Le dynamisme interne des corpuscules et l'origine de la gravitation

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Le dynamisme interne des corpuscules et l’origine de la

gravitation

A. Kastler

To cite this version:

A. Kastler. Le dynamisme interne des corpuscules et l’origine de la gravitation. J. Phys. Radium,

1931, 2 (2), pp.61-64. �10.1051/jphysrad:019310020206100�. �jpa-00233051�

LE

DYNAMISME INTERNE

DES CORPUSCULES ET

L’ORIGINE

DE LA

GRAVITATION

par A. KASTLER.

Sommaire. 2014 Le _{principe d’équivalence} entre champs de gravitation et champs d’inertie _{suggère l’idée que} ces deux sortes de champs doivent leur existence au même mécanisme _physique élémentaire.

Or, les forces d’inertie sont des forces _{d’origine dynamique,} produites par l’accéléra-tion d’un corps par rapport à la masse d’univers. Elles ne constituent _qu’un cas

particu-lier d’un phénomène plus général : L’accélération mutuelle de deux corps crée en ceux-ci des « forces d’accélération » _{qui s’y opposent.} Ces forces sont _trop faibles pour _pouvoir

être décelées avec _{deux corps de} masse usuelle ; elles nous _apparaissent comme « forces d’Inertie » lorsqu’on accélère un corps par rapport à la masse considérable de tout

l’uni-vers.

Conformément au _{principe d’équivalence,} il convient donc _{d’interpréter} les forces de

gravitation comme un autre cas _particulier de forces d’accélération. L’ancienne concep-tion _statique de la _gravitation doit donc faire _place à une _{conception dynamique qui}

devra rechercher le _dynamisme caché qui engendre l’effet de _gravitation. Cet effet émane des corpuscules matériels ultimes (proton et électron) et doit donc être attribué à un

dynamisme interne des _corpuscules. Ce caractère _dynamique des _corpuscules s’est affirmé de _plus en _plus et de divers côtés _pendant les dernières années _(spin de l’électron et du proton, vibration interne de de Broglie). C’est en lui, et par les accélérations internes qu’il conditionne, qu’il convient de rechercher _l’origine de la _gravitation.

« Il

_importe

_{de noter que la déformation} de

l’Espace-Temps

ne _{doit pas} être considérée comme la cause de la

_gravitation.

Entre la structure de l’univers et la

_gravitation

il

_n’y

a _{pas de lien de}

causalité, car c’est une seule

et

même chose. Les

phénomènes

de

_gravitation

sont

_simplement

des

manifestations de la déformation

_qui

existe en

pré-sence ou au

_voisinage

de la

matière,

qui

est

sou-mise à une loi _{découverte par}

Einstein,

mais dont la cause

_première

resle un

_{profond rnystère.}

»

Jean BECQUEREL.

(Le

Principe

de Relativité et la Théorie

de ,la Gravitation,

p.

142).

Einstein a fait faire un

_{grand progrès au problème}

de la

_gravitation

en

_{énonçant le}

prin-cipe d’équivalence

entre les

_champs

de

_gravitation

et les

_champs

d’inertie. C’est sur ce

principe qu’il

a fondé sa théorie de la

_gravitation,

théorie

_{géométrique}

et formelle

_qui

ramène l’étude de la

_gravitation

à l’étude des

_propriétés

d’un univers non euclidien

_(ce

_qui

revient au

_point

de vue

_physique

à substituer dans tout domaine infinitésimal au

_Jhamp

_de

62

gravitation

un

_champ

d’inertie

_{équivalent).}

Il est _{évident que} cette

_théorie,

comme le fait

. remarquer

Becquerel,

ne résout pas le

problème

de

l’origine

de la

gravitation,

car elle

ne fait

_{qu’expliciter analytiquement}

le contenu

_physique

du

_{principe d’équivalence.}

En

_partant

de ce

_principe,

on

_peut

_cependant

_{essayer d’aboutir à} un

_point

de x-ue

nou-veau : il

_exprime

en effet

l’impossibilité

de

_distinguer

un

_champ

de

_gravitation

d’un

_champ

d’inertie. Les deux

_champs

ne constituent

qu’une

seule et même réalité

_physique.

-Or de l’identité de leurs

_propriétés

il est

_logique

de conclure à

l’identité

de leurs

causes.

La

_gravitf1tion

et l’inertie de 1 a lnatière doivent être attribuées à zcoe JUénle cause

physiques.

°

Pénétrer la cause de l’une servira donc à élucider la cause de l’autre.

Que

savons-nous sur

_l’origine

des

_forces

d’inertie ? Ces forces ont une

_ori,qine

essentiel-lement

_{dynamique :}

elles

_apparaissent

avec le

mouvement,

avec le mouvement accéléré. Toute accélération d’un corps par

rapport

à un

_système

_galiléen

fait naître des forces

d’inertie.

_Pourquoi

les

_systèmes

_galiléens

sont-ils favorisés

_parmi

les

autres,

à

quelle

cause

physique tangible

peut-on

attribuer leur rôle

_{privilégié ?}

_{C’est pour}

_répondre

_{à cette} ques-tion et _{pour éliminer la notion}

_{métaphysique}

_d’espace

_{absolu que Mach} et

_après

lui Eins-tein ont fait intervenir, comme cause

_objective

la masse d’univers

_(1).

C’est la masse totale de l’univers et sa

_répartition

dans

_{l’espace qui}

détermine la

diffé-rentiation entre

_systèmes

_galiléens

et

_systèmes

non

_galiléens,

les

_premiers

étant ceux _par

rapport

auxquels

le « centre de

_gravité

» de _{l’univers n’est pas accéléré. Il convient donc de} modifier l’énoncé du

_principe

de

l’inertie,

pour lui donner un sens

_physique

et de dire :

J10ute accélé?«ation relative d’un éi la masse d’iniuei.s déteruiiiùe

ribion de

_forces

d’inertie

_qui

_{s1opposeîït}

à cette accélération.

Cet énoncé a

_l’avantage

de faire

_envisager

les forces d’inertie comme un cas

_parliculier

d’un

_{phénomème beaucoup plus général :}

L’accélération

relativr;

de deux ¡nasses des cc

forces qui s’y

_opjJosellt

».

-Nous voulons

_appeler

ces

_forces,

_pour

_abréger,

«

_forces

d’accélération ». Ces forces sont si faibles

_qu’il

faut renoncer à _{les déceler par des}

_expériences

de laboratoire

(échec

de

l’expérience

des frères

_{Friedlànder),}

mais

_lorsque

l’une de ces masses est la masse tout entière de

l’univers,

on

_comprend

_{que l’effet soit}

_sensible,

et il nous

_apparaît

alors dans les forces que nous

_appelons

« forces d’inertie »

_(2).

Ceci étant admis sur

_l’origine

des forces

d’inertie,

nous allons nous en _{servir pour}

élucider le

_problème

de

_l’origine

de la

_{grav’itation.}

Conformément à notre

_postulat,

il nous faut rechercher

_l’origine

de ces forces

égale-ment dans l’existence d’accélérations relatives. Nous savons _{que les}

_champs

de

_gravitation

émanent des éléments ultimes de la

_matière,

de l’electron et surtout du

_proton.

Du

_point

de

vue des anciennes

_{conceptions statiques}

de la matière notre recherche semble vaine.

L’élec-tron et le

_proton

_y sont considérés comme des

_{sphères isotropes,}

au _repos, et

_chargées

d’électricité,

centres de

_{champs électrostatiques.}

La

_matière,

_{constituée par leur}

assem-blage,

semble

_engendrer

autour d’elle le

_champ

de

_{gravitation statiquement}

_{par le fait} d’être

_présente.

Cette

conception statique

de la

_gravitation,

_qui

ne _{cache que notre}

_ignorance,

est

incom-patible

a,vec une

_{interprétation}

_dynamique

de la

_gravitation,

_analogue

à celle des forces d’inertie.

Mais

_{depuis quelques}

années l’idée d’un

_dynarnisnte

interne des

_corpuscules

s’affirme

de plus

en

_plus

en

_Physique.

Cette idée s’est

_imposée

aux

_Physiciens

dans deux domaines

tout

à

fait

distincts :

. (1) Ernst Mach,

Die Jtfechanik. -

Einstein, die

_{Gî,iindlagen}

der

_al(qerneinen

Helativitiitstheorie, p. 8 et 9.

2013

Freundlich, Gruiidla,qen der Einsteinschen

_{Gravitationsthéorie,}

p. 39 et 40.

’

(2) Einstein, Vier _Vorlesungen

_{uber Relativlttitstheorie,}

_p. 6... _

63

1° Pour

_expliquer

les

_{multiplicités}

_spectrales,

les

_{spectroscopistes}

se sont

_{vus obligés}

d’admettre l’existence d’un mouvement _{de rotation propre de}

_{l’électron,}

le d’Uhlel1-beck et ixoudsmit. L’existence de deux molécules

_{d’hydrogène (ortho}

et

_para)

semble indi-quer que ce

_{spin appartient}

_également

au

_proton,

les deux variétés

_{d’hydrogène}

se

distin-guant

par la

résultante des

_spins

nucléaires de la inolécule FI2.

~8 Dans un autre ordre d’idées Louis de

_Broglie

a affirmé le

_dynamisme

interne des

corpuscules

matériels par son

_postulat

fondamental :

qui

attribue à tout

_quantum

_{d’énergie E (proton,}

électron ou

_photon)

une vibration interne

de

_fréquence

~.

Ce

_{postulat qui}

affirme l’universalité du

_{dynamisme interne}

delà

matière,

a été confirmé

expérimentalement

par la diffraction des électrons.

Dirac a _{montré que} ces deux nouvelles

_propriétés

des

_{corpuscules (vibration}

interne et

spin)

ne sont _que deux

_aspects

différents d’un même

_{dynamisme originel.}

Partant de

_ceci,

essayons de nous faire une

_image

concrètre de ce

_dynamisme

si toutefois cela est

_possible.

De

Broglie

ne

_précise

en rien la nature et la forme de la vibration interne dont il

_postule

Inexistence,

et son

_postulat

ne nous

_permet

_{donc pas de} nous en faire un modèle

_mécanique.

La notion de

_spin

est mieux accessible à notre

_imagination,

elle nous

_suggère

_{de comparer}

les

_corpuscules

à des

_sphères

_tournantes,

véritables

_petits

volants animés d’un mouvement de rotation extraordinairement

_rapide,

et _{étant par suite le}

_siège

d’accélérations

centri-pètes

considérables. Ce

_dynamisme

est

_inséparable

de l’idée même de

_corpuscule,

il en

cons-titue une

_qualité

_première

comme sa

_{charge électrique.}

Ces accélérations internes des

_corpuscules

doivent se manifester au _{dehors par des}

forces d’accélération

_{s’exerçant}

sur des

_corpuscules

voisins et

_qui

nous

_apparaissent

dans les forces de

_gravitation.

Nous sommes donc ramenés ainsi au

_problème

suivant : Rechercher le «

_champ

d’accélération »

_produit

_{par la rotation d’un}

_volant,

_{problème qui préoccupait}

les frères Friedlânder.

Einstein,

Fïer

_Verlesilngen

_{Relativitâlstheorie,}

_{p. 64} a traité un

_problème

tout à fait

_analogue,

_{celui du corps} creux tournant. Il

_prévoit

l’existence dans la cavité

d’und

champ

de Coriolis

_{qui entraîne}

les corps dans le sens de

_larotation,

_{ainsi que}

d’un

_{champ de}

forces radiales

_centrifuges.

Nous cherchons au contraire le

_champ

de force

_produit

_par un _{corps tournant} sur les

corps

placés

à son extérieur.

Par

_analogie

nous devons

_prévoir

autour de lui l’existence :

a)

D’un

_champ

de Coriolis cherchant à entraîner les corps dans la rotation et cher-chant à

_supprimer

ainsi l’accélération mutuelle.

b)

D’un

_charnp

de

_{f orce}

rccdial et

_centripète,

le

_{rapprochement}

atténuant encore l’accé-lération mutuelle

_(car

dans tous les cas les forces d’accélérations cherchent à atténuer les

accélérations mutuelles de

matière).

Considérons maintenant un morceau de matière formé d’un

_grand

nombre de

_corpuscules,

dont les axes de rotation sont distribués au

.

hasard.

Les forces de Coriolis auront une résultante nulle par

compensation

statistique,

mais les

forces

_centripètes

se renforceront et leur résultante constitue à notre échelle

_{macroscopique}

le

_champ

de

_gravitation.

,

Ce

_champ

_apparait

ainsi comme une résultante

_statistique

des

_champs

d’accélérations des

corpuscules

tournants.

Cette nouvelle

_conception

de la

_gravitation

demande évidemment à être

_précisée

_pai

fai-64

sant dériver la constante dc

gravitation

de Cavendish du

_quantum

d’action fi

_qui

_régit

le

dynamisme

interne de la matière

Les

_champs

de

_gravitation

_apparaissent

donc comme une manifestation au dehors des

accélérations internes des

_{corpuscules ;}

leur

_{origine dynamique}

révèle ainsi leur idendité

avec les forces d’inertie et fait

comprendre

la cause

_profonde

du

_principe

d’équivalence

d’Einstein.

’