Gravitation – la force de quatrième dimension

Gravitation – la force de quatrième dimension
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Stefan von Weber
(La première version en française mai 2008, dernier révision mai 2009)
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Cette contribution présente une version abrégée de la Cosmic Membrane Theory of
Gravitation (Théorie de la membrane cosmique de la gravitation). L’auteur a créé la théorie de
1969 à 2008. Au début, il était seulement la relativité restreinte du milieu inerte, par exemple
du vide quantique. En 1994, le calcul est réussi de la courbure d’une membrane
tridimensionnelle dans un hyperespace tetradimensionnel par une manière géométrique simple
Chaque élève dans la douzième classe peut comprendre cette manière. L’auteur a écrit un
article en allemand facile à comprendre sur cette calcul (Kosmische Membran – ein einfaches
didaktisches Modell zur Allgemeinen Relativitätstheorie). Au cours des années suivantes à
2006, les preuves classiques et les preuves nouveaux avaient mis à jour sous le rapport de la
théorie de la membrane cosmique de la gravitation.
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Isaac Newton
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Depuis toujours, la Gravitation est regardé comme la force la plus mystérieuse de la nature.
La cause est que la gravitation a deux propriétés qui sont différentes de la force électrique et
de la force magnétique. La pemière propriété est la portée énorme. La gravitation opère non
seulement à une distance de quelques kilomètres, comme la force électrique en un
déchargement d’une foudre. La portée du champ magnétique de la Terre n’est que de
quelques dix mille kilomètres dans l’espace autour de la Terre, et c’est rien par rapport à des
distances immenses, jusqu’òu la gravitation exerçe son activité. L’activité de la gravitation
tient les planètes du notre système solaire en leur orbite, aussi les étoiles de notre galaxie.
Mais aussi les agrégations des galaxies avec des diamètres de millions d’années-lumière sont
une conséquence de la gravitation. La deuxième propriété, c’est que la gravitation est toujours
attirante de nature. Il n’y a pas une anti-gravitation.
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Isaac Newton (1643 à 1727) était le découvreur de la fameuse loi d’attraction universelle.
Deux corps ponctuels de masse M1 et M2 s'attirent avec une force proportionnelle à chacune
des masses, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La constante
gravitationnelle G (resp. γ) c’est une constante universelle de la nature.
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force = Gamma ⋅
Masse1 ⋅ Masse2
( d i s t a n c e) 2
(Loi de Newton)
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Mais tant de fois dans la science, Newton ne démarrait pas à zéro, mais pourrait se référer à
les trois lois de Kepler (Johannes Keppler, 1571 à 1630). Mais seulement le loi de Newton
montra le rapport plus profond des trois lois planétaires de Kepler.
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masse 2
masse 1
distance
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La loi de Newton a un look de simplicité, mais n’est pas simple. Personne ne peut dire avec
certitude jusqu’à ce jour, qu’est-ce qu’est une masse, à cela pres des quelques approches.
Newton aussi ne sait pas la valeur de la constante gravitationnelle G resp. γ, et on ne peut pas
calculer en théorie cette constante par d’autres constantes qui sont déjà connu. C’est d’abord
Henry Cavendish (1731 à 1810) qui a mesuré la constante gravitationnelle universelle la
première fois avec une balance de torsion avec deux boules. Après on a faite d’autres essais,
et aujourd’hui on sait quelques décimales ( 6.674 28 × 10 −11 [m3 kg−1 s−2] ). Mais aussi, le
usage de la distance des masses dans la loi de Newton n’est pas simple. Newton a donné vingt
années de sa vie pour la preuve qu’on peut prendre simplement la distance des centres des
globes dans le cas des masses sphériques. Dans cette temps Newton a construit en passant le
Calcul infinitésimal. C’est révélateur de son génie. Si on est situé sur la surface de la Terre,
puis chaque kilo de masse de Terre nous attire par son distance avec une force différente. On
ne faut pas prêter attention à cette circonstance, puisque nous pouvons nous imaginer la masse
totale de la Terre a assemblé dans un point, et le calcul va plus simplement de cette façon.
(Nous negligons l’aplatissement de la Terre, la structure inhomogène de la croûte de la Terre
et d’autres détails peu importants. Maintenant, on avait une loi exacte, grâce à Newton, et
toujours de nouveau cette loi a fait ses preuves par le calcul des orbites des planètes, par les
trajectoires des corps célestes ou des satellites artificielles, ou des problèmes terrestres qui
sont en rapport avec la gravitation. Mais aussi le génie de Newton ne pouvait pas expliquer
pourquoi deux masses s'attirent, par example, deux corps célestes. Certainement, Newton
s’est inquiété de cette problème, mais le temps n’était pas encore mûr.
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Albert Einstein
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Deux siecles après Newton, Albert Einstein (1879 à 1955) entrait la scène. Aussi il était un
génie universel. Einstein a fait des découvertes révolutionnaires concernant plusieurs
domaines de la physique. Il a popularisé la notion de l’espace-temps, un espace avec quatre
dimensions : trois dimensions pour l'espace, x, y, et z, et une pour le temps, t. Aussi Einstein
ne devait pas démarrer à partir de zéro. Des noms comme Carl Friedrich Gauss (1777 à 1855),
Nikolai Lobachevsky (1792 à 1856), Janos Bolyai (1802 à 1860), Bernhard Riemann (1826 à
1866), Hermann Minkowski (1864 à 1909) et Hendrik Lorentz (1853 à 1928) sont remplaçant
pour toute la série des mathématiciens et physiciens célèbres et géniales. Tous ils ont préparé
le chemin dans le quatrième dimension, le dimension inconnu.
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Si on examine les quatre dimensions de Minkowski – x, y, z, −ct –, puis on peut noter
que la quatrième dimension n’est pas, pour de bon, le temps, mais la distance que la lumière
fait en le temp t avec sa vitesse c. Le signe moins n’a pas seulement un sens formel, mais
aussi il y a une explication très plausible : un point avec les coordonnées x, y, z disparaît avec
la vitesse de la lumière dans un passé, qui est ici un androgyne d’espace et temps. Le mérite
d’Einstein est qu’il n’y a pas tenu compte des réservés mesquines avec son Relativité
Générale, et malgré l’accentuation du temps dans la notion espace-temps il a traité la plupart
du temps cette dimension comme une quatrième dimension d’espace. Qui de nous peut
imaginer un espace-temps? Personne, mais chacun peut imaginer une face courbée, par
example, une balle ou un trampoline sur lequel une boule lourde s’affaisse. Et c’est
exactement cela qui fit aussi la percée qui nous devons à Einstein. C’est la percée avec lequel
il établit la quatrième dimension d’abord figurativement, puis théoriquement dans les têtes.
Il est dans une large mesure le sens de la quatrième dimension qui n’avait pas mis à jour que
des auteurs de science-fiction traitent comme une évidence des voyages dans le temps dans le
passé ou dans le future. Naturellement, il est une bêtise de croire qu’on pourrait voyager dans
le temps comme sur une route. Emmanuel Kant (1724 à 1804) ou à Stephen Hawking
(*1942). Le temps n’est pas cela, en tout cas, – une dimension.
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Le temps est un produit absolu de l’esprit humaine, bien sûr une grandeur important, mais
une notion qui on ne peut pas conceptualiser vraiment. Le temps pour un Notre Père, un
instant, l’élongation du pendule, un jour, un an – toutes ce là sont états de répétition qui se
répètent ou laissent se répéter, et qui on peut compter ou comparer avec autres états de
répétition. Effectivement, ils sont seulement des processus, des processus chimiques ou
physiques. Il n’y a pas de temps absolu, aussi non quelque part dehors là dans le univers.
Entre-temps, cette fait est attesté par la physique, si les horloges modifient leur mouvement
par gravitation et par leur vitesse. Les opérateurs du GPS, le système de positionnement
mondial, savent au mieux cette fait. Si il n’y a pas le temps comme une grandeur physique,
puis ça qu’on appelle le temps t, a seulement un sens formel dans la notion d’espace-temps.
Naturellement, on peut calculer avec le temps t. Une voiture en deux minutes, ça fait trente
voitures en une heure qui sont fabriqué à la chaîne. On peut mesurer le temps et afficher
précisément à la nanoseconde. Mais cela n’est pas une grandeur physique, mais on a une
oscillation dans un circuit oscillant de l’horloge atomique, dont la fréquence soit stabilisé par
atomes de césium et cette oscillation est mesuré par un compteur à grande vitesse.
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La Relativité Générale d’Einstein contient la loi gravitationelle de Newton comme cas
limite. Au-delà, Einstein a fait une première approche utilisable pour la compréhension du
phénomène de la gravitation. La théorie d’Einstein dit : la présence d’une masse grave courbe
l’espace-temps et ainsi des forces de contrainte apparaissent, comme un train fait une pression
laterale sur les rails du chemin de fer, s’il y a un virage. Cette force de contrainte est la force
de pesanteur ou la gravitation. Dans le contexte de la Relativité Générale d’Einstein toujours
il y a de mouvement. La cause est la dimension „−ct“ d’espace-temps avec un temps t qui
progresse constamment. À l’avenir, on a fait beaucoup d’expériences et d’observations
astronomiques. L’effets qu’Einstein avait prédit, ils sont très petit. On a besoin de grand art
d’expérience et équipements et appareils coûteux pour la observation ou pour leur mesurage.
Tous les mesurages et l’observations ont affirmé cependant la Relativité Générale d’Einstein,
ou pour le moins ils n’avaient pas réfuté la Relativité Générale. Dès lors, cette théorie
reproduit plus précisement la réalité en certaines occasions que la plus simple loi d’Isaac
Newton.
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La théorie de la membrane cosmique de la gravitation (Cosmic Membrane
Theory of Gravitation)
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Malgré tous les succèse, la Relativité Générale d’Einstein est encore insatisfaisante dans
quelques points et a le potentiel des perfectionnements supplémentaires. Un point de la
critique est l’espace-temps. Le temps n’a pas une dimension de soi, puisqu’il est seulement
une grandeur dérivé, une grandeur mentale, qu’elle n’est pas vraiment existante. Celà il y a
déjà un autre look pour la construction „ct“. Cette construction décrit une distance réelle dans
une quatrième dimension, mais cette dimension n’est plus le temps même. Théodore Kaluza
(1885 à 1954) a fait cette pas et il a postulé la quatrième vraie dimension spatiale. Avec cette
pas, Théodore Kaluza obtenait une représentation unitaire de l’électromagnétisme et de la
gravitation.
Einstein lui-même était fasciné par cette idée, et il incitait la réimpression de l’article
originale de Kaluza dans les Annales de la Physique. Quelques temps plus tard Oscar Klein
(1894 à 1977) a fait malheureusement une compression de la quatrième dimension spatiale,
soit la quatrième dimension spatiale était enroulée en des petits cylindres de la longueur de
Planck (10 –33 cm). Comme on ne pouvait pas s’imaginer une quatrième dimension spatiale à
l’époque, on cachait simplement celle-ci.
Un deuxième point de critique est que les équations du champ d’Einstein ne fournissent pas
directement une solution. Ils sont construit trop général, et ils peuvent exposer quelconques
courbures d’espace – les simples entonnoirs de la gravitation ( puits gravitationnel) d’une
étoile ou d’un trou noir, mais aussi les fameux trous de ver. C’est pourquoi on emploie la loi
de Newton par un cas limite dans la théorie. Comme ça, on sélectionne comme une condition
aux limites la droite solution de la multitude des solutions possibles.
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La théorie de la membrane cosmique de la gravitation emploie le modèle de la membrane
tridimensionnelle qui s’agrandit comme un ballon dans un hyperespace tetradimensionnel,
soit la membrane est en expansion permanente. Cette théorie est un développement imminent
des idées d’Einstein et de Kaluza par l’auteur. Environ en même temps une toute série des
physiciens s’adonnent aussi au problème de la quatrième dimension spatiale non enroulé. Ici
l’auteur voudrait appeler quelques-uns d’entre eux, p. ex. Lisa Randall (*1962), Raman
Sundrum , Tuomo Suntola (*1943), Farhad Darabi, William N. Sajko, Paul S. Wesson, Matej
Pavsic.
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Hyperespace tetradimensionnel
La Membrane
ou
le Cosmos
la région
visible
notre Galaxie
Expansion
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La membrane, présenté comme un cercle bleu dans la graphique, est notre Cosmos ou notre
Univers. Depuis le Big Bang notre univers s’agrandit comme un ballon, et la expansion se
prolongera. Notre galaxie est un petit point minuscule sur la surface tridimensionnelle de cette
globe tetradimensionnel. Même la toute région visible avec notre galaxie considérée comme
le centre jusqu’à une distance de 14 milliards d’années-lumière peut être seulement un petit
district de cette surface. La grandeur relative de cette district dépend de la vitesse inconnue VE
d’expansion. L’idée du ballon n’est pas noveau. On a emploie cette idée déjà dans beaucoup
d’articles de cosmologie d’auteurs différents. Cette modèle explique d’une manière simple
pourquoi l’espace s’agrandit et pourquoi les galaxies se fuient les unes les autres, sans que
celle-ci aient une considérable vitesse relative par rapport au rayonnement de fond
cosmologique.
La question du matériau de membrane est encore ouverte dans une large mesure, bien
qu’aussi l’auteur y ait des imaginations concrètes. Le matériau est très solide, poreux,
élastique, et il permet la propagation de toutes les formes d’ondes, et il est le milieu, où des
particules élémentaires se forment, durent et circulent, comparable à un bloc de gélatine. Les
physiciens ont choisi la notion de vide quantique. Nous baptisons ce simplement la matière de
la membrane.
Une autre supposition est que le hyperespace est bourré aussi d’une matière. Cette matière a
propriétés d’un gaz, et nous baptisons ce éther ici. L’éther est si fin qu’il peut pénétrer la
membrane poreuse sans difficulté, soit qu’il complique à peine la expansion de la membrane.
Nous baptisons vent d’éther cette part d’éther qui pénètre la membrane à l’expansion.
Maintenant, la gravitation entre en jeu de nouveau. Toute sorte de matériau est une
perturbation dans la membrane, où le vent d’éther s’arrête. Le graphique montre une galaxie,
où le vent d’éther s’arrête. La membrane est chargé à cette place, et un entonnoir se forme, un
espace courbé dans la direction de la quatrième dimension spatiale.
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Hyperespace
Expansion
Membrane
Entonnoir
vent
d’éther
Galaxie
Courbure d’espace
Expansion
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Notre trois dimensions ordinaires spatiales x, y, z sont situé toute dans la membrane.
Naturellement, les relations sont totalement exagérées dans le petit graphique. Le soleil
s’enfonçait de 1000 km environ, toute la galaxie ne s’enfonçe à peine de plus. C'est très peu
par rapport à un diamètre de 100.000 années-lumière.
Naturellement, il est envisageable aussi que le vent d’éther vienne de l’intérieur du ballon,
soit la cause de l’expansion soit une surpression dans le ballon. Dans ce cas, les relations
peuvent s’inverser, soit l’entonnoir va se retourner vers l’extérieur, mais les résultats du calcul
persistent.
Si une autre masse, par exemple une planète, se déplaçe dans cette entonnoir de la
membrane, par exemple dans le puit gravitationnel du soleil, puis cette autre masse va être
affecté par le vent d’éther, et voudrait se déplaçer dans le centre du entonnoir. Ici la force
gravitationnelle est la composante de glissement (la force d´entraînement d’une pente) dans le
décomposition des forces sur le plan incliné. La planète se tient seulement par la force
centrifuge sur son orbite.
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Hyperespace
Vent d’éther
Planète
Force gravitationnelle
Entonnoir de
membrane
Soleil
Qu’est-ce qui étaye l’imagination du modèle? L’argument le plus convaincant c’est que une
masse sphérique, par exemple une étoile, génère exactement la (1/r2)-courbure de la
membrane qui demande la loi gravitationnelle de Newton, soit la loi gravitationnelle de
Newton n’est pas inséré dans la théorie, mais cette loi se révèle de la théorie. Cette courbure
spéciale se constitue seulement en cas d’une membrane tridimensionnelle dans un
hyperespace tetradimensionnel. Il y a une déduction géométrique en 1994 et une autre
déduction analytique en 1997. Les deux déductions conduisent à la même équation de la
courbure, sans que l’auteur eût emploié la loi de Newton comme une aide. Aussi un calcul
numérique est posible. L’auteur a développé cette calcul en 1997. On fait une simulation
numérique d’un réseau élastique tridimensionnel dans un espace tetradimensionnel dans le
ordinateur. On chargait par voie de calcul cette réseau dans le centre, et puis on calculait la
courbure du réseau. Aussi ici, le calcul fournissait exactement la (1/r2)-courbure resp. le (1/r)potentiel.
Il y a un deuxième argument. La théorie de la membrane cosmique de la gravitation peut
expliquer aussi les effets predit par Einstein. Un dernier argument est ici la simplicité et la
plausibilité du modèle. Il travaille avec des éléments qui sont familier pour nous. Forces
produisent autres forces, et il est visible déjà en vertu de la graphique ci-dessus que la force
gravitationnelle soit toujours attractive. Exactement, cela était une énigme de beaucoup
d’énigmes de la gravitation.
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La Relativité Restreinte
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Naturellement, la supposition d’une matière de la membrane soulève les questions anciennes
de nouveau, questions qui beaucoup des physiciens déjà ont joint au dossier. La matière de la
membrane en soi, le vide quantique, est utilisé depuis des années dans la théorie. Autant que
dans cette théorie de la membrane cosmique de la gravitation, le vide quantique est équipé
avec une haute teneur en énergie. Les conséquences pour la Relativité Restreinte ont à peine
discuté. Même si toutes les résultats d’Einstein conservent leur justesse dans cette domain,
cependant, il y a des questions, p. ex. comme la constance de la vitesse de la lumière. Cette
constance est un des rochers sur lequel Einstein a bâti le bâtiment de son Relativité restreinte.
Avec la supposition d’un milieu immobile dans les trois dimensions spatiales x, y, z pour la
propagation d’ondes electromagnétiques la constance de la vitesse de la lumière va être une
question cardinale, une constance qui est affirmé par beaucoup des mesures.
La théorie de la membrane cosmique de la gravitation mais aussi fournit ici un résultat qui
va en accord avec Einstein : la vitesse de la lumière est mesurée invariablement comme une
constante en toutes circonstances. Aussi les formules de la transformation en une transition
d’un référentiel inertiel à un autre correspondent avec les Transformations de Lorentz. La
transformation du temps est même identique. À la transformation des coordonnées il y a une
différence insignifiante avec la introduction d’une contraction additionnelle transversale qui
aussi Vladimir Onoochin a proposé indépendamment de l’auteur. Toutefois, le quotient de la
contraction longitudinale par la contraction transversale est la même chose exactement que
dans la Relativité restreinte d’Albert Einstein. Dans plusieurs paragraphes de son théorie
cosmique de la gravitation (Cosmic Membrane Theory) l’auteur a prouvé la validité des
équations de Maxwell (James Clerk Maxwell, 1831 à 1879), en outre la conformité étendue
de la relativité restreinte de la théorie cosmique de la gravitation avec la théorie d’Einstein.
Cette conformité était prouvé par les expériences fameuses. Cette expériences sont :
• L’expérience de Michelson et Morley (Albert Michelson 1852 à 1931, Edward Morley
1838 à 1923)
• L’expérience de Frederick Trouton (1863 à 1922) et son recherche-étudiant Henry R.
Noble avec un condensateur tournant.
• L’expérience de Georges Sagnac (1869 à 1928) avec un interferomètre tournant et
deux directions circulaires opposées pour la lumière (regardez la graphique en bas).
• Les expériences de Hippolyte Fizeau (1819 à 1896), de George Bidell Airy (1801 à
1892) et l’explication du coefficient d'entraînement de Fresnel-Fizeau (Augustin Jean
Fresnel 1788 à 1827)
• L’expérience avec les horloges atomiques en 1971 par J. C. Hafele et Richard E.
Keating et la dilatation du temps en mouvement et aussi dans le champ gravitationnel
de la Terre.
• L’explication du facteur de Thomas „½“ de la précession du spin d’electron.
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Miroir
Miroir
Miroir
Verre
Écran
Source lumineuse
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Le interferomètre tournant de Sagnac
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Les preuves classiques de la théorie de la membrane cosmique
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Plusieurs paragraphes de la théorie de la membrane cosmique de la gravitation (Cosmic
Membrane Theory) s’occupent des preuves classiques et preuves nouveaux qui une théorie de
la gravitation devait livrer. En cela, il s’agit de l‘explication des effets qui sont déjà mesurées,
et des prédictions lors des expériences futures. Par exemple, l’effet de Shapiro est un effet
classique qui a été mesuré suffisantement précis. L’effet de Shapiro est le retard d’un signal
sur une trajectoire proche du Soleil. Les autres effets sont l’effet de la courbure des rayons
lumineux par le Soleil ou par d’autres masses, et l’effet de l’avance du périhélie des planètes,
en particulier de Mercure.
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Irwin I Shapiro (*1929) mesurait avec ses collaborateurs le retard d’un signal de radar sur
une trajectoire proche du Soleil. Cette retard est interprété comme une réduction de la vitesse
du signal dans l’entonnoir de gravitation ( puits gravitationnel) du Soleil par la théorie de la
membrane cosmique, et la théorie fournit la même valeur comme la Relativité générale.
L’effet de la courbure des rayons lumineux par le Soleil est une des expériences les plus
spectaculaires. Anciennement, on pouvait mesurer seulement cette courbure en une eclipse
totale du Soleil. Aujourd’hui, les satellites artificiels font le travail. Sir Arthur Eddington
(1882 à 1944) était le premier qui faisait un tel mesure. La courbure a la valeur double qui
devait apparaître par la théorie corpusculaire de la lumière (Johann Georg von Soldner , 1776
à 1833). Cette double valeur avait été prédite par Einstein et avait été confirmé par Eddington
et ses successeurs. La théorie de la membrane cosmique fournit la même valeur comme la
Relativité générale. Une moitié de la valeur dérive de la gravitation en fait, comme Soldner
dit, l’autre moitié d’effet dérive de la réduction de la vitesse de la lumière dans le entonnoir de
gravitation du Soleil qui déjà été mentionné plus haut. Cette reduction est équivalent à un
changement d’indice de réfraction, et ce, il est une cause de la courbure des rayons lumineux.
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Courbure des rayons
lumineux
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L’avance du périhélie des planètes, en particulier de Mercure, a été remarqué déjà très tôt, p.
ex. par les deux astronomes Urbain Jean Joseph Leverrier (1811 à 1877) et Simon Newcomb
(1835 à 1909). Après qu’on eût cherché une planète inconnue en vain qui peut être
responsable de cette perturbation, Paul Gerber (1854 à 1912) publiait la droite formule pour le
calcul de l’avance du périhélie des planètes proche du Soleil, vingt années avant Einstein.
Paul Gerber prenait comme point de départ que la gravitation se propage à la vitesse de la
lumière. Cependant, cette supposition conduit à des difficultés connues de compréhension des
orbites planétaires stables, et Einstein fallait modifier cette théorie. Einstein calculait la même
valeur par les méthodes de la Relativité générale comme Paul Gerber, mais dans la théorie
d’Einstein la déviation du potentiel gravitationnel avec le 1/r-potentiel de Newton joue la
premier rôle. Et cela les orbites planétaires sont stables. La théorie de la membrane cosmique
travaille aussi avec un potentiel supplémentaire relativiste qui baisse comme 1/r2. On peut
dériver cette potentiel supplémentaire relativiste du carré d’énergie avec la supposition qu’il
y a une influence de la gravitation sur la vitesse de la lumiére et sur la masse. La variation
relativiste de la masse des particules en mouvement est connu et confirmé par expériences
depuis plus de 100 ans. Cependant, dans le puits gravitationnel une valeur triple se produit,
mais seulement un tiers résulte de la Relativité restreinte. Le 1/r2-potentiel supplémentaire
relativiste peut expliquer non seulement l’avance du périhélie des planètes, mais aussi la
décélération inhabituelle des sondes spatiales Pioneer 10 et 11 (l’anomalie Pioneer) en
désertant le Système solaire. Cette décélération a été découverte par la NASA. La réponse
d’auteur à cette problème est que le petit 1/r2-potentiel supplémentaire relativiste n’est pas
considéré par la NASA en son calcul de trajectoire. Dans le Système solaire le calcul
d’erreurs masque la petite déviation. En dehors du Système solaire le calcul d’erreurs ne
fonctionne pas plus, et l’effet du petit 1/r2-potentiel supplémentaire relativiste va visible.
L’auteur a prouvé le fait que cette potentiel puisse expliquer l’avance du périhélie des
planètes, en particulier de Mercure, par la dérivation du potentiel supplémentaire relativiste en
partant de la équation d’Einstein-Gerber, et additionnellement par une intégration numérique
de l’orbite planétaire du Mercure compte tenu du potentiel supplémentaire relativiste.
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Les preuves nouveaux de la théorie de la membrane cosmique
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Le nombre des preuves nouveaux d’une théorie gravitationnelle n’est pas fixe. Encore de
nouveau on fait des observations astronomiques qui sont besoin d’une explication, ou
physiciens dérivent des effets d’une théorie qui devraient apparaître, et puis ils essayent de
prouver. Cependant, les ondes gravitationnelles font partie des preuves nouveaux, et deux
différentes des effets gyroscopiques – la précession géodétique (l’Effet de Sitter) et l’effet
Lense-Thirring. L’auteur additionne aussi le phénomène de la matière noire, la décélération
inhabituelle des sondes spatiales Pioneer 10 et 11, et l’expansion accélère de l’Univers.
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Les ondes gravitationnelles ne sont pas encore mesuré jusqu’ici. Mais toutefois des grandes
installations sont en voie de construction, et encore plus grandes installations dans l’espace
sont en voie de planification. Dans la théorie de la membrane cosmique on peut s’imaginer
deux sortes d’ondes gravitationnelles. Les ondes longitudinales ou ondes compressives sont
équivalent à des ondes sonores qui se propagent dans un fluide, un corps solide ou dans un
gaz. Par contre, les ondes transversales sont équivalent à des ondes de surface d’un fluide, p.
ex. des vagues de la mer, ou des vibrations d’une membrane d’un haut-parleur. La vitesse de
la propagation des deux sortes d’ondes peut être absolument différent. P. ex. les ondes sonores
dans l’eau se propagent plus vite qu’une onde de gravité de surface. Pendant le mouvement de
la Terre autour du Soleil, les deux sortes d’ondes sont générées. Pour une fois, la membrane
cosmique se dilate, si la Terre traverse un bout d’orbite. Après la membrane se contracte de
nouveau. Cette mécanisme produit des ondes longitudinales. D’autre part, la membrane
s’enfonce (dans la quatrième dimension) par la Terre qui se déplace d'un point vers un autre,
et ainsi il génère des ondes transversales. Comme l’auteur a pu estimer pour l’instant
seulement le coefficient d’élasticité de la membrane, et par conséquent seulement la densité
approché de la membrane, l’auteur se bornait à des ondes longitudinales. Avec les deux
suppositions que les ondes longitudinales se propagent avec la vitesse de la lumière, et que la
densité se dérive de la densité d’énergie de la membrane tendue, la perte d’énergie du système
Soleil–Terre est 195 W. Cela est la même valeur comme il est calculé par la Relativité
générale.
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La décélération inhabituelle des sondes spatiales Pioneer 10 et 11 a été considéré déjà dans le
paragraphe l’ avance du périhélie de Mercure. L’explication par un 1/r2-potentiel
supplémentaire relativiste fournit la valeur ∆a = (8 ± 1) ×10−10 [m/s2] qui a été cité par la
NASA.
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La précession géodétique (l’Effet de Sitter) et l’effet Lense-Thirring consistent en un certain
mouvement angulaire de l’axe d’un gyroscope qui se bouge sur une trajectoire orbitale dans
un champ gravitationnel symétrique avec une forme globulaire, p. ex. d’une masse centrale.
L’effet Lense-Thirring apparaît selon la théorie seulement si la masse centrale aussi ellemême est en rotation. La NASA a clôturé une expérience dans l’espace, Gravity Probe B,
conjointement avec l’Université Stanford en 2007. L’expérience devait mesurer tous deux des
effets. Cependant, la précision de mesure était seulement ±0,1 millisecondes d’arc de raisons
différentes. Cependant, la NASA et l’Université Stanford travaillent intensivement pour la
réduction des erreurs. La précession géodétique est, selon la théorie, d’environ 6,6 secondes
d’arc par an, de sorte que l’erreur ne jouait aucun rôle. La valeur de 6,6 secondes d’arc par an
a été confirmé au mieux. Cependant, l’effet Lense-Thirring est, selon la théorie, seulement
d’environ 0,04 secondes d’arc par an, soit, en vertu d’erreurs actuelles de mesure le effet ne
pouvait vraiment pas être confirmé par cette expérience.
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L’auteur avait calculé aussi une valeur de la précession géodétique avant d’expérience
Gravity Probe B en 2006, seulement avec les ressources de la Relativité restreinte, une valeur
qui était zéro à peu de chose près, et il avait se révélé faux. Dans un deuxième essai en 2008,
l’auteur a accepté que le zéro effet de la relativité restreinte était faux, et alors il avait
s’appuyé sur les propriétés changées de la membrane dans le puits gravitationnel. Ainsi, il est
réussi calculer la même valeur d’expérience Gravity Probe B, et aussi ici il a réussi à montrer
la concordance entre la théorie de la membrane cosmique et la relativité générale.
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Puits gravitationnel
Changement du spin
Axe du spin
Gyroscope
Pos. 1
La Terre
Pos. 2
Direction
rotative
Trajectoire
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Le graphique montre un gyroscope dans deux positions de la trajectoire en orbite autour de
la Terre. Dans la théorie de Newton un gyroscope qui est en chute libre, conserve son axe de
spin, à condition qu'il n'y ait pas d’un couple de rotation. Par la forme parfait des quatres
sphères en cristal dans l’expérience Gravity Probe B un couple de rotation ordinaire est exclu.
Mais pourtant, l’axe de spin se tourne 6,6 secondes d’arc par an. La théorie de la membrane
cosmique explique deux des effets comme raison. Le premier effet est une décélération du
tout mouvement dans le puits de gravitation. Cette décélération a été discuté pour les ondes de
la lumière dans la théorie de la membrane cosmique. L’application à des ondes de la matière
employait ici une conclusion par analogie. Il faut imaginer ainsi que la partie inférieure du
gyroscope qui montre vers la terre, ait une vitesse d’orbite qui soit un peut moins rapide que
la partie supérieure du gyroscope qui ne montre pas vers la terre. De cette manière, il résulte
une rotation minimale. Le calcul de l’effet fournit une valeur de la précession qui est trop
grande. Le deuxième effet annule le surplus de la précession. La cause du deuxième effet est
le changement de la masse dans le puits gravitationnel. On peut dériver cette changement
d’une masse du carré d’énergie. Cette part de la masse de gyroscope qui montre vers
l’observateur de la graphique, s’absente de la terre, p. ex. en position 1 (la petite flèche blanc).
C’est pourquoi la masse se diminue un peu. Le surplus d’impulsion est transmise à la
membrane. La réaction de la membrane est une force en direction de cette part du globe qui
montre à le contemplateur de la graphique, et la force est opposé à la direction du mouvement
dans cette position (la flèche rose). Comme le processus inverse se déroule au verso de
gyroscope, il résulte un couple des forces qui veut faire chavirer le part supérieur de
gyroscope en direction de l’observateur. La direction de cette couple de rotation est la
direction de la petite flèche blanc. Mais les gyroscopes se déplacent latéralement par un
couple de rotation, ainsi une petite rotation est fait dans la direction opposé à la petite flèche
rouge (changement du spin). Cette petite rotation corrige le surplus du premiére effet, et nous
obtenons exactement la même valeur qui aussi a été dérivé de la Relativité général par
deSitter et autres chercheurs, et c’est la même valeur qui a été confirmé au mieux par
l’expérience Gravity Probe B.
Dans la position 2 de la trajectoire d’orbite la masse de la part visible du gyroscope
s’approche de la Terre (la petite flèche blanc), et en conséquence la masse augmente.
L’impulsion manquante vient de la membrane, et il opére dans la direction de la trajectoire.
En conséquence, le couple de rotation a la même direction en position 2, comme en position
1.
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L’effet Lense-Thirring n’apparaît pas dans la même forme, comme dans la théorie
d’Einstein. La théorie de la membrane cosmique n’accepte pas la transmission de la
gravitation d’une masse ponctuelle à une autre par les gravitons. Mais bien un effet similaire
est envisageable, soit que la Terre, p. ex., par sa rotation emporte la membrane de son
environment un peut, comme un batteur tourne la soupe. Mais il n’y a pas d’imagination de
l’auteur de la valeur d’effet. L’auteur juge que cette effet de l’entraînement des référentiels
(frame-dragging en anglais), si au fait il est existant, ait une valeur qui soit inférieur à 0,04
secondes d’arc d’effet Lense-Thirring.
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La matière noir (matière sombre) est un appui de la théorie de la membrane cosmique. Vera
Rubin (*1928) et autres chercheurs découvraient que les étoiles de la plupart des galaxies se
déplacent trop vite autour le centre. Si on présente graphiquement la vitesse des étoiles en
fonction de la distance r au centre de la galaxie, puis la plupart des galaxies ont des courbes de
rotation plate, soit la vitesse des étoiles est plutôt exactement 200 km/s, presque indépendant
de la distance r au centre de la galaxie. Par contre, dans le système solaire les planètes
extérieures se déplacent avec une vitesse qui est inférieur à la vitesse des planètes intérieures.
Et c’est bon, car autrement ils quitteraient le système solaire. Ce n’est ainsi pas dans les
galaxies.
La matière visible des galaxies ne suffire pas à beaucoup près pour assurer la cohérence des
galaxies par sa gravitation. Depuis la soi-disante matière noire remplit cette lacune. On
suppose 80 à 90% de la matière noire dans les galaxies, dans les amas des galaxies on suppose
encore plus grandes nombres. Les physiciens et astronomes ont articulé quelques suppositions
concernant la matière noire, p. ex. naines brunes, les neutrinos massifs ou particules
exotiques, les soi-disantes WIMPs. On sait par des observations astronomiques que la matière
noire apparaît seulement conjointement avec la matière ordinaire, soit avec des étoiles ou des
nuages de gaz.
C’est ce phénomène qui a incité l’auteur à chercher un mécanisme qui est inité par la matière
ordinaire et qui conduit à un approfondissement additionnel du puits gravitationnel. Le point
de départ est la supposition d’une structure granulaire de la matière de la membrane. Cette
matière de la membrane peut consister en des vertèbres minuscules d’une forme toroïdale. Au
passage, cette tori (vertèbres minuscules) sont un fondement envisageable d’une
quantification d’espace, et ils pourraient devenir un lien entre la théorie quantique et la théorie
de gravitation. Si la membrane est perpendiculaire à la direction du vent d’éther, puis les
vertèbres sont influencés à peine. Le vent d’éther passe simplement la membrane.
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Vertèbres
Vent d’éther
Membrane horizontale
Déflexion
du vent d’éther
Vent d’éther
Membrane
incliné
Force
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Si la membrane est incliné comme dans un entonnoir de gravitation ( puits gravitationnel),
puis des forces peuvent apparaître qui changent la membrane, p. ex. ils compriment la
membrane. Cette changements peuvent produire d’une résistance additionnelle, soit ils
peuvent approfondir additionnellement le puits gravitationnel. Sous certaines conditions, ils
peuvent produire aussi une poussée verticale, soit ils font exactement le contraire. L’auteur a
construit une equation différentielle ordinaire de la courbure d’espace pour les modèles avec
symétrie radiale (p. ex. galaxies elliptiques ou galaxies sphériques). Cette équation fournit une
courbe de rotation plate, qu’elle est typique. La courbe décroissante dans le graphique en bas
montre la vitesse théorique d’étoiles en fonction de distance r au centre de la galaxie sans
matière noire.
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La vitesse d’étoiles en fonction de
distance r au centre de la galaxie
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On ne peut traiter simplement les galaxies spirales et les galaxies barrées par une équation
différentielle ordinaire. Mais l’auteur a solutionné une équation différentielle partielle par un
réseau spatial autour d’une galaxie barrée, et il a reçu de nouveau une courbe de rotation
plate. Ainsi, la théorie de la membrane cosmique fournit un modèle précieux de la matière
noire: la matière noire n’est pas matiére au sens propre du mot, mais est un effet de la
membrane qui est inité par la matière ordinaire( baryonique). Au fait, les effets de la
matière noire sont très petite, de sorte qu’ils n’ont pas une influence sur les mouvements des
planètes du notre système solaire.
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L'expansion accelerée de l’Univers : Adam Riess et Mario Livio de la Space Telescope
Science Institute ont présenté en 2001 une supernova, 11 milliards des années-lumière loin.
Cette supernova a seulement la moitié de la luminosité comment il faudrait être par son
déplacement vers le rouge (ou décalage vers de rouge) dans le diagramme de Hubble, soit, la
supernova est plus distant que la distance présumé par les astronomes. Depuis, les astronomes
et les physiciens discutent la thèse que l’expansion de l’Univers s’accélère. L’auteur a ici une
autre opinion.
L’Univers s’agrandit depuis du Big Bang avec une immense vitesse constante. Les
propriétés de la membrane – et sur ce les constantes physiques fondamentales - se peuvent
changer en cours de temps, ainsi comme la peau d’un ballon qui s’amincit en gonflage.
L’augmentation de la vitesse de la lumière est le changement le plus significatif en
l’augmentation de la tension de la membrane. Ainsi, on peut trouver réellement un scénario
dans lequel une supernova distante a seulement la moitié de la luminosité demandé par son
déplacement vers le rouge dans le diagramme de Hubble. On peut voir dans le graphique
l’expansion de l’Univers qu’un objet avec un déplacement vers le rouge de z=10 a émis sa
lumière environ en temps T=0,1 après le Big Bang. Cette date T=0,1 est équivalent à 1,4
milliard d’années après le Big Bang.
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L’expansion de l’Univers
⋅
Le rayon de l’Univers d’aujourd’hui a été mis ici R=1. Le temps T (l’abscisse) est le temps
propre d’une horloge qui se déplaçe conjointement avec la membrane. Le temps t est le temps
d’un observateur immobile extérieur avec une horloge d’aujourd’hui. La courbe bleue, R(t),
montre le rayon de l’Univers en fonction du temps propre. Comme les premières secondes du
temps propre s’étaient dilatés infiniment en raison de la membrane, molle et spongieuse et
raidi peu seulement quelques secondes après le Big Bang, l’Univers augmentait avec une
vitesse presque infinie, mais cela seulement par le calcul. La courbe verte, Rz(t), montre
l’expansion réelle qu’ait vu d’un observateur extérieur avec une horloge d’aujourd’hui. Mais
la graphique explique aussi l’inflation de l’univers proposé par Alan Guth (*1947). Alan Guth
expliquait l’uniformité du rayonnement du fond cosmique par cette inflation. Il n’etait pas une
inflation de l’univers, mais il était un effet de la vitesse de la lumière d’antan et du cours lent
de tous des processus physiques dans la soupe dodue de la membrane encore jeune.
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Quelques Conclusions
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Le résultat le plus important de la théorie de la membrane cosmique de la gravitation est la
déduction de la loi de la gravitation qu’on obtient automatiquement d’une membrane
tridimensionnelle dans un hyperespace tetradimensionnel. Additionnellement, le modèle de la
membrane fournit aussi des points de départ pour la compréhension de la matière noir.
Additionnellement, la supposition d’une structure granulaire de la matière de la membrane est
un fondement envisageable d’une quantification d’espace, et cette structure pourrait devenir
un lien entre la théorie quantique et la théorie de gravitation. Les résultats d’Einstein restent
presque inaltérées. Seulement les conceptions ou les visions changent.
Le modèle de la membrane peut donner mais aussi les branles nouveaux dans les disciplines
de la physique et de la technique. Jusqu’à présent, p. ex. on a supposé que les électrons
orbitent autour des noyaux des atomes depuis des lustres, sans qu’ils perdent leur énergie.
Maintenant on peut être tranquille. Les électrons pourraient recevoir leur impulsion du vent
d’éther, comme des drapeaux flottent au vent. Nouvelle matière pourrait se former tout le
temps, car le freinage de la membrane au vent d’éther doit libérer une grande quantité
d’énergie. La membrane elle-même a une masse si infiniment grande par rapport à la matière
existante que le freinage n’a quasiment pas un influence sur la vitesse de la membrane.
On pourrait imaginer des moulins à vent d’éther qui exploitent l’inexhaustible énergie
cinétique de la membrane pour la production d’énergie électrique un jour ou l’autre. Ou on
pourrait imaginer des voiles à vent d’éther qui accélèrent les astronefs de l’humanité à la
vitesse de la lumière.
On ne devait pas cacher un danger. Le ballon qui grandit constamment, notre univers,
pourrait se déchirer un jour, et finit non seulement l’humanité mais aussi le tout univers. Si
Bruce Willis ne peut pas prévenir la débâcle puis l’espérance reste à nous que beaucoup
d’univers parallèles existent.
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Je voudrais remercier Burkhardt Seifert, Zurich, pour ses conseils et son intérêt pour cette
étude, et je voudrais remercier Jeffrey O’Callaghan pour son attachement constant à la
quatrième dimension spatiale.
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Schwenningen, octobre 2008