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14- Qu’est-ce que la gravitation ?
dimanche 1er février 2009, par
La gravitation (une conférence)
Découverte par Newton, la gravitation a connu de nombreuses versions différentes et les conceptions ont bien changé.
Au départ, on conçoit que les masses s’attirent.
Avec la relativité généralisée, l’idée change fondamentalement : pour Einstein, les masses modifient l’espace-temps. Ainsi, le temps s’écoule plus lentement près des masses. Dans cette conception, les masses ont un rôle actif et l’espace-temps un rôle passif.
C’est ce dernier point qui change ensuite. Le vide (base de l’espace-temps) devient le facteur actif, producteur de l’espace, du temps et de la matière comme structures émergentes.
La matière se forme aux interstices entre des immenses bulles de vide de l’espace. Donc ce n’est pas la matière qui attire la matière mais ce sont les bulles de vide qui exercent entre elles des pressions (pression du vide) et ce sont ces pressions qui causent la gravitation. Ce n’est plus la matière qui attire : c’est le vide qui repousse.
Trinh Xuan Thuan dans "La mélodie secrète" :
L’espace abandonne son rôle passif. De spectateur, il se mue en en acteur dans le drame cosmique. De statique, il devient dynamique. Ainsi dans le nouvel univers, ce ne sont pas les galaxies qui sont en mouvement dans un espace immobile, mais c’est au contraire un espace en expansion qui entraîne des galaxies au repos avec lui. (...) Les superamas de galaxies(...) ont la forme tantôt de crêpes aplaties, tantôt de longs et minces filaments. (...) Mais la grande surprise fut la découverte de grands vides dans le cosmos, de grandes régions de dizaines de millions d’années-lumière complètement démunies de galaxies. (...) Fait encore plus étonnant, ces vides semblent emprunter la forme de grandes cavités sphériques donnant l’impression d’énormes bulles de savon à la surface desquelles seraient situés les superamas-crêpes et filaments."
Richard Feynman dans « Leçons de physique » :
« Einstein a dû modifier les lois de la gravitation (de Newton), suivant ses principes de relativité. Le premier de ces principes était que rien ne peut advenir instantanément alors que, selon Newton, la force agissait instantanément. Il lui fallut modifier les lois de Newton. Ces modifications n’ont que de très petits effets. L’un d’eux est que toutes les masses tombant, la lumière ayant de l’énergie et l’énergie équivalant à une masse, la lumière tombe donc. (…) Enfin, en relation avec les lois de la physique à petite échelle, nous avons trouvé que les lois de la matière a à petite échelle un comportement très différent de celui qu’elle montre à grande échelle. La question se pose donc, à quoi ressemble donc la gravitation sur une petite échelle ? C’est ce que l’on appelle la théorie quantique de la gravitation. Il n’y a pas à l’heure actuelle de théorie quantique de la gravitation. »
Richard Feynman, La nature de la physique :
« L’un des aspects les plus curieux de la théorie de la gravitation, c’est qu’elle admet à la fois une interprétation en termes de champ et une interprétation géométrique… La géométrisation implique une immédiateté des forces alors qu’un champ se caractérise par des ondes gravitationnelles qui se transmettent à la vitesse de la lumière. En tout cas, particulariser la gravitation en l’assimilant à une déformation de l’espace est un obstacle à l’unification des forces électro-magnétiques et de la gravitation, comme le note Einstein lui-même. Ce qui particularise la gravité et permet d’assimiler le champ gravitationnel à une courbure de l’espace, c’est l’absence de pôles négatif et positif dans la gravitation contrairement aux forces électromagnétiques (de spin 1/2 ou 1) »
Gravitation et relativité d’Einstein
Une hypothèse sur l’origine quantique virtuelle de la gravitation entre particules de masse inerte
La gravité crée un ordre fractal dans l’Univers
Gravitation et quanta, contradictoires et inséparables
Qu’est-ce que la gravitation quantique à boucles ?
La mesure d’ondes gravitationnelles et sa signification
La relativité générale d’Einstein, nouvelle théorie de la gravitation
« Je vous ai montré l’équation force de gravitation égale constante gravitationnelle G multipliée par la première masse multipliée par la deuxième masse et divisée par le carré de la distance des deux masses. F=G M M’ / d² juste pour vous impressionner par la rapidité avec laquelle les symboles mathématiques peuvent transmettre de l’information. (…) Que fait donc la planète ? Est-ce qu’elle regarde le soleil pour voir à quelle distance il est, puis décide de calculer sur sa petite machine interne le carré inverse de la distance, ce qui lui indique de combien elle doit se déplacer ? Ce n’est sûrement pas l’explication du mécanisme de la gravitation ! (…) A l’époque, on posa la question à Newton à propos de sa théorie. (…) Il répondit : « ça vous explique comment les choses se déplacent et cela devrait vous suffire. Je vous ai expliqué comment elles se déplacent et pas pourquoi. » Mais en l’absence de mécanisme, les gens ne sont en général pas satisfaits, et je voudrais décrire une théorie qui a été proposée parmi d’autres et qui pourrait répondre à votre attente. Elle suggère que cet effet résulte d’un grand nombre d’actions individuelles, ce qui expliquerait pourquoi il se traduit mathématiquement.
Supposez que l’univers soit sillonné par un tas de particules, nous traversant à très grande vitesse. Elles arrivent uniformément de tous côtés, ne faisant que passer et ne nous frappant, dans leur bombardement, que très rarement. Nous sommes, ainsi que le soleil, presque transparents pour ces particules, presque mais pas complètement, et certaines font mouche. (…) Si le soleil n’était pas là, les particules bombarderaient la terre de tous les côtés et les impacts, tac, tac, lui communiqueraient de petites poussées. Mais quand le soleil est là, les particules venant de son côté sont en partie absorbées car certaines frappent le soleil et ne le traversent pas. Donc le nombre de particules arrivant vers la terre est plus faible en comparaison avec l’ensemble des directions d’où peuvent provenir les particules. Le soleil semble plus petit – exactement comme l’inverse du carré de la distance. Il y aura donc une poussée sur la terre en direction du soleil et variant comme l’inverse du carré de la distance. Et ceci résultera d’un très grand nombre d’opérations très simples, juste des chocs, l’un après l’autre, venant de tous côtés. Ceci réduirait donc de beaucoup l’étrangeté de la loi mathématique, puisque le mécanisme de base serait beaucoup plus simple que le calcul de l’inverse du carré de la distance. Ce mécanisme, le choc des particules, pour ainsi dire fait le calcul tout seul.
Le seul ennui avec cette idée, c’est que, pour d’autres raisons, elle ne marche pas. (…) Puisque la terre se déplace, il y a plus de particules pour la frapper par-devant que par-derrière. Lorsque vous courez sous la pluie, vous recevez plus de gouttes sur la figure que derrière la tête, car vous allez à la rencontre de la pluie. Ainsi, lorsque la terre se déplace, elle va à la rencontre des particules qui viennent par-devant et elle fuit les particules qui la poursuivent par-derrière. Donc plus de particules la frappent par-devant que par-derrière, d’où une force qui s’oppose au déplacement. Cette force ralentirait la terre sur son orbite et elle ne pourrait certainement pas avoir tourné autour du soleil pendant trois ou quatre milliards d’années (au moins) comme elle l’a fait. »
Richard Feynman, dans « La nature de la physique »
Une conférence sur la gravitation
Une conférence sur les ondes gravitationnelles
Conclusion : malgré Newton, Einstein et Feynman, la gravité reste un mystère !
Messages
1. 14- Qu’est-ce que la gravitation ?, 7 mars 2017, 15:42, par alain
Qu’y avait-il d’étonnant à la découverte de la force de gravitation de Newton ?
2. 14- Qu’est-ce que la gravitation ?, 7 mars 2017, 15:42, par Robert Paris
L’un des points étonnant est le fait de considérer que ce qui met en mouvement les planètes autour du soleil est une force centrale, c’est-à-dire dirigée de chaque planète vers le centre du soleil (et inversement). C’est étonnant parce que le sens commun imagine que la force est dirigée dans la direction du mouvement (la rotation) et dans le sens du mouvement et pas dans une direction perpendiculaire à la tangente à la courbe du mouvement de rotation. Autre point étonnant : Newton en déduisait que l’Univers devait avoir une histoire, la gravitation ayant un caractère dynamique.
Ce qui n’était pas évident déjà, c’est l’universalité de l’attraction qui fasse que le mouvement de la Terre dépende de la même force que la chute de la pomme sur Terre.
Cependant, même la thèse de Newton avait plusieurs faiblesses qui allaient être soulevées notamment par Einstein. En particulier, elle supposait une interaction gravitationnelle instantanée, un temps et un espace absolus, un éther réagissant de manière non pas rapide mais immédiate, et elle ne donnait aucunement l’origine physique de cette force d’attraction…
Mais l’une des grandes découvertes de la loi de Newton, c’est le caractère démonstratif en physique des lois mathématiques et, en particulier, des lois utilisant les infiniment petits (ou calcul infinitésimal)…