samedi 26 avril 2014 - par HClAtom

L’in�quivalence d’Einstein

On démontre expérimentalement que le principe d'équivalence d'Einstein est faux, car il s'oppose aux mouvements spatiaux réels. C'est pourtant le pilier de la relativité générale ... et de la gravitation newtonienne.

Je travaillais sur des équations nécessaires au calcul de trajectoires spatiales, à vrai dire optimales, lorsque soudain, je me suis frappé le front. Mon simulateur refusait obstinément de me donner certaines trajectoires particulières. Après re-vérification de mes calculs, et consultation d'un des plus éminents spécialistes mondiaux^[1], il fallut bien se rendre à l'évidence : mes calculs étaient corrects, ces trajectoires ne sont pas possibles dans la réalité.

Oui mais voilà, si elles ne peuvent pas exister, alors le principe d'équivalence, qui est le postulat d'Einstein à la base de la relativité générale, n'est rien moins que faux. Est-ce possible ? Je me propose de vous expliquer tout cela ici. Heureusement il n'est nul besoin d'équation pour comprendre ce qui se passe, surtout si vous avez vu le film « Gravity ».

Ce que montre l'expérience

Imaginez un satellite autour de la Terre, sur une orbite parfaitement circulaire, avec une vitesse de rotation constante $v_0$, dictée par les lois de la gravitation^[2]. Est-il possible, par la poussée d'un moteur, de communiquer au satellite une vitesse différente de $v_0$, tout en restant sur la même trajectoire circulaire ?

La réponse est non^[1]. L'orbiteur prendra forcément une trajectoire conique (ellipse, parabole, …) différente du cercle, quelle que soient l'intensité et la direction de la poussée du moteur, comme le montre la figure suivante :

La trajectoire verte est la trajectoire circulaire du satellite, sa trajectoire naturelle. La trajectoire rouge est celle qu'on obtient si on accélère, tandis que la bleue est parcourue s'il y a décélération.

Par conséquent il est impossible par la poussée mécanique de "faire croire" à l'orbiteur que la planète autour de laquelle il gravite s'est alourdie. Ce serait en effet la seule possibilité pour aller plus vite sur la même orbite (voir équation^[2]). La poussée mécanique ne peut donc en aucun cas simuler la force de gravitation. Répétons le : aucune poussée mécanique ne peut être équivalente à la force de gravitation.

Cet énoncé, expérimentalement incontestable, est pourtant le parfait opposé du principe d'équivalence d'Einstein.

Défaut du principe d'équivalence d'Einstein

Einstein nous demande d'imaginer un observateur dans une capsule spatiale, sans hublot, loin de tout autre corps. Si la capsule est animée d'une accélération exactement égale à l'accélération naturelle de la gravitation, disons de la Terre (9.81m/s2), il ne pourra déterminer s'il est réellement en mouvement ou s'il est simplement posé à la surface de la planète. Dans les deux cas, selon Einstein, s'il lâche une balle, celle-ci tombera vers le sol de la même manière. Voyez la figure ci-dessous, et pour plus de détails Wikipedia : L'ascenseur d'Einstein.

L'ascenseur de gauche est tracté par un câble, ce qui lui impose une accélération vers le haut (flèche noire). A l'intérieur de l'ascenseur, un observateur lachant une balle, la verra tomber avec la même accélération, mais de sens opposé (flèche verte). L'ascenseur de droite est posé sur la Terre. Si l'observateur lache aussi une balle, il observera le même mouvement que dans l'ascenseur de gauche.

Il imagine donc qu'il y a équivalence entre toutes les accélérations (c'est à dire les forces), celle due à la gravitation, comme toutes les autres, mécaniques par exemple. C'est le principe d'équivalence.

Il y a cependant un défaut dans cette expérience de pensée. En effet, que se passerait-il si les balles pouvaient chuter sur une longue distance, au lieu d'une simple hauteur d'homme ? Si la balle, vis à vis de la Terre, se comportait comme la Lune, qui est finalement une balle comme une autre, elle décrirait, tout comme elle, une conique dont la Terre occuperait un foyer. Cependant, vu la différence de vitesse, et de distance, la conique de la Lune est une ellipse, tandis que celle de la balle serait une parabole.

Si les balles lachées par les observateurs, dans les ascenseurs d'Einstein, pouvaient tomber sur de grandes distances, on constaterait que leurs mouvements sont différents, même s'ils semblent identiques au début. L'ascenseur tracté mécaniquement imposerait une trajectoire rectiligne à la balle. En revanche, la balle de l'ascenseur posé sur la planète, si la terre lui était transparente, suivrait une conique dont le centre de la Terre est le foyer (sur l'image, une parabole). Comme la Lune, dont la conique est une ellipse.

Voilà ce qui doit se passer si tous les corps, la balle comme la Lune, se comportent de la même façon, indépendamment de leurs masses, dans le champ de gravitation de la Terre. C'est à dire s'ils respectent le principe d'équivalence ... de Galilée. Et celui là, on sait qu'il est exact, comme l'a montré l'astronaute David Scott, sur la Lune. Si "tourner autour de la Terre" c'est "parcourir une conique dont la Terre est un foyer", alors, ce n'est pas la Lune qui tombe vers la Terre comme la pomme, Monsieur Newton, c'est la pomme qui tourne autour de la Terre, comme la Lune. Je démontrerai cela plus en détail dans ce blog, et uniquement grâce à la cinématique.

L'astronaute pourra donc savoir s'il est dans un champ de pesanteur, à condition de pouvoir mesurer la trajectoire de la balle avec une très grande précision. En effet, la parabole de chute tend à être une droite localement, lorsque la distance au foyer est grande (6371 km pour la Terre). S'il parvient à réaliser cette mesure, il constatera bien une différence de nature entre la force gravitationnelle et la force mécanique. Avis aux expérimentateurs. C'est cette différence de nature qui rend impossible d'accélérer un satellite, sur son orbite circulaire, par la poussée mécanique d'un moteur.

Epilogue

Ceux qui prétendront désormais que le postulat d'équivalence d'Einstein est correct n'auront qu'une seule solution pour le prouver : montrer qu'on peut accélérer un orbiteur, tout en gardant sa trajectoire sur la même orbite circulaire. Le reste ne sera que vaines paroles.

Le principe d'équivalence est donc faux. Par conséquent la Relativité Générale ne peut pas être une solution satisfaisante pour expliquer la gravitation. Cela ouvre une brèche théorique inattendue dans la physique. Une brèche de taille, car la loi de la gravitation de Newton est la solution de la relativité générale pour des vitesses faibles (au regard de la vitesse de la lumière, ce qui est le cas pour la majorité des phénomènes astronomiques). Ces deux théories partagent donc le même postulat d'équivalence ... qui est faux. Par conséquent la gravitation newtonienne ne peut pas être, elle non plus, une solution satisfaisante pour expliquer la gravitation.

C'est toute notre conception de la gravitation qu'il faut revoir.

Et j'ai quelque chose de nouveau à proposer dans ce domaine. Rassurez-vous, ce n'est que de la géométrie. De la cinématique, pour être exact. Pas de postulat, ni d'hypothèse, ni de théorie nouvelle, pas de "si", pas de conditionnel, pas de mécanique quantique, même pas de matière noire, ni même de boson, rien de tout ça, mais de la simple géométrie. J'ai en effet constaté un fait géométrique, étonnant de simplicité, mais lourd de conséquences. Je vais l'exposer dans mon blog.

HClAtom

^[1] Emmanuel Trélat, Professeur à l'Institut Universitaire de France, auteur notamment de Mécanique céleste et contrôle de systèmes spatiaux, le 04/03/2014 :

Cher Monsieur,
A propos de votre question : "Quelle poussée (en intensité et direction) doit-on appliquer à l'orbiteur pour qu'il reste sur cette même orbite circulaire, mais avec une vitesse supérieure (ou inférieure) à sqrt (GM/R0) ?"
je ne suis pas tout à fait sûr de la comprendre, car en 2D il n'y a qu'une seule orbite circulaire qui passe par un point donné (et même en 3D elles ont toutes la même vitesse \sqrtmu_0/r). La poussée à appliquer pour rester sur cette orbite circulaire est bien sûr la poussée nulle.

^[2] Pour ceux qui veulent la formule : $v_0 = \sqrtGM/R$, où G est la constante universelle de la gravitation, M est la masse du corps central, par exemple la Terre, et R est le rayon de la trajectoire circulaire. Si R doit rester constant, mais que $v_0$ doit augmenter, il faut que M augmente, puisque G est une constante universelle.

108 r�actions

Commentaires: 0 | 100

Herv� Hum 29 avril 2014 21:05

@ jarnicoton, je nais pas �cris que vous critiquiez, surtout qu’� la fin vous dites bien « faire la d�monstration », je dis que je ne peux utiliser que mon intuition comme vous car n’ayant aucune comp�tences en math�matique et en physique.

Et puis, je ne critique pas la d�monstration en elle m�me, car je pense qu’il doit avoir raison... Intuitivement, mais je dis que sa d�monstration ne peux pas servir � d�monter, ni m�me concerner l’article de HCI, tout simplement parce que l’exp�rience d’Einstein ne peut pas admettre d’inclure un second moteur, car elle ne voudrait plus rien dire. A ce que je sache, il n’y � pas d’autre centre de gravit� que la Terre et surtout, le moteur lat�ral agit plut�t comme une contre pouss�, donc, comme une antigravit� puisque agissant comme force r�pulsive. Dans l’exp�rience de l’ascenseur, celui ci subissant une pouss� verticale et lat�rale, la personne verrait la balle tomber de mani�re oblique !

La d�monstration est donc hors sujet... Pour un scientifique, ne pas respecter le protocole de l’exp�rience invalide la d�monstration.

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Herv� Hum 29 avril 2014 21:24

@ Popov,

quand j’�cris que vous « trichez », ce n’est pas de mani�re agressive, mais amicale, comme je le dirai � un ami... Avec le sourire !

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popov 30 avril 2014 12:08

@Herv� Hum

Je ne parle pas de l’exp�rience de l’ascenseur. HClAtom pr�tend qu’on ne peut acc�l�rer un satellite sur son orbite et je d�montre que l’on peut en calculant les forces qu’il faut appliquer pour obtenir ce r�sultat.
Je ne comprends pas tr�s bien en quoi sa proposition invaliderait le principe d’�quivalence ; je d�montre que sa proposition est fausse.

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Herv� Hum 30 avril 2014 15:23

Je ne parle pas de l’exp�rience de l’ascenseur. HClAtom pr�tend qu’on ne peut acc�l�rer un satellite sur son orbite et je d�montre que l’on peut en calculant les forces qu’il faut appliquer pour obtenir ce r�sultat.
Je ne comprends pas tr�s bien en quoi sa proposition invaliderait le principe d’�quivalence ; je d�montre que sa proposition est fausse

Bonjour Popov, il faudra attendre l’intervention de HCIAtom pour confirmer, mais il me semble bien qu’il parle de l’impossibilit� d’acc�l�ration dans le cadre de l’exp�rience servant de support � sa proposition. Sa d�monstration est donc fausse en absolu, mais si on suit le protocole de l’exp�rience de l’ascenseur, il est impossible d’acc�l�rer un satellite sur son orbite.

Pour ce qui concerne le principe d’�quivalence, j’ai bien peur d’�tre incomp�tent. Je peux juste faire part de mon intuition et celle ci me dit que l’acc�l�ration est par nature, la force r�pulsive � l’attraction gravitationnelle. Autrement appel� force centrifuge. Le fait qu’un objet qu’on l�che tombe, n’invalide pas la supposition, mais indique simplement que le sens de fuite n’est pas le bon.

Mon intuition me dit donc, que l’�quivalence est juste si l’attraction gravitationnelle se fait en ligne droite, soit en suivant le rayon qui relie le centre de la Terre � la balle. Par contre, si la balle ne suit pas une trajectoire rectiligne, comme l’affirme HCIAtom, alors il y a bien in�quivalence.

Cette in�quivalence ne peut �tre d�, selon mon intuition, qu’� la r�pulsion de l’objet face � l’attraction gravitationnelle, en raison m�me de son acc�l�ration. cette id�e, qui est peut �tre celle de HCIAtom mais il ne me l’a pas confirm�, est la seule qui me semble pouvoir expliquer l’�quilibre observ� dans l’Univers. Ce qui n’invalide pas toute la th�orie de la relativit�, ni la pertinence de l’exp�rience des ascenseurs, bien au contraire.

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Ruut 9 mai 2014 16:06

C’est quand les fermes spatiales ?

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MAJheure 12 mai 2014 10:45

BonTout, 1.

Enfin ! Enfin voil� une exp�rience virtuelle qui n’a m�me plus besoin d’une d�monstration math�matique tant elle coule de source … et pourrait �tre reprise comme une pure … exp�rience de pens�e.

S’il n’avait �t� ferm� suite � un bug … ( ???) cet article aurait �t� cit� derechef dans le blog que je tenais sur le portail de sciences et avenir, blog o� la relativit� restreinte �tait exp�rimentalement remise en cause (cf. ici � nouveau : http://pour0une0nouvellephysiquedureel.blogs.sciencesetavenir.fr/ ) et o� la gravitation de la relativit� g�n�ralis�e math�matique -la soi-disant courbure de l’espace- �tait expliqu�e par un ph�nom�ne extr�mement simple tout � fait ‘’cosmique’’ pour ne pas dire naturel et ne pas l’�crire sans, soit disant, l’s pris …honni est. Mais bon ! Faut pas faire ce faux pas lorsque l’on se m�le de traiter de science vu que science on tourne (cf. Galil�e … de m�moire.)

Dans la th�orie qui �tait expos�e sur ledit blog (ha qu� ?) cit� ici aussi : http://www.agoravox.fr/auteur/majheure , la fameuse courbure gravitationnelle de l’espace-temps einsteinien s’impose comme r�sultant de la polarisation des ‘’quanta’’ ( ??? spacetrons … ???) d’un espace-temps quantique (r�introduit comme �ther), polarisation produite par la propagation des quanta d’�nergie port�s par lui et produits sous forme ‘’r�elle’’ de solitons en anneaux et non comme les ‘’trains d’ondes math�matiques’’ de la MQ. Ces solitons-anneaux laisseraient ainsi une train�e derri�re eux (ou hyst�r�sis) dans laquelle tout autre quantum d’�nergie composant les particules de mati�re ‘’comme tomberait dedans’’ en suivant un chemin de moindre action …

M&A J. � suivre …

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- MAJheure 13 mai 2014 05:44
  
  Re_BonTout, suite 2.
  
  Du photon soliton-anneau �mis par un �lectron dans un �ther comme l’est le bourrelet d’�trave d’un sous-marin qui soit change de direction soit est stopp� en les profondeurs sous marines, en passant par la mat�rialisation de 2 photons gamma en les deux particules de mati�re �lectron et positon et pour finir � la gravitation, TOUT CE QUI EST peut ainsi �tre VISUALIS� vu en mouvement … ABSOLUMENT TOUT.
  
  Ainsi cette th�orie est devenue hyper-simple suite aux rejets logiques et contradictoires de tous les oripeaux qui �taient venus habiller la r�alit� de nouveaux v�tements depuis l’invention des langages par l’humanit�.
  
  Vue en animations d’images de synth�se 3D ladite th�orie dite du Principe Structurant de l’Interaction permettrait � tout �tre humain d’enfin comprendre CE QUI EST en passant du virtuel vu sur un �cran au r�el sans avoir � utiliser un langage interpr�tatif.
  
  Mais bon ! Apr�s avoir rencontr� des universitaires en les ann�es … 1990, l’auteur de ces lignes, dont les ‘’avanc�es‘’ n’avaient pas pu �tre contredites par eux … sait combien il est difficile de bousculer l’�tabli … qui fonctionne apparemment si bien, surtout lorsque l’inventeur est autodidacte. Aujourd’hui s�nior(66), SEPien, DIDien et … et par cons�quent en mal d’enthousiasme, le type en question aurait bien besoin d’�tre � nouveau entendu, contredit sereinement, et pourquoi pas un tant soit peu boost�.
  
  M&A J.
  
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J’enEymard 31 mai 2014 11:55

Peut �tre que la r�ponse se trouve dans le fait que ce principe d’�quivalence est un principe Local. L’espace courbe ne pr�sente pas de r�f�rentiel privil�gi�, et on doit d�finir une r�f�rentiel local pour chaque point de l’espace.
C’est dans ce r�f�rentiel local que le principe d’�quivalence prend place, et c’est donc localement que les trajectoires sont identiques.
Selon votre raisonnement des deux trajectoires (balle dans l’ascenseur acc�l�r� et balle dans l’ascenseur pos� sur terre), une grande diff�rence me semble apparaitre :
Dans le cas de l’ascenceur acc�l�r� (par des moteurs ?), l’acc�l�ration est constante et la trajectoire de la balle sera bien en ligne droite. Dans le cas de la terre, l’acc�l�ration de la pesanteur varie avec avec la position, ce qui donne lieu � une trajectoire courbe. Ce propositions ne sont donc pas incompatibles, me semble t il.

Plus fondamentalement, il est sain de douter de toutes propositions scientifiques. Mais une simple critique est st�rile compar� a la construction d’un nouveau mod�le plus apte � d�crire la r�alit�. Toute proposition scientifique est par nature fausse, la relativit� d’Einstein �galement. Mais le fait est que c’est le mod�le qui a r�sist� le plus durablement � l’exp�rience.

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