ils pas les uns sur les autres ? S’ils veulent former un mélange intime, pourquoi celui-ci n’est-il pas encore plus intime ? »

La réponse fait intervenir les effets quantiques. Si nous essayons de placer nos électrons dans une région très proche des protons, alors, selon le principe d’incertitude (principe qui appartient à la physique quantique et prévoit que le produit de l’impulsion et de la dimension de la zone de présence ne doit pas descendre en dessous d’un quanta), ils doivent avoir une impulsion dont le carré moyen est d’autant plus grand que nous essayons de les rapprocher davantage. C’est ce mouvement, exigé par les lois de la mécanique quantique, qui empêche l’attraction électrique de rapprocher davantage les charges les unes des autres.

Une autre question se pose : « Qu’est-ce qui maintient le noyau compact ? » Dans le noyau il y a plusieurs protons qui tous sont positifs. Pourquoi ne se repoussent-ils pas ? Il s’avère que dans le noyau il y a, en plus des forces électriques et qui sont appelées forces nucléaires, qui sont plus grandes que les forces électriques et qui sont capables de maintenir les protons ensemble malgré la répulsion électrique. Les forces nucléaires, cependant, sont à court rayon d’action – leur intensité décroît beaucoup plus rapidement que l’inverse du carré du rayon. Et ceci a une conséquence importante. Si un noyau contient trop de protons, il devient trop gros, et il ne restera pas compact…

Les forces nucléaires agissent principalement entre chaque proton (ou neutron) et son plus proche voisin, tandis que les forces électriques agissent sur de plus grandes distances, donnant une répulsion entre chaque proton et tous les autres protons du noyau. Plus il y a de protons dans le noyau, plus forte est la répulsion électrique, jusqu’à ce que… l’équilibre devienne si fragile que le noyau est presque prêt à éclater sous l’action de la force électrique de répulsion.

Si un tel noyau est juste « heurté » légèrement (comme on peut le faire en le bombardant par un neutron lent), il se casse en deux morceaux, chacun avec une charge positive, et ces morceaux s’écartent par répulsion électrique. L’énergie qui est libérée est l’énergie de la bombe atomique. Cette énergie est couramment appelée énergie « nucléaire », mais c’est réellement l’énergie « électrique » libérée quand les forces électriques ont dépassé les forces nucléaires d’attraction.

Nous pouvons enfin nous demander ce qui maintient la cohésion d’un électron chargé négativement (puisqu’il ne possède pas de forces nucléaires). Si un électron est tout entier fait d’une seule sorte de substance, chaque partie devrait repousser les autres. Pourquoi, alors, n’éclate-t-il pas ? Mais l’électron a-t-il des « parties » ? Peut-être devrions-nous dire que l’électron est un point et que les forces électriques agissent seulement entre différentes charges ponctuelles, si bien que l’électron n’agit pas sur lui-même. Peut-être. Tout ce que nous pouvons dire est que la question de savoir ce qui maintient la cohésion de l’électron a provoqué de nombreuses difficultés dans la tentative d’élaborer une théorie complète de l’électromagnétisme. La question n’a jamais reçu de réponse…

La force électromagnétique qui s’exerce sur une charge dépend de manière relativement simple de la charge, de la vitesse et des champs électrique et magnétique au point où se trouve cette charge. On multiplie le vecteur vitesse et le vecteur champ magnétique et on additionne au vecteur champ électrique et cette somme vectorielle est multiplié par la charge…

Magnétisme et électricité ne sont pas deux choses indépendantes – ils doivent toujours être considérés ensemble, comme un champ électromagnétique complet. Quoique dans le cas statique, les équations de Maxwell se séparent en deux paires distinctes, une paire relative à l’électricité et une autre relative au magnétisme sans lien apparent entre les deux champs, dans la nature elle-même, il existe un lien très étroit entre eux qui provient du principe de relativité.

Historiquement, le principe de relativité fut découvert après les équations de Maxwell. Ce fut, en fait, l’étude de l’électricité et du magnétisme qui conduisit finalement Einstein à la découverte de son principe de relativité…

Les champs électriques et magnétiques apparaissent différemment mélangés suivant le référentiel choisi… Si nous pensons aux lignes de champ électrique ou magnétique, nous ne devons pas leur attacher une trop grande réalité. Ces lignes peuvent disparaître si nous essayons de les observer dans un système de coordonnées différent…

Tous nos champs magnétiques satisfont à la même équation d’onde, l’équation de Maxwell. Nous pouvons donc nous demander quelle est la solution la plus générale de cette équation ? Cependant, plutôt que de nous attaquer directement à cette question difficile, nous allons examiner ce que l’on peut en dire en général, des solutions où rien n’est fonction de y et z… Nous obtenons donc ce résultat important pour la propagation des ondes planes dans une direction quelconque, que le champ électrique doit être perpendiculaire à la direction de propagation… Toute fonction de (x – ct) ou de (x + ct) est solution et toute solution est une somme d’une fonction de (x – ct) et d’une fonction de (x + ct)… Voici pour l’ensemble des solutions à une dimension de l’équation de Maxwell.

Comment allons-nous trouver la solution ondulatoire générale ? Voilà la réponse : toutes les solutions de l’équation d’onde à trois dimensions peuvent être représentées par la superposition des solutions à une dimension que nous venons d’établir…

Essayez de vous imaginer ce que peuvent être à présent les champs électriques et magnétiques dans l’espace de cette salle de cours. Tout d’abord, il y a un champ magnétique permanent ; il provient des courants intérieurs de la terre – c’est le champ magnétique terrestre permanent. Puis il y a certains champs électriques irréguliers et presque statiques, sans doute produits par des charges électriques engendrées par frottement, à cause du mouvement des gens sur leurs chaises et du frottement des manches de leurs vêtements sur les bras des fauteuils. Puis il y a d’autres champs magnétiques produits par les courants oscillants transportés par les fils électriques – champs qui varient à la fréquence de 60 cycles par seconde, synchronisés sur le générateur de Boulder Dam. Mais les champs électriques et magnétiques qui varient à des fréquences beaucoup plus élevées sont plus intéressants. Par exemple quand la lumière se propage de la fenêtre au sol, et d’un mur à un autre, il y a de petites ondulations des champs électriques et magnétiques qui se propagent à 300.000 kilomètres par seconde. Puis il y a encore les ondes infrarouges qui se propagent de vos fronts chauds vers le tableau froid. Et nous avons oublié la lumière ultraviolette, les rayons X et les ondes radio qui se propagent à travers la pièce.

A travers la pièce, il y a des ondes électromagnétiques qui transportent la musique d’un orchestre de jazz. Il y a des ondes modulées par une série d’impulsions représentant les images d’événements qui ont lieu dans d’autres parties du monde, ou bien d’aspirines que l’on peut imaginer qui se dissolvent dans des estomacs que l’on peut imaginer. Pour prouver la réalité de ces ondes, il est simplement nécessaire de brancher un dispositif électronique convenable, qui convertisse ces ondes en images et en sons.

Si nous poussons encore plus loin cette analyse, même pour les plus petites ondulations, nous verrons des ondes électromagnétiques minuscules qui sont arrivées dans la pièce après avoir parcouru des distances énormes. Il y a maintenant de minuscules oscillations du champ électrique, dont les crêtes sont séparées par une distance de trente centimètres, qui proviennent de millions de millions de kilomètres, et qui sont transmises à la terre par le vaisseau spatial Mariner II qui vient juste de passer devant Vénus. Ses signaux transportent des résumés d’informations captées sur les planètes (informations obtenues par des ondes électromagnétiques qui se sont propagées de la planète au vaisseau spatial).

Il y a de multiples petites oscillations des champs électriques et magnétiques, qui sont des ondes ayant pris naissance à des millions d’années-lumière – dans les galaxies les plus reculées de l’univers. On a prouvé que tout ceci était vrai en « remplissant la pièce de fils » - en construisant des antennes aussi grandes que cette pièce. Ces ondes radio ont été détectées en des endroits de l’espace qui se situent au-delà de la portée des plus grands télescopes optiques. Même eux, les télescopes optiques, sont simplement des collecteurs d’ondes électromagnétiques. Ce que nous appelons les étoiles, ne sont en réalité que des interférences, interférences obtenues à partir de la seule réalité physique que nous ayons pu déceler jusqu’à présent – à partir d’une étude précise des ondulations, d’une complexité sans fin, des champs électriques et magnétiques qui nous parviennent sur terre.

Je vous ai demandé de vous imaginer ces champs électriques et magnétiques. Que faites-vous ? Savez-vous comment faire ? Comment est-ce que moi j’imagine le champ électrique et le champ magnétique ? Qu’est-ce que je vois vraiment ? Quelles sont les exigences de l’imagination scientifique ?

Est-ce bien différent d’essayer d’imaginer que la pièce est remplie d’anges invisibles Non, ce n’est pas la même chose qu’imaginer des anges invisibles. Il faut un degré d’imagination bien plus élevé pour songer au champ électromagnétique que pour songer à des anges invisibles. Pourquoi ? Parce que pour rendre imaginables des anges invisibles, il me suffit simplement de modifier un tout petit peu leurs propriétés – je les rends faiblement visibles et je peux voir alors la forme de leurs ailes, leurs corps, leurs auréoles. Une fois que j’ai réussi à imaginer un ange visible, l’abstraction nécessaire – qui consiste à prendre des anges presque invisibles et à les imaginer complètement invisibles – est relativement simple. Alors vous dites, « Monsieur le Professeur, donnez-moi s’il vous plaît, une description approximative des ondes électromagnétiques, même si elle doit être légèrement floue, de façon à ce que moi aussi je puisse les voir, comme je vois les anges presque invisibles. Puis je modifierai cette image jusqu’à atteindre l’abstraction nécessaire. »

Je suis navré, mais je ne le peux pas. Je ne sais pas comment faire. Je n’ai aucune image de ce champ électromagnétique qui soit, en un certain sens, précise. J’ai étudié le champ électromagnétique depuis longtemps – il y a 25 ans, j’étais comme vous maintenant, et j’ai 25 ans d’expérience de plus pendant lesquels j’ai réfléchi à ces ondes sinueuses.

Quand je commence à décrire le champ électromagnétique qui se propage dans l’espace, je parle des champs électrique E et magnétique B et j’agite les bras et vous pouvez vous imaginer que je peux les voir. Je vais vous dire ce que je vois. Je vois des sortes de lignes floues et ondulées – ici et là un E ou un B écrit sur elles d’une certaine manière, et peut-être que certaines des lignes portent des flèches – une flèche ici ou là qui disparaît quand je la regarde de trop près. Quand je parle des champs qui sillonnent l’espace, je fais une confusion terrible entre les symboles dont je me sers pour décrire les objets, et les objets eux-mêmes. Je ne peux vraiment pas me construire une image qui se rapproche même à peu près des vraies ondes. Donc, si vous éprouvez une certaine difficulté à matérialiser cette image, ne craignez surtout pas que votre difficulté soit exceptionnelle.

Notre science demande des prodiges d’imagination. Le degré d’imagination nécessaire est bien plus élevé que celui exigé par certaines des idées anciennes. Les idées modernes sont bien plus difficiles à imaginer. Et cependant nous nous servons d’un grand nombre d’outils. Nous nous servons d’équations et de règles mathématiques, et nous faisons beaucoup de dessins. Je réalise maintenant, qu’en parlant du champ électromagnétique dans l’espace, je vois une sorte de superposition de tous les diagrammes que j’en ai toujours vus tracés. Je ne vois pas courir des faisceaux de lignes de champ, car cela m’inquiète de penser que si je courais à une vitesse différente, ces faisceaux disparaîtraient…

Le seul espoir est peut-être, direz-vous, d’adopter une vue mathématique. Or, qu’est-ce qu’une vue mathématique ? Du point de vue mathématique, il y a un vecteur champ électrique et un vecteur champ magnétique, en tout point de l’espace, c’est-à-dire qu’il y a six nombres associés à chaque point. (Chaque vecteur étant déterminé par trois nombre, ses coordonnées, dans l’espace à trois dimensions)

Pouvez-vous imaginer six nombres associés à chaque point de l’espace ? C’est trop difficile. Pouvez-vous-même imaginer un seul nombre associé à chaque point ? Moi, je ne le peux pas ! Je peux m’imaginer quelque chose comme la température en chaque point de l’espace. Cela semble compréhensible. Il y a une certaine chaleur ou un certain froid qui varie d’un point à un autre. Mais très sincèrement, je ne comprends pas l’idée d’un « nombre » en tout point.

Peut-être faudrait-il poser la question : pouvons-nous représenter le champ électrique par quelque chose qui ressemble plus à une température, disons par le déplacement d’une portion de gelée ? Supposez qu’on commence par imaginer que le monde est rempli de gelée et que les champs représentent une certaine distorsion – un étirement ou une torsion – de cette gelée. Nous pourrions alors matérialiser la vision de ce champ. Après avoir vu à quoi il ressemblait, nous pourrions faire abstraction de la gelée.

C’est ce qu’on essaya de faire pendant des années. Maxwell, Ampère, Faraday, et d’autres essayèrent de comprendre ainsi l’électromagnétisme. Parfois ils appelèrent cette gelée abstraite « éther ». Mais il apparut bientôt que cette tentative de représentation du champ électromagnétique était un barrage au progrès. Nous devons malheureusement nous limiter à des abstractions, à l’emploi d’instruments pour détecter le champ, etc. Néanmoins, en un certain sens, les champs sont réels, car après avoir fini de jouer avec nos équations mathématiques – avec ou sans images et dessins, avec ou sans tentative de matérialiser la chose – nous pouvons encore amener des instruments à détecter les signaux émis par Mariner II et obtenir des renseignements sur des galaxies à des millions de kilomètres, et ainsi de suite.

Tout le problème de l’imagination en sciences est souvent incompris de ceux qui pratiquent d’autres disciplines. Ils essayent de mettre à l’épreuve notre imagination de la façon suivante. Ils disent, « voici un dessin de certaines personnes dans une certaine situation. Comment imaginez-vous ce qui va se produire ensuite ? » Quand nous disons, « je ne peux pas imaginer », ils peuvent penser que nous avons une bien faible imagination. Ils négligent le fait que tout ce qui nous est permis d’imaginer en sciences doit être compatible avec tout le reste de nos connaissances, que les champs électrique et les ondes dont nous parlons ne sont pas simplement d’heureuses idées que nous sommes libres d’inventer, mais des idées qui doivent être compatibles avec toutes les lois connues de la physique. Nous ne pouvons nous laisser à imaginer sérieusement des choses qui sont de toute évidence en contradiction avec les lois connues de la nature. C’est ainsi que notre type d’imagination est un jeu bien difficile. On doit avoir de l’imagination pour penser à quelque chose qui n’a jamais été vu avant, jamais entendu avant. Mais en même temps, ces pensées sont restreintes dans un corset rigide, pour ainsi dire, et limitées par les conditions qui résultent de notre connaissance de la nature telle qu’elle est réellement.

Le problème de la création de quelque chose de neuf, mais compatible avec tout ce qui est déjà connu, est d’une extrême difficulté…

Faisons l’hypothèse particulière suivante. Nous disons, sans aucune démonstration, que les ondes émises par une source, sont seulement celles qui « s’en éloignent ». Puisque nous savons que les ondes sont dues au mouvement des charges, nous pensons volontiers que les ondes évoluent vers l’extérieur à partir des charges. Ce serait plutôt curieux d’imaginer qu’avant que les charges ne soient mises en mouvement, une onde sphérique est partie de l’infini et arrive sur les charges à l’instant même où elles se mettent en mouvement. C’est là une solution possible, mais l’expérience montre que lorsque des charges sont accélérées les ondes s’éloignent à partir des charges. Bien que les équations de Maxwell admettent l’une ou l’autre des deux possibilités, nous introduirons un « fait supplémentaire » - fondé sur l’expérience – à savoir que l’onde qui s’éloigne a un « sens physique ».

Remarquons cependant qu’on peut tirer une conséquence intéressante de cette hypothèse supplémentaire : nous supprimons la symétrie par rapport au temps qui figure dans les équations de Maxwell. Les équations de départ en E (vecteur champ électrique) et B (vecteur champ magnétique), ainsi que les équations d’onde que nous en avions déduites, ont la propriété de rester inchangées par un changement de signe du temps.

Ces équations nous indiquent qu’à toute solution relative à une onde qui se propage dans une direction, correspond une solution tout aussi valable relative à une onde qui se propage dans la direction opposée… On a étudié avec soin une formulation de l’électromagnétisme où cette hypothèse supplémentaire n’a pas été introduite… Notons encore ceci. Dans notre solution de l’onde qui s’éloigne, la fonction d’onde est infinie à l’origine. Ce qui est assez étrange. Nous aimerions avoir comme solution une onde partout finie. Notre solution doit représenter physiquement une situation où il y a une source à l’origine. En d’autres termes, nous fait une erreur par inadvertance. Nous n’avons pas résolu partout l’équation d’onde dans le vide ; nous l’avons résolu sauf à l’origine… Il y a évidemment quelque chose de faux… S’il n’y avait vraiment pas de charges ou de courants à l’origine, il ne devrait pas y avoir des ondes sphériques qui s’en éloignent. Les ondes sphériques doivent, bien sûr, être créées par des sources à l’origine… »

Sur le magnétisme :

Lire aussi

Lire encore

Lire toujours

Et encore

Lire enfin

Des conférences

Voir aussi

Encore une conférence

Pour finir

Et aussi

Quels "mystères" ?

Lire aussi

Que veut dire que le magnétisme est relatif

Quel rapport avec les "mystères" de la matière

Et ceux de la "relation" matière-lumière

Ainsi que les "mystères" de la lumière

Le "mystère" des forces

Le "mystère" de l’énergie

La relation entre matière et énergie

Au travers des romantiques

Un roman entièrement fondé sur le magnétisme occultiste

Frédéric-Antoine Mesmer, Mémoire sur la découverte du magnétisme animal

Arthur Schopenhauer, Mémoires sur les sciences occultes

Paul Langevin sur le magnétisme de la matière

Et aussi

Ecrits anciens sur le magnétisme

Pour finir

Répondre à cet article

SPIP | squelette | | Plan du site | Suivre la vie du site RSS 2.0