Michelson-Morley et Maxwell

Une expérience décisive a été réalisée à une époque où on pensait que les ondes électromagnétiques (comme la lumière ou les ondes radio par exemple) avaient besoin d’un « support » pour se propager à la façon du son dans l’air. On appelait ce support l’Ether. Si nous étions en mouvement « dans » cet Ether alors grâce à cette expérience on pouvait déterminer notre vitesse et notre direction par rapport à l’Ether :

En bref, (plus de détail sur le Wiki Expérience de Michelson-Morley) le rayon issu de la lumière à gauche sur mon joli dessin :) est divisé en deux sur un miroir semi-réfléchissant M1 au centre vers deux miroirs « normaux » cette fois M2 et M3 pour revenir vers le miroir central, le traverser à nouveau et être réunis.

Si la lumière s’était propagé dans un « support » par rapport auquel nous aurions été en mouvement, on aurait constaté des franges d’interférence à la réunification des faisceaux puisqu’une partie du trajet effectué par les faisceaux n’était pas la même… Mais ils n’ont rien constaté… Ce fut une grosse surprise. Il faut bien comprendre que les gens à l’époque était persuadé que « l’Ether » existait

Pourtant si on considère simplement, en dehors de la théorie de l’Ether, que la lumière est émise en respect de la loi de la composition des vitesses il n’y a rien à expliquer du tout, le résultat de cette expérience est normal comme il le serait avec des balles, de l’eau ou des électrons… Le tout dans de la mécanique plus que classique.

Le problème c’est que le résultat de cette expérience fut combiné à un résultat un peu trop « mathématique » : les équations de Maxwell… Comme Maxwell était un grand mathématicien, ses équations ont tendance à simplifier à l’extrême ce qu’il se passe expérimentalement (principalement le mouvement des charges électriques) et ses formules mathématiques sont parfois très éloignées de ce qu’il se passe réellement du point de vue de la matière conduisant à de nombreuses erreurs d’interprétation des phénomènes physique… En particulier pour le champ magnétique B pour lequel rien, absolument rien, « physiquement », ne se déplace dans le sens du vecteur « mathématique » le représentant… Je ne vais pas entrer tout de suite dans ces détails (passionnants..) mais ici se trouve la clé de l’erreur qui conduisit les scientifiques de l’époque, encore influencé par l’Ether ;) à faire émerger un « postulat » étonnant : la constance de c dans tout les repères. La vitesse c de la lumière serait la même dans toutes les directions, dans tout les repères quitte à déformer les distances, les masses… et le temps ! :D

A partir de ce postulat tout devint possible… Un excellent exemple de la créativité scientifique des gens à cette époque est cette démonstration amusante sur la dilatation du temps : Voici un passage classique l’abordant dans un ouvrage de physique utilisé dans les écoles (notez bien le terme « expérience mentale » qui devrait à mon avis toujours être vu comme hautement « suspect » puisque donc, l’expérience n’a PAS été réalisé, et on en tire pourtant presque les mêmes conclusions que si on l’avait faite réellement en laboratoire… !!):

Grace au second postulat de la relativité on considère donc que la vitesse du rayon lumineux est toujours la même, c, quel que soit le référentiel, celui de l’observateur dans la fusée ou celui l’observateur sur terre qui regarde la fusée avancer (et là on voit l’influence de l’ancienne théorie : on considère que la lumière évolue dans un même milieu, l’Ether donc, pour les deux observateurs) et on se permet donc de les réunir mathématiquement comme une seule et même constante dans l’équation. C’est une erreur bien sur, il y a en réalité c1 dans le référentiel de la fusée (= c par rapport à la fusée) et pour l’homme sur la terre c2, supérieure à c puisqu’on doit y ajouter la vitesse de la fusée…

D’autre résultat expérimentaux, principalement astronomique, ont conduit les scientifiques à confirmer par erreur ce postulat. Mais un autre phénomène mal compris « le mur de la lumière » (en analogie avec le mur du son mais sensiblement différent puisque sans aucun « milieu de propagation » dans le cas de la lumière) explique ces observations. En résumé, il y a bien une « limite » en effet, mais dans l’accélération de la matière (et non dans sa vitesse). L’accélération limite intervient quand la matière « rattrape » l’onde électromagnétique (et gravitationnelle) émise par elle même et formant à ce moment un « mur ». Ce phénomène conduit à « l’uniformisation » de la vitesse des objets d’un même milieu (l’univers en l’occurrence :o) en dessous de c. Mais j’y reviendrais bien sur.

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