Plus vite que la lumière dans l'espace-temps d’ARISTOTE

(14 10 2003)

Proposition d'un test de transmission instantanée d'information par effet EPR

Theoretical physics (preferred links)

Comparaison Relativité de Lorentz Relativité Restreinte
Cliquez ci-dessus pour une discussion de Morley Michelson, Relativité de Lorentz et RR

Bernard Chaverondier Professeur agrégé de mécanique

Résumé :

       Si on exprime la Relativité dans le cadre de l'espace-temps absolu d'Aristote et si on interprète la boost-invariance relativiste comme une propriété intrinsèque des phénomènes qui la respectent et non comme une propriété de l'espace-temps lui-même, la Relativité Restreinte est compatible avec l'existence d'éventuels liens de causalité entre événements séparés par des intervalles de type espace, avec l'interprétation de la fonction d'onde comme une grandeur physique objective et avec l'interprétation de l'expérience d'Alain Aspect [1], [2] comme une action instantanée à distance.

 

1 Propagation à vitesse supra-luminique et espace-temps de Minkowski

       La violation des inégalités de Bell [3], semble confirmée par l'expérience d'Alain Aspect. Cela suggère fortement d'interpréter la réduction du paquet d'onde engendrée par une mesure quantique comme un phénomène non local. D'ailleurs, si l'on interprète la fonction d'onde comme une grandeur physique objective, la réduction instantanée et spatialement étendue du paquet d'onde est une action instantanée à distance. Or des interactions se propageant à vitesse supra-luminique ne peuvent satisfaire l'ensemble des symétries du groupe de Poincaré réduit car elles violent la boost invariance. Certains auteurs tels que John G. Cramer [7] ont ressuscité la théorie Time-symmetric de l'absorbeur de Feynman-Wheeler. Hoyle et Narlikar ont eux aussi remis cette théorie à l'honneur dans le contexte d'une cosmologie stationnaire ou quasi-stationnaire [8]. Ces auteurs apportent donc leur soutien à l'hypothèse d'existence d'actions instantanées à distance. Toutefois de telles actions à distance restent encore très majoritairement considérées comme incompatibles avec la Relativité [4], [5]. Par suite, pour garantir la compatibilité de l'interprétation usuelle de la Relativité Restreinte avec la mécanique quantique, on est contraint d'accepter l'interprétation de Copenhague selon laquelle la réduction du paquet d'onde serait un simple changement dans la connaissance de l'observateur.

 

2 La Relativité est compatible avec l'espace-temps absolu d'Aristote

       Considérons l'espace-temps absolu d'Aristote E1xE3 produit d'un espace Euclidien 1D par un espace Euclidien 3D. En accord avec la théorie des groupes dynamiques de la physique [6], l'espace-temps E1xE3 (isomorphe SE(1)xSE(3)/SO(3)) est un espace affine 4D doté d'une métrique temporelle Euclidienne de rang 1 et d'une métrique spatiale Euclidienne de rang 3. E1xE3 est feuilleté en feuillets 3D de simultanéité absolue et en points fixes 1D qui sont les feuilletages caractéristiques de ces deux métriques. Le groupe d'Aristote SE(1)xSE(3) comprend les translations spatio-temporelles et les rotations spatiales. Il est inclus dans le groupe de Poincaré réduit. L'espace-temps d'Aristote est donc compatible avec les systèmes dynamiques relativistes car tout phénomène respectant les symétries du groupe de Poincaré respecte aussi celles du groupe d'Aristote et parce que, moyennant les définitions appropriées, les effets physiques d'un boost relativiste sont covariants vis à vis des actions du groupe d'Aristote.

 

3 D'éventuelles interactions se propageant à vitesse supra-luminique sont compatibles avec l'espace-temps absolu d'Aristote et avec le principe de causalité

        Au contraire de l'espace-temps relatif de Minkowski, l'espace-temps absolu d'Aristote est compatible avec d'éventuels phénomènes violant la boost-invariance relativiste dès lors qu'ils respectent les autres symétries du groupe de Poincaré réduit. En effet, le groupe d'Aristote SE(1)xSE(3) comprend toutes les symétries du groupe de Poincaré réduit sauf la boost-invariance. Par suite, l'espace-temps d'Aristote autorise d'éventuelles interactions se propageant à vitesse supra-luminique dès lors qu'elles respectent la covariance vis à vis des translations spatio-temporelles et rotations spatiales (les "invariances" dites de positionnement). Notons aussi que dans l'espace-temps d'Aristote il n'est pas possible d'établir des boucles de causalité entre événements successifs au sens de la chronologie absolue qui y a cours ce qui assure la compatibilité avec le principe de causalité.

 

4 Propagation à vitesse supra-luminique et interprétation de la Relativité

         En fait, des interactions se propageant à vitesse supra-luminique entrent en conflit uniquement avec l'hypothèse selon laquelle les symétries du groupe de Poincaré réduit seraient respectées par tous les phénomènes physiques sans exception. Cette hypothèse physique n'est pas nécessaire. Elle est requise seulement si l'on souhaite à tout prix considérer notre espace-temps comme un espace-temps relatif de Minkowski (tout au moins localement si la gravitation est considérée). Vis à vis des symétries exigées des phénomènes autorisés à s'y produire, l'espace-temps absolu d'Aristote est moins contraignant que l'espace-temps relatif de Minkowski. En effet, la boost-invariance ne fait pas partie des symétries exigées par l'espace-temps d'Aristote. Propagation de la lumière à vitesse plus grande que c dans l’étude de l’effet Casimir et franchissement par des particules d'une barrière de potentiel à vitesse supra-luminique par effet tunnel par exemple [9] ne posent plus de problèmes de compatibilité avec la Relativité exprimée dans le cadre de l'espace-temps absolu d'Aristote.

 

5 Interprétation relativiste de l'expérience d'Alain Aspect

        De même, dans l'espace-temps d'Aristote, les objections relativistes à l'interprétation de l'expérience d'Alain Aspect comme une action instantanée à distance et donc à l'interprétation objective de la réduction du paquet d'onde (induite par une mesure quantique) disparaissent car elles reposent elles aussi sur l'exigence de respect de la boost-invariance relativiste. Cette exigence ne s'applique pas à l'espace-temps absolu d'Aristote. La boost-invariance relativiste doit s'y interpréter comme une propriété intrinsèque des phénomènes respectant cette symétrie et non comme une propriété de l'espace-temps lui-même.

 

6 Conclusion sur l'interprétation des symétries

        Interpréter l'espace-temps de Minkowski comme un modèle de notre espace-temps lui-même c'est supposer que tous les phénomènes physiques sans exception respectent l'invariance relativiste. Considérer les symétries relativistes comme des propriétés intrinsèques des phénomènes physiques qui respectent vraiment ces symétries autorise sans incohérence mathématique,

 

Commentaires suscités par la présente étude

        La modélisation de la RR dans le cadre d'un espace-temps absolu et plus particulièrement la prise en compte d'un temps et d'une chronologie absolus vont clairement à contre-courant de la croyance scientifique largement répandue en ce début de 21ème siècle dans le caractère présumé universel de la symétrie relativiste. Comme toute idée nouvelle un peu déstabilisante, ce point de vue suscite des réactions contrastées.

Mes échanges et articles à ce sujet sur fr.sci.physique ont donné lieu à des commentaires dont certains sont plutôt positifs tels que celui de Jacques Lavau le 3 10 2003 fil Merci à Chaverondier. sur fr.sci.physique : "l'article et sa référence sont superbes".

D'autres commentaires expriment au contraire une réticence marquée, comme en atteste le commentaire peu amène présenté sur le site de Sylvain Poirier (un participant occasionnel à fr.sci.physique) http://spoirier.lautre.net/critique.htm#abs , tempérée cependant par un intérêt pour les possibilités d'interprétation ouvertes par cette hypothèse :
" - Bernard Chaverondier prône l'idée d'un temps absolu, suivant la Relativité Lorentzienne, qui n'est finalement autre en fait qu'un retour à l'espace-temps d'Aristote comme substitut à la relativité restreinte. La plupart de ses arguments étaient faux, et consistaient en impressions et arguments tordus dus à une mauvaise assimilation intuitive de la relativité restreinte de sa part. La seule idée intéressante à retenir de ses propos était par rapport au paradoxe EPR, où j'ai mené une discussion plus intéressante avec lui."

 

Commentaires sur ces remarques

        Notons tout d'abord, en réponse à ces remarques, que le présent document ne présente pas un substitut à la Relativité Restreinte, mais une formulation constructiviste (mais sans changement) de la Relativité Restreinte dans le cadre plus large de l'espace-temps absolu d'Aristote. En effet, l'existence d'interactions violant la boost-invariance est incompatible avec l'espace-temps de Minkowski mais trouve par contre sa place dans le cadre plus large de l'espace-temps absolu d'Aristote (où cette symétrie n'est pas exigée). L'interprétation de la mesure quantique (notamment dans le cadre de l'expérience d'Alain Aspect) comme une action instantanée à distance, incompatible avec l'espace-temps de Minkowski, s'avère en fait compatible avec l'espace-temps absolu d'Aristote. La boost-invariance relativiste y est alors tout simplement interprétée comme une propriété intrinsèque des phénomènes qui la respectent et non comme une propriété de l'espace-temps lui-même.

Notons ensuite que l'appréciation de M. Poirier sur mes arguments ne concerne pas le présent document mais des échanges ayant eu lieu sur le forum fr.sci.physique. Elle résulte pour l'essentiel d'interprétations erronées de mes propos liées à un manque de sérénité de l'échange.

 

References

[1] A. Einstein, B. Podolsky and N.Rosen, Phys. Rev. 1935. V.47. P.777.

[2] Alain Aspect, Three experimental tests of Bell inequalities
by the measurement of polarization correlations between photons.
Thèse de doctorat présentée à Orsay le 1er février 1983

[3] J.S. Bell, Physics, 1, 195 (1964); et"Speakable and Unspeakable"
in Quantum Mechanics. Cambridge Univ. Press, (1987)

[4] Michael D. Westmoreland (1), Benjamin Schumacher (2), OH 43022 USA.
Quantum Entanglement and the Nonexistence of Superluminal Signals
(1) Department of Mathematical Sciences, Denison University, Granville,
(2) Department of Physics, Kenyon College,Gambier,
http://www.arxiv.org/PS_cache/quant-ph/pdf/9801/9801014.pdf

[5] Is Faster Than Light Travel or Communication Possible?
Updated 14-January-1998 by PEG, Original by Philip Gibbs 14-April-1997
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/FTL.html

[6] J-M Souriau, Structure of dynamical Systems, Progress in mathematics, Birkhäuser.

[7] The Arrow of Electromagnetic Time and Generalized Absorber Theory
J. G. Cramer, Dept. of Physics FM--15, Univ. of Washington, Seattle, WA 98195, USA
http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/dtime/dtime.html

[8] INSTANTANEOUS ACTION AT A DISTANCE IN A HOLISTIC UNIVERSE
B.G. Sidharth, Centre for Applicable Mathematics & Computer Sciences
B.M. Birla Science Centre, Hyderabad 500 063 (India)
http://arxiv.org/abs/gr-qc/9812003

[9] Quantum Nonlocality in Two-Photon Experiments at Berkeley
Authors: Raymond Y. Chiao, Paul G. Kwiat, Aephraim M. Steinberg
http://xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/9501016