II.b) Précurseurs de la Théorie de la Relativité

A la fin du XIX siècle, la Mécanique Classique de Newton et la relativité de Galilée était consolidée et fonctionnaient plutôt bien. Malgré cela, il restait quelque zones d’ombre et notamment en ce qui concernait des thèmes déjà abordés comme l’électromagnétisme, la nature de la lumière et des ondes électromagnétiques en général, leur vitesse et la structure élémentaire de la matière.

Ces intrigantes questions physiques incitèrent les scientifiques à élucubrer de possibles solutions, ce qui, d’une certaine manière, arrive aussi de nos jours avec d’autres questions.

Peut-être en a-t-il toujours été ainsi. Par analogie avec les autres types d’ondes connues, on considérait que les ondes magnétiques avaient besoin d’un milieu de transmission.

Ce modèle à confirmer était basé sur l’éther, milieu où la lumière se transmet, et au travers de ce modèle, on espérait trouver la vitesse absolue, vu que la Terre n’était plus le centre de la création et que le modèle de Ptolémée avait été abandonné depuis longtemps.

 
 

II.b.1 Les équations de Maxwell du mouvement des ondes électromagnétiques

Les équations de Maxwell décrivent le mouvement des ondes électromagnétiques. Comme c’est un mouvement ondulatoire, les équations de Maxwell incorporent une inégalable complexité mathématique pour la forme sinusoïdale des ondes.

En 1869 les équations de Maxwell, en permettant de calculer la vitesse de la lumière ou, de manière générale, des ondes électromagnétiques de forme théorique, poussèrent les scientifiques de l’époque à chercher des éléments pour étayer le modèle classique et pour y incorporer la dynamique du mouvement de la lumière.

La vitesse de la lumière déterminée par les équations de Maxwell a été montrée expérimentalement par Hertz en 1887.

Cela surprit tout le monde mais ce que Maxwell avait calculé pour un milieu support de la lumière avec des conditions concrètes a fini par être incorporé au titre d’axiome ou postulat de la relativité restreinte d’Einstein, sans besoin d’un milieu ou indépendamment de ce dernier.

Tant qu’on ne détectera pas cet éther, on acceptera sa non-existence ; l’erreur finale a été commise avec l’arrivée de la Théorie de la Relativité d’Einstein et son interprétation du l’expérience Michelson-Morley.

En d’autres termes, on inclut le mouvement des ondes électromagnétiques dans le vide indépendamment des conditions elle-même.

Curieusement, l’effet de la condition de l’intensité gravitationnelle sera ensuite intégré avec le Principe d’Equivalence de la Relativité Générale.

J’ai vu sur Wikipédia une curiosité que j’avais entendue plusieurs fois déjà et qui se réfère au fait que l’équation d’onde électromagnétique de Maxwell prédisait une onde qui, contrairement aux idées de l’époque, n’avait pas besoin d’un milieu de propagation ; l’onde électromagnétique pouvait se propager dans le vide grâce à la génération mutuelle des champs magnétiques et électriques.

J’ai finalement compris l’erreur que l’on commettait avec une telle affirmation et qu’à l’époque de Maxwell, beaucoup d’idées circulaient, certaines correctes, d’autres non.

Dans ce cas, on accepte a priori le contenu du raisonnement incorrect de l’équation de l’onde électromagnétique et donc également la conclusion, qui est aussi incorrecte, c’est-à-dire que d’un côté, on ne peut accepter qu’une onde ait besoin d’un milieu pour se propager et de l’autre, on admet l’idée incorrecte des forces électromagnétiques qui se propagent dans le vide.

Pour ce qui est de la génération mutuelle, mieux vaut rien n’en dire ; même si c’est une idée ingénieuse…

La Mécanique Globale conçoit le champ électrique et le champ magnétique de l’équation d’onde électromagnétique comme des composants perpendiculaires entre eux nécessaires pour définir des forces de torsion, car cette force se trouve dans le plan perpendiculaire à celui de la direction de propagation des ondes.

En d’autres termes, la différence entre les champs magnétiques et électriques est complètement conventionnelle pour des raisons historiques.

Bien sur que non seulement pendant l’époque de Maxwell mais aussi pendant quasiment tout le XXème siècle, et encore aujourd’hui, le vide est encore confondu avec le vide global, comme sur Wikipédia par exemple ; certaines théories quantiques commencent cependant à reconnaitre que le vide classique n’est pas aussi vide que ce qu’on s’imaginait.

Il se produit de surcroit un dangereux problème épistémologique de philosophie de la science : pour accepter une proposition, on argumente qu’elle le fut par le passé et donc qu’elle doit être certaine aujourd’hui.

Certainement intéressant !

Dans la partie Propriétés des ondes de la lumière et photons du livre de la Mécanique Globale, l’aspect mouvement relatif des ondes électromagnétiques et les équations de Maxwell sont approfondis.