159 – LE SCANDALE DES ONDES EM (bis)

Nous voudrions attirer une fois de plus l’attention sur le statut étrange des ondes électromagnétiques.

Selon la définition : Une onde est une perturbation qui se déplace dans un milieu. Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation.

Mais pour une onde EM, son milieu est le vide : dans le vide, la vitesse de phase d’une onde électromagnétique est égale à une constante C qui est la vitesse de la lumière

Physiquement parlant, une onde est un champ. C'est-à-dire une zone de l'espace dont les propriétés sont modifiées, on affecte à chaque point de l'espace des grandeurs physiques scalaires ou vectorielles.

Comme tout concept unificateur, l'onde recouvre une grande variété de situations physiques très différentes.

• L'onde oscillante, qui peut être périodique, est bien illustrée par les rides provoquées par le caillou qui tombe dans l'eau.
• L'onde de choc perçue acoustiquement, par exemple, lorsqu'un avion vole à une vitesse supersonique
• L'onde électromagnétique n'a dans certains cas pas de support matériel.
• L'onde acoustique, qui a un support matériel.

Illustrons la notion de « transport d'énergie sans transport de matière ». Dans le cas d'une onde mécanique, on observe de petits déplacements locaux et éphémères des éléments du milieu qui supportent cette onde, mais pas de transport global de ces éléments. Les ondes électromagnétiques sont des ondes qui sont transversales dans le vide ou dans des milieux homogènes

Si l'on définit les ondes comme associées à un milieu matériel, les ondes électromagnétiques sont exclues. Pour éviter de les exclure on peut définir les ondes comme des perturbations d'un milieu, au sens large, matériel ou vide. Dans ce dernier cas c'est une perturbation électromagnétique qui peut se propager dans le vide (de matière).

LA CELERITE DES ONDES DEPEND DES PROPRIETES DU MILIEU. Par exemple, le son dans l'air à 15°C et à 1 bar se propage à 340 m.s-¹.

• Pour une onde matérielle, plus le milieu est rigide, plus la célérité est grande. Sur une corde, la célérité d'une onde est d'autant plus grande que la corde est tendue. La célérité du son est plus grande dans un solide que dans l'air. Par ailleurs, plus l'inertie du milieu est grande, plus la célérité diminue. Sur une corde, la célérité est d'autant plus grande que la masse linéique est faible.

• Pour une onde électromagnétique, la vitesse de propagation sera généralement d'autant plus grande que le milieu est dilué (dans le cas général, il convient cependant de considérer les propriétés électromagnétiques du milieu, qui peuvent compliquer la physique du problème). Ainsi, la vitesse de propagation de la lumière est maximale dans le vide. Dans du verre, elle est environ 1,5 fois plus faible.

COMMENTAIRES

1) Ainsi  la célérité d’une onde dépend des propriétés du milieu : plus celui-ci est rigide, plus la célérité est grande. Mais qu’en est-il d’une onde EM dont le milieu de propagation est le vide ? C’est l’inverse qui est affirmé : Pour une onde électromagnétique, la vitesse de propagation sera généralement d'autant plus grande que le milieu est dilué. On aurait pu penser le contraire puisque la vitesse inouié de 300.000 km/s laisse à conclure que ce milieu – le vide – est le plus dense qu’on puisse imaginer. Tout au contraire, la vitesse extrême de la lumière cette fois est expliquée par le vide du vide, la lumière ne rencontrant obstacle qui freinerait sa progression.

2) Exit donc l’existence d’un milieu lequel, selon la définition, une onde serait une perturbation qui se déplace dans un milieu, produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. (Et plus précisément il faudrait affirmer que ces variations reversibles consistent en une ondulation temporaire de ce milieu homogène, une mise en mouvement de ce milieu même.) Ces deux caractères disparaissent totalement s’agissant de l’onde EM : il s’agit d’une ondulation d’aucun milieu puisque celui-ci est vide, l’onde EM est suspendue dans ce vide puisqu’elle n’a aucun support matériel. Devant cette difficulté, cette aporie absolue, il est tentant de recourir à la dissimulation que permettent les mathématiques : "Physiquement parlant, une onde est un champ. C'est-à-dire une zone de l'espace dont les propriétés sont modifiées, on affecte à chaque point de l'espace des grandeurs physiques scalaires ou vectorielles." Le milieu des ondes EM devient un espace géométrique et on va prêter des propriétés d’objet physique réel au « champ » qui sera modifiable le temps de passage d’une onde. "Dans ce dernier cas c'est une perturbation électromagnétique qui peut se propager dans le vide (de matière)."

3) Dans cette opération de prestigiditation  susbtituant le milieu au champ, deux propriétés de l’onde EM ne peuvent être saisies : la vitesse constante et limite de la lumière. Pour une onde matérielle classique cette vitesse est constante et elle ne peut être augmentée, elle est donc également limite puisque cette vitesse dépend entièrement des caractéristiques du milieu ondulant. L’onde EM intervenant dans un milieu vide et sans effet, on ne peut donc comprendre POUQUOI « C « est une vitesse constante et limite.

En définitive, comment sortir de l'impasse ou la physique a confiné l'onde EM ?  Il faut et il suffit d’attribuer à l’onde EM toutes les propriétés des ondes matérielles classiques et notamment l’idée que  la célérité d’une onde dépend des propriétés du milieu : plus celui-ci est rigide, plus la célérité est grande. La substance constituant l’espace - le milieu en question - doit alors se présenter comme absolument rigide pour pouvoir onduler à cette vitesse inouie de C. Elle doit en même temps être extrêmement fluide pour autoriser la translation des corps. Ces deux propriétés contradictoires pour la matière ne le sont pas nécessairement pour la substance de l’espace dont la nature est par définition totalement autre.

ps : Nous avons longuement développé sur ce blog et nos sites l’analyse des propriétés de cette prématière qui permettrait enfin de faire cesser ce « scandale des ondes EM »