La théorie de la gravitation de Le Sage - Le Sage's theory of gravitation

La théorie de la gravitation de Le Sage est une théorie cinétique de la gravité proposée à l'origine par Nicolas Fatio de Duillier en 1690 et plus tard par Georges-Louis Le Sage en 1748. La théorie proposait une explication mécanique de la force gravitationnelle de Newton en termes de flux de minuscules particules invisibles ( que Le Sage appelait corpuscules ultra-mondains) impactant tous les objets matériels dans toutes les directions. Selon ce modèle, deux corps matériels quelconques se protègent partiellement des corpuscules en collision, ce qui entraîne un net déséquilibre de la pression exercée par l'impact des corpuscules sur les corps, tendant à rapprocher les corps. Cette explication mécanique de la gravité n'a jamais été largement acceptée.

Théorie de base

La théorie postule que la force de gravité est le résultat de minuscules particules (corpuscules) se déplaçant à grande vitesse dans toutes les directions, dans tout l' univers . L'intensité du flux de particules est supposée être la même dans toutes les directions, de sorte qu'un objet isolé A est frappé de manière égale de tous les côtés, ce qui n'entraîne qu'une pression dirigée vers l'intérieur mais aucune force directionnelle nette (P1).

Avec un deuxième objet B présent, cependant, une fraction des particules qui auraient autrement frappé A depuis la direction de B est interceptée, donc B fonctionne comme un bouclier, c'est-à-dire depuis la direction de B, A sera frappé par moins de particules que de la direction opposée. De même, B sera frappé par moins de particules provenant de la direction de A que de la direction opposée. On peut dire que A et B se « font de l'ombre » et que les deux corps sont poussés l'un vers l'autre par le déséquilibre des forces qui en résulte (P2). Ainsi, l'attraction apparente entre les corps est, selon cette théorie, en fait une poussée diminuée de la direction d'autres corps, de sorte que la théorie est parfois appelée gravité de poussée ou gravité d'ombre , bien qu'elle soit plus largement appelée gravité de Lesage .

Nature des collisions

Si les collisions du corps A et des particules gravifiques sont totalement élastiques , l'intensité des particules réfléchies serait aussi forte que celle des particules entrantes, donc aucune force directionnelle nette ne se produirait. Il en va de même si un second corps B est introduit, où B agit comme un bouclier contre les particules gravifiques dans la direction de A. La particule gravifique C qui normalement frapperait sur A est bloquée par B, mais une autre particule D qui normalement ne le ferait pas. ont heurté A, est redirigé par la réflexion sur B, et remplace donc C. Ainsi, si les collisions sont pleinement élastiques, les particules réfléchies entre A et B compenseraient pleinement tout effet d'ombrage. Afin de tenir compte d'une force gravitationnelle nette, il faut supposer que les collisions ne sont pas entièrement élastiques, ou du moins que les particules réfléchies sont ralenties, de sorte que leur quantité de mouvement est réduite après l'impact. Cela se traduirait par des flux avec un élan diminué au départ de A et des flux avec un élan non diminué arrivant à A, de sorte qu'un élan directionnel net vers le centre de A se produirait (P3). Dans cette hypothèse, les particules réfléchies dans le cas à deux corps ne compenseront pas entièrement l'effet d'ombrage, car le flux réfléchi est plus faible que le flux incident.

Loi du carré inverse

Puisqu'il est supposé que certaines ou toutes les particules gravifiques convergeant vers un objet sont soit absorbées soit ralenties par l'objet, il s'ensuit que l'intensité du flux de particules gravifiques émanant de la direction d'un objet massif est inférieure au flux convergeant sur l'objet. On peut imaginer ce déséquilibre du flux de quantité de mouvement – ​​et donc de la force exercée sur tout autre corps à proximité – réparti sur une surface sphérique centrée sur l'objet (P4). Le déséquilibre du flux de quantité de mouvement sur toute une surface sphérique enfermant l'objet est indépendant de la taille de la sphère enveloppante, alors que la surface de la sphère augmente proportionnellement au carré du rayon. Par conséquent, le déséquilibre de quantité de mouvement par unité de surface diminue inversement au carré de la distance.

Proportionnalité de masse

Des prémisses esquissées jusqu'ici, il n'y a qu'une force qui est proportionnelle à la surface des corps. Mais la gravité est proportionnelle aux masses. Pour satisfaire le besoin de proportionnalité de masse, la théorie postule que a) les éléments de base de la matière sont très petits de sorte que la matière brute se compose principalement d'espace vide, et b) que les particules sont si petites que seule une petite fraction d'entre elles être intercepté par la matière brute. Le résultat est que "l'ombre" de chaque corps est proportionnelle à la surface de chaque élément de la matière. Si l'on suppose alors que les éléments opaques élémentaires de toute matière sont identiques (c'est-à-dire ayant le même rapport densité/surface), il s'ensuit que l'effet d'ombre est, au moins approximativement, proportionnel à la masse (P5).

Fatio

Nicolas Fatio a présenté la première formulation de ses pensées sur la gravitation dans une lettre à Christiaan Huygens au printemps 1690. Deux jours plus tard, Fatio a lu le contenu de la lettre devant la Royal Society à Londres. Dans les années suivantes, Fatio composa plusieurs projets de manuscrits de son œuvre majeure De la Cause de la Pesanteur , mais aucun de ces documents n'a été publié de son vivant. En 1731, Fatio a également envoyé sa théorie sous forme de poème latin, dans le style de Lucrèce , à l'Académie des sciences de Paris, mais il a été rejeté. Certains fragments de ces manuscrits et des copies du poème ont ensuite été acquis par Le Sage qui n'a pas réussi à trouver un éditeur pour les papiers de Fatio. Cela dura donc jusqu'en 1929, lorsque la seule copie complète du manuscrit de Fatio fut publiée par Karl Bopp , et en 1949 Gagnebin utilisa les fragments collectés en possession de Le Sage pour reconstituer le papier. L'édition Gagnebin comprend des révisions faites par Fatio jusqu'en 1743, quarante ans après qu'il ait composé le brouillon sur lequel l'édition Bopp était basée. Cependant, la seconde moitié de l'édition Bopp contient les parties mathématiquement les plus avancées de la théorie de Fatio et n'ont pas été incluses par Gagnebin dans son édition. Pour une analyse détaillée de l'œuvre de Fatio et une comparaison entre les éditions Bopp et Gagnebin, voir Zehe. La description suivante est principalement basée sur l'édition Bopp.

Caractéristiques de la théorie de Fatio

Pyramide de Fatio (Problème I)

Fatio a supposé que l'univers est rempli de minuscules particules, qui se déplacent indistinctement à très grande vitesse et rectilignement dans toutes les directions. Pour illustrer ses pensées, il a utilisé l'exemple suivant : Supposons un objet C , sur lequel un infini petit plan zz et une sphère centrée autour de zz sont dessinés. Dans cette sphère Fatio a placé la pyramide PzzQ , dans laquelle quelques particules ruissellent dans la direction de zz et aussi quelques particules, qui étaient déjà réfléchies par C et partent donc de zz . Fatio a proposé que la vitesse moyenne des particules réfléchies est plus faible et donc leur quantité de mouvement est plus faible que celle des particules incidentes. Le résultat est un flux , qui pousse tous les corps dans la direction de zz . Ainsi d'une part la vitesse du flux reste constante, mais d'autre part à plus grande proximité de zz la densité du flux augmente et donc son intensité est proportionnelle à 1/ r ² . Et parce que l'on peut dessiner un nombre infini de telles pyramides autour de C , la proportionnalité s'applique à toute la plage autour de C .

Vitesse réduite

Afin de justifier l'hypothèse selon laquelle les particules se déplacent après leur réflexion avec des vitesses réduites, Fatio a formulé les hypothèses suivantes :

• Soit la matière ordinaire, soit les particules gravifiques, soit les deux sont inélastiques , ou
• les impacts sont totalement élastiques, mais les particules ne sont pas absolument dures, et sont donc dans un état de vibration après l'impact, et/ou
• en raison de la friction, les particules commencent à tourner après leurs impacts.

Ces passages sont les parties les plus incompréhensibles de la théorie de Fatio, car il n'a jamais clairement décidé quel type de collision il préférait réellement. Cependant, dans la dernière version de sa théorie en 1742, il a raccourci les passages liés et a attribué "une élasticité parfaite ou force de ressort" aux particules et d'autre part "élasticité imparfaite" à la matière grossière, donc les particules seraient réfléchies avec des vitesses diminuées . De plus, Fatio a fait face à un autre problème : que se passe-t-il si les particules entrent en collision les unes avec les autres ? Les collisions inélastiques entraîneraient une diminution constante de la vitesse des particules et donc une diminution de la force gravitationnelle. Pour éviter ce problème, Fatio a supposé que le diamètre des particules est très petit par rapport à leur distance mutuelle, donc leurs interactions sont très rares.

Condensation

Fatio a longtemps pensé que, puisque les corpuscules s'approchent des corps matériels à une vitesse plus élevée qu'ils ne s'en éloignent (après réflexion), il y aurait une accumulation progressive de corpuscules à proximité des corps matériels (effet qu'il appela "condensation"). Cependant, il s'est rendu compte plus tard que bien que les corpuscules entrants soient plus rapides, ils sont plus espacés que les corpuscules réfléchis, de sorte que les débits entrants et sortants sont les mêmes. Par conséquent, il n'y a pas d'accumulation séculaire de corpuscules, c'est-à-dire que la densité des corpuscules réfléchis reste constante (en supposant qu'ils soient suffisamment petits pour qu'aucun taux d'autocollision sensiblement plus élevé ne se produise près du corps massif). Plus important encore, Fatio a noté qu'en augmentant à la fois la vitesse et l'élasticité des corpuscules, la différence entre les vitesses des corpuscules entrants et réfléchis (et donc la différence de densité) peut être rendue arbitrairement petite tout en maintenant la même force gravitationnelle effective. Obliger.

Porosité de la matière brute

Afin d'assurer la proportionnalité de la masse, Fatio a supposé que la matière brute est extrêmement perméable au flux des corpuscules. Il a esquissé 3 modèles pour justifier cette hypothèse :

• Il a supposé que la matière est une accumulation de petites « boules » dont le diamètre comparé à leur distance entre elles est « infiniment » petit. Mais il a rejeté cette proposition, car dans cette condition les corps se rapprocheraient et ne resteraient donc pas stables.
• Ensuite, il a supposé que les boules pouvaient être reliées par des barres ou des lignes et formeraient une sorte de réseau cristallin. Cependant, il a également rejeté ce modèle - si plusieurs atomes sont ensemble, le fluide gravifique n'est pas capable de pénétrer cette structure de manière égale dans toutes les directions, et donc la proportionnalité des masses est impossible.
• À la fin, Fatio a également retiré les balles et n'a laissé que les lignes ou le filet. En les rendant "infiniment" plus petits que leur distance entre eux, une capacité de pénétration maximale pourrait être atteinte.

Force de pression des particules (Problème II)

Déjà en 1690, Fatio supposait que la "force de poussée" exercée par les particules sur une surface plane est la sixième partie de la force, qui serait produite si toutes les particules étaient alignées perpendiculairement à la surface. Fatio donna maintenant la preuve de cette proposition par la détermination de la force exercée par les particules sur un certain point zz. Il a dérivé la formule p  =  ρv ² zz /6. Cette solution est très similaire à la formule connue dans la théorie cinétique des gaz p  =  ρv ² /3, qui a été trouvée par Daniel Bernoulli en 1738. C'était la première fois qu'une solution analogue au résultat similaire de la théorie cinétique était signalée – bien avant que le concept de base de cette dernière théorie ne soit développé. Cependant, la valeur de Bernoulli est deux fois plus grande que celle de Fatio, car selon Zehe, Fatio n'a calculé que la valeur mv pour le changement d'impulsion après la collision, mais pas 2 mv et a donc obtenu le mauvais résultat. (Son résultat n'est correct que dans le cas de collisions totalement inélastiques.) Fatio a essayé d'utiliser sa solution non seulement pour expliquer la gravitation, mais aussi pour expliquer le comportement des gaz. Il a essayé de construire un thermomètre, qui devrait indiquer "l'état de mouvement" des molécules d'air et donc estimer la température. Mais Fatio (contrairement à Bernoulli) n'a pas identifié la chaleur et les mouvements des particules d'air - il a utilisé un autre fluide, qui devrait être responsable de cet effet. On ne sait pas non plus si Bernoulli a été influencé par Fatio ou non.

Infini (Problème III)

Dans ce chapitre, Fatio examine les liens entre le terme infini et ses relations avec sa théorie. Fatio a souvent justifié ses considérations par le fait que différents phénomènes sont « infiniment plus petits ou plus grands » que d'autres et que tant de problèmes peuvent être réduits à une valeur indétectable. Par exemple, le diamètre des barreaux est infiniment plus petit que leur distance entre eux ; ou la vitesse des particules est infiniment plus grande que celle de la matière grossière ; ou la différence de vitesse entre les particules réfléchies et non réfléchies est infiniment petite.

Résistance du milieu (Problème IV)

C'est la partie mathématiquement la plus complexe de la théorie de Fatio. Là, il a essayé d'estimer la résistance des flux de particules pour les corps en mouvement. En supposant u est la vitesse de la matière brute, v est la vitesse des particules gravifique et ρ la densité du milieu. Dans le cas v  «  u et ρ  = Constante Fatio a indiqué que la résistance est ρu ² . Dans le cas v  »  u et ρ  = constante la résistance est 4/3 ρuv . Maintenant, Newton a déclaré que le manque de résistance au mouvement orbital nécessite une extrême rareté de tout milieu dans l'espace. Ainsi Fatio a diminué la densité du milieu et a déclaré que pour maintenir une force gravitationnelle suffisante, cette réduction doit être compensée en changeant v " inversement proportionnel à la racine carrée de la densité ". Cela découle de la pression des particules de Fatio, qui est proportionnelle à v ² . Selon Zehe, la tentative de Fatio d'augmenter v à une valeur très élevée laisserait en fait la résistance très faible par rapport à la gravité, car la résistance dans le modèle de Fatio est proportionnelle à ρuv mais la gravité (c'est-à-dire la pression des particules) est proportionnelle à ρv ² .

Réception de la théorie de Fatio

Fatio était en communication avec certains des scientifiques les plus célèbres de son temps.

Il y avait une forte relation personnelle entre Isaac Newton et Fatio dans les années 1690 à 1693. Les déclarations de Newton sur la théorie de Fatio différaient largement. Par exemple, après avoir décrit les conditions nécessaires à une explication mécanique de la gravité, il écrivit dans une note (non publiée) dans son propre exemplaire imprimé des Principia en 1692 : L'unique hypothèse par laquelle la gravité peut être expliquée est cependant de ce genre, et a d'abord été conçu par le plus ingénieux géomètre MN Fatio. D'un autre côté, Fatio lui-même a déclaré que bien que Newton ait déclaré en privé que la théorie de Fatio était la meilleure explication mécanique possible de la gravité, il a également reconnu que Newton avait tendance à croire que la véritable explication de la gravitation n'était pas mécanique. Aussi, Gregory a noté dans ses "Mémorandums": " M. Newton et M. Halley se moquent de la manière de M. Fatio d'expliquer la gravité. " Cela aurait été noté par lui le 28 décembre 1691. Cependant, la date réelle est inconnue, car l'encre et la plume qui ont été utilisées diffèrent du reste de la page. Après 1694, les relations entre les deux hommes se refroidissent.

Christiaan Huygens a été la première personne informée par Fatio de sa théorie, mais ne l'a jamais acceptée. Fatio croyait avoir convaincu Huygens de la cohérence de sa théorie, mais Huygens l'a nié dans une lettre à Gottfried Leibniz . Il y avait aussi une courte correspondance entre Fatio et Leibniz sur la théorie. Leibniz a critiqué la théorie de Fatio pour avoir exigé un espace vide entre les particules, ce qui a été rejeté par lui (Leibniz) pour des raisons philosophiques. Jakob Bernoulli a exprimé son intérêt pour la théorie de Fatio et a exhorté Fatio à écrire ses réflexions sur la gravitation dans un manuscrit complet, qui a en fait été rédigé par Fatio. Bernoulli a ensuite copié le manuscrit, qui réside maintenant à la bibliothèque universitaire de Bâle, et a été la base de l'édition Bopp.

Néanmoins, la théorie de Fatio est restée largement méconnue à quelques exceptions près comme Cramer et Le Sage, car il n'a jamais pu publier formellement ses œuvres et il est tombé sous l'influence d'un groupe de fanatiques religieux appelés les « prophètes français » (qui appartenaient à la camisards ) et donc sa réputation publique a été ruinée.

Cramer et Redeker

En 1731, le mathématicien suisse Gabriel Cramer publia une thèse, à la fin de laquelle apparaissait une esquisse d'une théorie très similaire à celle de Fatio – comprenant la structure nette de la matière, l'analogie avec la lumière, l'ombrage – mais sans mentionner le nom de Fatio. Fatio savait que Cramer avait accès à une copie de son article principal, il a donc accusé Cramer de ne faire que répéter sa théorie sans la comprendre. C'est aussi Cramer qui informa Le Sage de la théorie de Fatio en 1749. En 1736, le médecin allemand Franz Albert Redeker publia également une théorie similaire. Tout lien entre Redeker et Fatio est inconnu.

Le Sage

Le premier exposé de sa théorie, Essai sur l'origine des forces mortes , fut envoyé par Le Sage à l'Académie des sciences de Paris en 1748, mais il ne fut jamais publié. Selon Le Sage, après avoir rédigé et envoyé son essai, il a été informé des théories de Fatio, Cramer et Redeker. En 1756, pour la première fois, l'un de ses exposés de la théorie fut publié, et en 1758, il envoya une exposition plus détaillée, Essai de Chymie Mécanique , à un concours à l'Académie des sciences de Rouen . Dans cet article, il a essayé d'expliquer à la fois la nature de la gravitation et les affinités chimiques. L'exposition de la théorie devenue accessible à un public plus large, Lucrèce Newtonien (1784), dans laquelle la correspondance avec les concepts de Lucrèce a été pleinement développée. Une autre exposition de la théorie a été publiée à partir des notes de Le Sage à titre posthume par Pierre Prévost en 1818.

Le concept de base de Le Sage

Le Sage a discuté la théorie en détail et il a proposé des estimations quantitatives pour certains des paramètres de la théorie.

• Il appela les particules gravitationnelles corpuscules ultramondains , car il supposait qu'elles provenaient d'au-delà de notre univers connu. La distribution du flux ultramondain est isotrope et les lois de sa propagation sont très proches de celle de la lumière.
• Le Sage a soutenu qu'aucune force gravitationnelle ne se produirait si les collisions matière-particule étaient parfaitement élastiques. Il a donc proposé que les particules et les constituants de base de la matière sont « absolument durs » et a affirmé que cela implique une forme compliquée d'interaction, complètement inélastique dans la direction normale à la surface de la matière ordinaire, et parfaitement élastique dans la direction tangentielle à la surface. Il a ensuite commenté que cela implique que la vitesse moyenne des particules diffusées est de 2/3 de leur vitesse incidente. Pour éviter les collisions inélastiques entre les particules, il a supposé que leur diamètre est très petit par rapport à leur distance mutuelle.
• Cette résistance du flux est proportionnelle à uv (où v est la vitesse des particules et u celle de la matière brute) et la gravité est proportionnelle à v ² , donc le rapport résistance/gravité peut être rendu arbitrairement petit en augmentant  v . Par conséquent, il a suggéré que les corpuscules ultramondains pourraient se déplacer à la vitesse de la lumière , mais après un examen plus approfondi, il a ajusté cela à 10 ⁵ fois la vitesse de la lumière.
• Pour maintenir la proportionnalité de la masse, la matière ordinaire est constituée de structures en forme de cage, dans lesquelles leur diamètre n'est que la 10 ⁷ e partie de leur distance mutuelle. De plus, les "barres", qui constituent les cages, étaient petites (environ 10 à ²⁰ fois plus longues que épaisses) par rapport aux dimensions des cages, de sorte que les particules peuvent les traverser presque sans entrave.
• Le Sage a également tenté d'utiliser le mécanisme d'ombrage pour rendre compte des forces de cohésion, et des forces de différentes forces, en posant l'existence de plusieurs espèces de corpuscules ultramondains de différentes tailles, comme illustré à la figure 9.

Le Sage a dit qu'il était le premier, qui a tiré toutes les conséquences de la théorie et aussi Prévost a dit que la théorie de Le Sage était plus développée que la théorie de Fatio. Cependant, en comparant les deux théories et après une analyse détaillée des papiers de Fatio (qui étaient également en possession de Le Sage) Zehe a jugé que Le Sage n'apportait rien d'essentiellement nouveau et qu'il n'atteignait souvent pas le niveau de Fatio.

Réception de la théorie de Le Sage

Les idées de Le Sage n'ont pas été bien accueillies à son époque, à l'exception de certains de ses amis et associés comme Pierre Prévost , Charles Bonnet , Jean-André Deluc , Charles Mahon, 3e comte Stanhope et Simon Lhuilier . Ils ont mentionné et décrit la théorie de Le Sage dans leurs livres et articles, qui ont été utilisés par leurs contemporains comme source secondaire pour la théorie de Le Sage (en raison du manque d'articles publiés par Le Sage lui-même).

Euler, Bernoulli et Boscovich

Leonhard Euler a fait remarquer un jour que le modèle de Le Sage était « infiniment meilleur » que celui de tous les autres auteurs, et que toutes les objections sont compensées dans ce modèle, mais plus tard il a dit que l'analogie avec la lumière n'avait aucun poids pour lui, parce qu'il croyait en la nature ondulatoire de la lumière. Après mûre réflexion, Euler en vint à désapprouver le modèle et il écrivit à Le Sage :

Vous devez m'excuser Monsieur, si j'ai une grande répugnance pour vos corpuscules ultramondains, et j'aimerai toujours mieux avouer mon ignorance de la cause de la gravité que d'avoir recours à des hypothèses si étranges.

Daniel Bernoulli se réjouit de la similitude du modèle de Le Sage et de ses propres réflexions sur la nature des gaz. Cependant, Bernoulli lui-même était d'avis que sa propre théorie cinétique des gaz n'était qu'une spéculation, et de même il considérait la théorie de Le Sage comme hautement spéculative.

Roger Joseph Boscovich a souligné que la théorie de Le Sage est la première, qui peut réellement expliquer la gravité par des moyens mécaniques. Cependant, il a rejeté le modèle en raison de la quantité énorme et inutilisée de matière ultramondaine. John Playfair a décrit les arguments de Boscovich en disant :

Une multitude immense d'atomes, ainsi destinés à poursuivre leur voyage sans fin à travers l'infini de l'espace, sans changer de direction, ni retourner à l'endroit d'où ils sont venus, est une supposition très peu soutenue par l'économie habituelle de la nature. D'où vient l'alimentation de ces innombrables torrents ; ne doit-elle pas impliquer un perpétuel effort de puissance créatrice, infini à la fois en étendue et en durée ?

Un argument très similaire a été donné plus tard par Maxwell (voir les sections ci-dessous). De plus, Boscovich a nié l'existence de tout contact et de toute impulsion immédiate, mais a proposé des actions répulsives et attrayantes à distance .

Lichtenberg, Kant et Schelling

La connaissance de Georg Christoph Lichtenberg de la théorie de Le Sage était basée sur "Lucrece Newtonien" et un résumé de Prévost. Lichtenberg croyait à l'origine (comme Descartes) que toute explication des phénomènes naturels devait être basée sur le mouvement et l'impulsion rectilignes, et la théorie de Le Sage remplissait ces conditions. En 1790, il exprima dans l'un de ses articles son enthousiasme pour la théorie, estimant que la théorie de Le Sage englobe toutes nos connaissances et rend inutile tout autre rêve sur ce sujet. Il poursuivit en disant : "Si c'est un rêve, c'est le plus grand et le plus magnifique qui ait jamais été rêvé..." et que nous pouvons combler avec cela une lacune dans nos livres, qui ne peut être comblée que par un rêve .

Il s'est souvent référé à la théorie de Le Sage dans ses cours de physique à l' université de Göttingen . Cependant, vers 1796, Lichtenberg changea d'avis après avoir été convaincu par les arguments d' Emmanuel Kant , qui critiquait tout type de théorie tentant de remplacer l'attraction par l'impulsion. Kant a souligné que l'existence même de configurations spatialement étendues de la matière, telles que les particules de rayon non nul, implique l'existence d'une sorte de force de liaison pour maintenir ensemble les parties étendues de la particule. Maintenant, cette force ne peut pas être expliquée par la poussée des particules gravitationnelles, parce que ces particules doivent aussi se maintenir ensemble de la même manière. Pour éviter ce raisonnement circulaire , Kant a affirmé qu'il doit exister une force d'attraction fondamentale. C'était précisément la même objection qui avait toujours été soulevée contre la doctrine de l'impulsion de Descartes au siècle précédent, et avait conduit même les disciples de Descartes à abandonner cet aspect de sa philosophie.

Un autre philosophe allemand, Friedrich Wilhelm Joseph Schelling , a rejeté le modèle de Le Sage parce que son matérialisme mécaniste était incompatible avec la philosophie très idéaliste et anti-matérialiste de Schelling.

Laplace

En partie en considération de la théorie de Le Sage, Pierre-Simon Laplace entreprit de déterminer la vitesse de gravité nécessaire pour être en accord avec les observations astronomiques. Il a calculé que la vitesse doit être "au moins cent millions de fois supérieure à celle de la lumière", afin d'éviter des inégalités trop importantes dues aux effets d'aberration dans le mouvement lunaire. Cela a été pris par la plupart des chercheurs, y compris Laplace, comme support du concept newtonien d'action instantanée à distance, et pour indiquer l'invraisemblance de tout modèle tel que celui de Le Sage. Laplace a également soutenu que pour maintenir la proportionnalité de la masse, la limite supérieure de la surface moléculaire de la Terre est au plus le dix millionième de la surface de la Terre. À la grande déception de Le Sage, Laplace n'a jamais mentionné directement la théorie de Le Sage dans ses ouvrages.

Théorie cinétique

Parce que les théories de Fatio, Cramer et Redeker n'étaient pas largement connues, l'exposition de la théorie par Le Sage a connu un regain d'intérêt dans la seconde moitié du 19ème siècle, coïncidant avec le développement de la théorie cinétique .

Leray

Étant donné que les particules de Le Sage doivent perdre de la vitesse lorsqu'elles entrent en collision avec de la matière ordinaire (afin de produire une force gravitationnelle nette), une énorme quantité d'énergie doit être convertie en modes d'énergie internes. Si ces particules n'ont pas de modes énergétiques internes, l'excès d'énergie ne peut être absorbé que par la matière ordinaire. Abordant ce problème, Armand Jean Leray a proposé un modèle particulaire (parfaitement similaire à celui de Le Sage) dans lequel il affirmait que l'énergie absorbée est utilisée par les corps pour produire du magnétisme et de la chaleur . Il a suggéré que cela pourrait être une réponse à la question de savoir d'où vient la production d'énergie des étoiles.

Kelvin et Tait

La propre théorie de Le Sage est devenue un sujet d'intérêt renouvelé dans la dernière partie du 19ème siècle à la suite d'un article publié par Kelvin en 1873. Contrairement à Leray, qui traitait le problème de la chaleur de manière imprécise, Kelvin a déclaré que l'énergie absorbée représente une chaleur très élevée, suffisante vaporiser n'importe quel objet en une fraction de seconde. Kelvin a donc réitéré une idée que Fatio avait initialement proposée dans les années 1690 pour tenter de résoudre le problème thermodynamique inhérent à la théorie de Le Sage. Il a proposé que l'excès de chaleur puisse être absorbé par les modes d'énergie internes des particules elles-mêmes, sur la base de sa proposition de la nature vortex de la matière. En d'autres termes, l'énergie cinétique de translation originale des particules est transférée aux modes d'énergie internes, principalement vibrationnels ou rotationnels, des particules. Faisant appel à la proposition de Clausius selon laquelle l'énergie dans n'importe quel mode particulier d'une molécule de gaz tend vers un rapport fixe de l'énergie totale, Kelvin a poursuivi en suggérant que les particules énergisées mais se déplaçant plus lentement seraient ensuite restaurées dans leur état d'origine en raison de collisions (sur l'échelle cosmologique) avec d'autres particules. Kelvin a également affirmé qu'il serait possible d'extraire des quantités illimitées d'énergie libre du flux ultramondain et a décrit une machine à mouvement perpétuel pour accomplir cela.

Par la suite, Peter Guthrie Tait a qualifié la théorie de Le Sage de seule explication plausible de la gravitation qui ait été proposée à cette époque. Il poursuivit en disant :

Le plus singulier à ce sujet est que, si cela est vrai, cela nous conduira probablement à considérer toutes sortes d'énergies comme ultimement cinétiques.

Kelvin lui-même, cependant, n'était pas optimiste quant au fait que la théorie de Le Sage pourrait finalement donner un compte rendu satisfaisant des phénomènes. Après son bref article de 1873 mentionné ci-dessus, il n'est jamais revenu sur le sujet, sauf pour faire le commentaire suivant :

Cette théorie cinétique de la matière est un rêve, et ne peut être rien d'autre, jusqu'à ce qu'elle puisse expliquer l'affinité chimique, l'électricité, le magnétisme, la gravitation et l'inertie des masses (c'est-à-dire des foules) des tourbillons. La théorie de Le Sage pourrait donner une explication de la gravité et de sa relation avec l'inertie des masses, sur la théorie des vortex, n'eût été l'aéolotropie essentielle des cristaux et l'isotropie apparemment parfaite de la gravité. Aucun doigt pointant vers une voie pouvant éventuellement conduire à un dépassement de cette difficulté, ou à un retournement de son flanc, n'a été découvert, ou imaginé comme découvrable.

Preston

Samuel Preston Tolver illustré que bon nombre des postulats introduits par Le Sage concernant les particules gravitationnelles, telles que le mouvement rectiligne, les interactions rares, etc. ., Pourraient être recueillis en vertu de la notion unique qui ils se sont comportés (à l'échelle cosmologique) que les particules de un gaz avec un libre parcours moyen extrêmement long . Preston a également accepté la proposition de Kelvin des modes d'énergie internes des particules. Il a illustré le modèle de Kelvin en le comparant à la collision d'un anneau d'acier et d'une enclume – l'enclume ne serait pas beaucoup secouée, mais l'anneau d'acier serait en état de vibration et part donc avec une vitesse réduite. Il a également fait valoir que le libre parcours moyen des particules est au moins la distance entre les planètes - sur de plus longues distances, les particules retrouvent leur énergie de translation en raison des collisions les unes avec les autres, il a donc conclu que sur de plus longues distances, il n'y aurait pas d'attraction entre les corps, indépendamment de leur taille . Paul Drude a suggéré que cela pourrait éventuellement être un lien avec certaines théories de Carl Gottfried Neumann et Hugo von Seeliger , qui ont proposé une sorte d'absorption de la gravité dans l'espace ouvert.

Maxwell

Une revue de la théorie Kelvin-Le Sage a été publiée par James Clerk Maxwell dans la neuvième édition de l' Encyclopædia Britannica sous le titre Atom en 1875. Après avoir décrit le concept de base de la théorie qu'il a écrit (avec sarcasme selon Aronson) :

Ici, alors, semble être une voie menant vers une explication de la loi de la gravitation, qui, si elle peut être démontrée à d'autres égards cohérente avec les faits, peut s'avérer être une voie royale dans les arcanes mêmes de la science.

Maxwell a commenté la suggestion de Kelvin de différents modes d'énergie des particules que cela implique que les particules gravitationnelles ne sont pas de simples entités primitives, mais plutôt des systèmes, avec leurs propres modes d'énergie internes, qui doivent être maintenus ensemble par des forces d'attraction (inexpliquées). Il soutient que la température des corps doit tendre à s'approcher de celle à laquelle l'énergie cinétique moyenne d'une molécule du corps serait égale à l'énergie cinétique moyenne d'une particule ultra-mondaine et il déclare que cette dernière quantité doit être beaucoup plus grande que le premier et conclut que la matière ordinaire devrait être incinérée en quelques secondes sous le bombardement de Le Sage. Il a écrit:

Nous avons consacré à cette théorie plus de place qu'elle ne paraît mériter, parce qu'elle est ingénieuse, et parce que c'est la seule théorie de la cause de la gravitation qui ait été assez développée pour pouvoir être attaquée et défendue.

Maxwell a également soutenu que la théorie nécessite « une énorme dépense d'énergie externe » et viole donc la conservation de l'énergie en tant que principe fondamental de la nature. Preston a répondu à la critique de Maxwell en affirmant que l'énergie cinétique de chaque particule simple individuelle pouvait être rendue arbitrairement basse en posant une masse suffisamment faible (et une densité numérique plus élevée) pour les particules. Mais cette question a été discutée plus tard de manière plus détaillée par Poincaré , qui a montré que le problème thermodynamique dans les modèles de Le Sage restait non résolu.

Isenkrahe, Ryšánek, du Bois-Reymond

Caspar Isenkrahe a présenté son modèle dans diverses publications entre 1879 et 1915. Ses hypothèses de base étaient très similaires à celles de Le Sage et Preston, mais il a donné une application plus détaillée de la théorie cinétique. Cependant, en affirmant que la vitesse des corpuscules après collision était réduite sans aucune augmentation correspondante de l'énergie d'aucun autre objet, son modèle violait la conservation de l'énergie. Il a noté qu'il existe un lien entre le poids d'un corps et sa densité (parce que toute diminution de la densité d'un objet réduit le blindage interne), il a donc affirmé que les corps chauds devraient être plus lourds que les plus froids (liés à la effet de la dilatation thermique ).

Dans un autre modèle, Adalbert Ryšánek en 1887 a également fait une analyse minutieuse, y compris une application de la loi de Maxwell des vitesses des particules dans un gaz. Il fait la distinction entre un éther gravitationnel et un éther luminifère . Cette séparation de ces deux milieux était nécessaire, car selon ses calculs l'absence de tout effet de traînée sur l'orbite de Neptune implique une limite inférieure pour la vitesse des particules de 5 · 10 ¹⁹ cm/s. Il (comme Leray) a soutenu que l'énergie absorbée est convertie en chaleur, qui pourrait être transférée dans l'éther luminifère et/ou est utilisée par les étoiles pour maintenir leur production d'énergie. Cependant, ces suggestions qualitatives n'étaient étayées par aucune évaluation quantitative de la quantité de chaleur réellement produite.

En 1888, Paul du Bois-Reymond s'est opposé au modèle de Le Sage, en partie parce que la force de gravité prédite dans la théorie de Le Sage n'est pas strictement proportionnelle à la masse. Afin d'atteindre une proportionnalité exacte de la masse comme dans la théorie de Newton (qui n'implique aucun effet de protection ou de saturation et une structure de matière infiniment poreuse), le flux ultramondain doit être infiniment intense. Du Bois-Reymond a rejeté cela comme absurde. De plus, du Bois-Reymond comme Kant ont observé que la théorie de Le Sage ne peut pas atteindre son objectif, car elle invoque des concepts comme « élasticité » et « dureté absolue », etc., qui (à son avis) ne peuvent être expliqués qu'au moyen de forces d'attraction. . Le même problème se pose pour les forces de cohésion dans les molécules. En conséquence, l'intention fondamentale de tels modèles, qui est de se passer des forces d'attraction élémentaires, est impossible.

Modèles de vagues

Keller et Boisbaudran

En 1863, François Antoine Edouard et Em. Keller a présenté une théorie en utilisant un mécanisme de type Le Sage en combinaison avec des ondes longitudinales de l'éther. Ils supposaient que ces ondes se propageaient dans toutes les directions et perdaient une partie de leur élan après l'impact sur les corps, donc entre deux corps la pression exercée par les ondes est plus faible que la pression autour d'eux. En 1869, Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran présente le même modèle que Leray (incluant l'absorption et la production de chaleur etc.), mais comme Keller et Keller, il remplace les particules par des ondes longitudinales de l'éther.

Lorentz

Après ces tentatives, d'autres auteurs au début du 20e siècle ont substitué le rayonnement électromagnétique aux particules de Le Sage. C'était en rapport avec la théorie de l'éther de Lorentz et la théorie des électrons de l'époque, dans laquelle la constitution électrique de la matière était supposée.

En 1900, Hendrik Lorentz a écrit que le modèle particulaire de Le Sage n'est pas cohérent avec la théorie des électrons de son temps. Mais la prise de conscience que des trains d'ondes électromagnétiques pouvaient produire une certaine pression, en combinaison avec le pouvoir de pénétration des rayons de Röntgen (maintenant appelés rayons X ), l'a amené à conclure que rien ne conteste l'existence possible de rayonnements encore plus pénétrants que les rayons X. , qui pourraient remplacer les particules de Le Sage. Lorentz a montré qu'une force d'attraction entre les particules chargées (qui pourrait être prise pour modéliser les sous-unités élémentaires de la matière) se produirait effectivement, mais seulement si l'énergie incidente était entièrement absorbée. C'était le même problème fondamental qui avait affligé les modèles de particules. Alors Lorentz a écrit :

La circonstance cependant que cette attraction ne pourrait exister que si d'une manière ou d'une autre l'énergie électromagnétique disparaissait continuellement, est une difficulté si sérieuse, que ce qui a été dit ne peut être considéré comme fournissant une explication de la gravitation. Ce n'est pas non plus la seule objection qui puisse être soulevée. Si le mécanisme de la gravitation consistait en des vibrations qui traversent l'éther avec la vitesse de la lumière, l'attraction devrait être modifiée par le mouvement des corps célestes dans une bien plus grande mesure que les observations astronomiques ne permettent de l'admettre.

En 1922, Lorentz a examiné pour la première fois l'enquête de Martin Knudsen sur les gaz raréfiés et, en relation avec cela, il a discuté du modèle de particules de Le Sage, suivi d'un résumé de son propre modèle électromagnétique de Le Sage - mais il a répété sa conclusion de 1900 : sans absorption, pas d'effet gravitationnel .

En 1913, David Hilbert s'est référé à la théorie de Lorentz et l'a critiquée en affirmant qu'aucune force sous la forme 1/r ² ne peut survenir si la distance mutuelle des atomes est suffisamment grande par rapport à leur longueur d'onde.

JJ Thomson

En 1904, JJ Thomson envisagea un modèle de type Le Sage dans lequel le flux ultramondain primaire consistait en une forme hypothétique de rayonnement beaucoup plus pénétrant même que les rayons X. Il a fait valoir que le problème de chaleur de Maxwell pourrait être évité en supposant que l'énergie absorbée n'est pas convertie en chaleur, mais re-rayonnée sous une forme encore plus pénétrante. Il a noté que ce processus peut peut-être expliquer d'où vient l'énergie des substances radioactives - cependant, il a déclaré qu'une cause interne de la radioactivité est plus probable. En 1911, Thomson est revenu sur ce sujet dans son article « Matter » dans l' Encyclopædia Britannica Eleventh Edition . Là, il a déclaré que cette forme de rayonnement secondaire est quelque peu analogue à la façon dont le passage de particules électrifiées à travers la matière provoque le rayonnement des rayons X encore plus pénétrants. Il a remarqué :

C'est un résultat très intéressant des découvertes récentes que la machinerie que Le Sage a introduite dans le but de sa théorie a une analogie très étroite avec des choses pour lesquelles nous avons maintenant des preuves expérimentales directes... Les rayons de Röntgen, cependant, lorsqu'ils sont absorbés ne le font pas. , à notre connaissance, donnent naissance à des rayons de Röntgen plus pénétrants comme ils devraient expliquer l'attraction, mais soit à des rayons moins pénétrants, soit à des rayons de même nature.

Tommasina et pinceau

Contrairement à Lorentz et Thomson, Thomas Tommasina entre 1903 et 1928 a suggéré un rayonnement à grande longueur d'onde pour expliquer la gravité et un rayonnement à courte longueur d'onde pour expliquer les forces de cohésion de la matière. Charles F. Brush en 1911 a également proposé un rayonnement à grande longueur d'onde. Mais il a ensuite révisé son point de vue et est passé à des longueurs d'onde extrêmement courtes.

Évaluations ultérieures

Darwin

En 1905, George Darwin a ensuite calculé la force gravitationnelle entre deux corps à une distance extrêmement proche pour déterminer si les effets géométriques entraîneraient une déviation de la loi de Newton. Ici, Darwin a remplacé les unités de matière ordinaire en forme de cage de Le Sage par des sphères dures microscopiques de taille uniforme. Il a conclu que ce n'est que dans le cas de collisions parfaitement inélastiques (réflexion nulle) que la loi de Newton se tiendrait, renforçant ainsi le problème thermodynamique de la théorie de Le Sage. De plus, une telle théorie n'est valable que si les composantes normale et tangentielle de l'impact sont totalement inélastiques (contrairement au mécanisme de diffusion de Le Sage), et que les particules élémentaires sont exactement de la même taille. Il a poursuivi en disant que l'émission de lumière est l'exact inverse de l'absorption des particules de Le Sage. Un corps avec des températures de surface différentes se déplacera en direction de la partie la plus froide. Dans une revue ultérieure des théories gravitationnelles, Darwin a brièvement décrit la théorie de Le Sage et a déclaré qu'il avait sérieusement réfléchi à la théorie, mais a ensuite écrit :

Je ne reviendrai pas plus loin sur cette conception, sauf pour dire que je crois qu'aucun homme de science n'est disposé à l'accepter comme offrant la vraie voie.

Poincaré

En partie basée sur les calculs de Darwin, une critique importante a été donnée par Henri Poincaré en 1908. Il a conclu que l'attraction est proportionnelle à , où S est la surface moléculaire de la terre, v est la vitesse des particules, et est la densité de le moyen. À la suite de Laplace, il a fait valoir que pour maintenir la proportionnalité de la masse, la limite supérieure de S est au plus un dix-millionième de la surface de la Terre. Or, la traînée (c'est-à-dire la résistance du milieu) est proportionnelle à Sρv et donc le rapport de la traînée à l'attraction est inversement proportionnel à Sv . Pour réduire la traînée, Poincaré a calculé une limite inférieure pour v = 24 · 10 ¹⁷ fois la vitesse de la lumière. Il y a donc des limites inférieures pour Sv et v, et une limite supérieure pour S et avec ces valeurs, on peut calculer la chaleur produite, qui est proportionnelle à Sρv ³ . Le calcul montre que la température de la Terre augmenterait de 10 ²⁶ degrés par seconde. Poincaré remarqua, « que la terre ne supporterait pas longtemps un tel régime ». Poincaré a également analysé certains modèles de vagues (Tommasina et Lorentz), remarquant qu'ils souffraient des mêmes problèmes que les modèles de particules. Pour réduire la traînée, des vitesses d'ondes supraluminiques étaient nécessaires, et elles seraient toujours sujettes au problème de chauffage. Après avoir décrit un modèle de re-radiation similaire à celui de Thomson, il conclut : « Telles sont les hypothèses compliquées auxquelles nous sommes conduits lorsque nous cherchons à rendre soutenable la théorie de Le Sage » . ${\displaystyle S{\sqrt {\rho }}v}$

Il a également déclaré que si dans le modèle de Lorentz, l'énergie absorbée était entièrement convertie en chaleur, cela augmenterait la température de la terre de 10 ¹³ degrés par seconde. Poincaré a ensuite envisagé la théorie de Le Sage dans le contexte de la « nouvelle dynamique » qui s'était développée à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, reconnaissant notamment le principe de relativité. Pour une théorie particulaire, il remarque qu'« il est difficile d'imaginer une loi de collision compatible avec le principe de relativité », et les problèmes de traînée et d'échauffement demeurent.

Prédictions et critiques

Matière et particules

Porosité de la matière

Une prédiction de base de la théorie est l'extrême porosité de la matière. Comme le supposaient Fatio et Le Sage en 1690/1758 (et avant eux, Huygens), la matière doit être constituée principalement d'espace vide afin que les très petites particules puissent pénétrer dans les corps presque sans être dérangées et donc que chaque partie de la matière puisse participer à l'attraction gravitationnelle. interaction. Cette prédiction a été (à certains égards) confirmée au fil du temps. En effet, la matière se compose principalement d'espace vide et certaines particules comme les neutrinos peuvent traverser la matière presque sans entrave. Cependant, l'image des particules élémentaires en tant qu'entités classiques qui interagissent directement, déterminées par leurs formes et leurs tailles (au sens de la structure nette proposée par Fatio/Le Sage et des sphères équidimensionnées d'Isenkrahe/Darwin), n'est pas cohérente avec la compréhension actuelle. de particules élémentaires. La proposition Lorentz/Thomson de particules chargées électriquement comme constituants de base de la matière est également incompatible avec la physique actuelle.

Rayonnement cosmique

Chaque modèle de type Le Sage suppose l'existence d'un flux ou d'un rayonnement isotrope remplissant l'espace d'une intensité et d'une capacité de pénétration énormes. Cela a une certaine similitude avec le rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMBR) découvert au 20ème siècle. Le CMBR est en effet un flux de remplissage spatial et assez isotrope, mais son intensité est extrêmement faible, tout comme sa capacité de pénétration. Le flux de neutrinos, émanant (par exemple) du soleil , possède les propriétés de pénétration envisagées par Le Sage pour ses corpuscules ultramondains, mais ce flux n'est pas isotrope (puisque les étoiles individuelles sont les principales sources de neutrinos) et l'intensité est encore moindre que celui de la CMBR. Bien entendu, ni le CMBR ni les neutrinos ne se propagent à des vitesses supraluminiques, ce qui est un autre attribut nécessaire des particules de Le Sage. D'un point de vue plus moderne, en rejetant le simple concept de « poussée » de Le Sage, la suggestion que le neutrino (ou une autre particule similaire au neutrino) pourrait être la particule médiatrice dans une théorie quantique des champs de la gravitation a été considérée et réfutée par Feynman.

Blindage gravitationnel

Bien que la matière soit postulée comme étant très clairsemée dans la théorie de Fatio-Le Sage, elle ne peut pas être parfaitement transparente, car dans ce cas aucune force gravitationnelle n'existerait. Cependant, le manque de transparence parfaite entraîne des problèmes : avec une masse suffisante la quantité d'ombrage produite par deux morceaux de matière devient inférieure à la somme des ombrages que chacun d'eux produirait séparément, en raison du chevauchement de leurs ombres (P10, dessus). Cet effet hypothétique, appelé blindage gravitationnel , implique que l'ajout de matière n'entraîne pas une augmentation proportionnelle directe de la masse gravitationnelle. Par conséquent, pour être viable, Fatio et Le Sage ont postulé que l'effet de protection est si faible qu'il est indétectable, ce qui nécessite que la section efficace d'interaction de la matière soit extrêmement petite (P10, ci-dessous). Cela place une limite inférieure extrêmement élevée sur l'intensité du flux nécessaire pour produire la force de gravité observée. Toute forme de protection gravitationnelle représenterait une violation du principe d'équivalence et serait incompatible avec le résultat nul extrêmement précis observé dans l' expérience d'Eötvös et ses successeurs - qui ont tous confirmé l'équivalence précise de la masse gravitationnelle active et passive avec la masse inertielle. masse prédite par la relativité générale . Pour plus d'informations historiques sur le lien entre le blindage gravitationnel et la gravité de Le Sage, voir Martins et Borzeszkowski et al.

Étant donné que la proposition d'Isenkrahe sur le lien entre la densité, la température et le poids était basée uniquement sur les effets anticipés des changements de densité du matériau et que la température à une densité donnée peut être augmentée ou diminuée, les commentaires d'Isenkrahe n'impliquent aucune relation fondamentale entre la température et la gravitation. . (Il existe en fait une relation entre la température et la gravitation, ainsi qu'entre l'énergie de liaison et la gravitation, mais ces effets réels n'ont rien à voir avec la proposition d'Isenkrahe. Voir la section ci-dessous sur le "Couplage à l'énergie" .) Concernant la prédiction d'une relation entre la gravitation et la densité, toutes les preuves expérimentales indiquent qu'il n'y a pas une telle relation.

Vitesse de gravité

Glisser

Selon la théorie de Le Sage, un corps isolé est soumis à une traînée s'il est en mouvement par rapport au repère isotrope unique du flux ultramondain (c'est-à-dire le repère dans lequel la vitesse des corpuscules ultramondains est la même dans toutes les directions). Cela est dû au fait que, si un corps est en mouvement, les particules frappant le corps par l'avant ont une vitesse plus élevée (par rapport au corps) que celles frappant le corps par derrière - cet effet agira pour diminuer la distance entre le soleil et la terre. L'amplitude de cette traînée est proportionnelle à vu , où v est la vitesse des particules et u est la vitesse du corps, tandis que la force caractéristique de la gravité est proportionnelle à v ² , donc le rapport de la traînée à la force gravitationnelle est proportionnel à  u / v . Ainsi, pour une force de gravité caractéristique donnée, la quantité de traînée pour une vitesse donnée u peut être rendue arbitrairement petite en augmentant la vitesse v des corpuscules ultramondains. Cependant, afin de réduire la traînée à un niveau acceptable (c'est-à-dire conforme à l'observation) en termes de mécanique classique, la vitesse v doit être supérieure de plusieurs ordres de grandeur à la vitesse de la lumière . Cela rend la théorie de Le Sage fondamentalement incompatible avec la science moderne de la mécanique basée sur la relativité restreinte , selon laquelle aucune particule (ou onde) ne peut dépasser la vitesse de la lumière. De plus, même si des particules supraluminiques étaient possibles, la température effective d'un tel flux serait suffisante pour incinérer toute matière ordinaire en une fraction de seconde.

Aberration

Comme l'a montré Laplace, un autre effet possible de Le Sage est l'aberration orbitale due à la vitesse finie de la gravité . À moins que les particules de Le Sage ne se déplacent à des vitesses bien supérieures à la vitesse de la lumière, comme Le Sage et Kelvin l'ont supposé, il y a un retard dans les interactions entre les corps (le temps de transit). Dans le cas du mouvement orbital, chaque corps réagit à une position retardée de l'autre, ce qui crée une composante de force dominante. Contrairement à l'effet de traînée, ce composant agira pour accélérer les deux objets en s'éloignant l'un de l'autre. Afin de maintenir des orbites stables, l'effet de la gravité doit se propager beaucoup plus rapidement que la vitesse de la lumière ou ne doit pas être une force purement centrale. Cela a été suggéré par beaucoup comme une réfutation concluante de tout type de théorie de Le Sage. En revanche, la relativité générale est compatible avec l'absence d'aberration appréciable identifiée par Laplace, car même si la gravité se propage à la vitesse de la lumière en relativité générale, l'aberration attendue est presque exactement annulée par les termes dépendant de la vitesse dans l'interaction.

Plage de gravité

Dans de nombreux modèles de particules, tels que celui de Kelvin, la plage de gravité est limitée en raison de la nature des interactions des particules entre elles. La plage est effectivement déterminée par la vitesse à laquelle les modes internes proposés des particules peuvent éliminer les défauts de quantité de mouvement ( ombres ) créés en passant à travers la matière. De telles prédictions quant à la portée effective de la gravité varieront et dépendent des aspects et hypothèses spécifiques quant aux modes d'interactions qui sont disponibles pendant les interactions de particules. Cependant, pour cette classe de modèles, la structure à grande échelle observée du cosmos contraint une telle dispersion à celles qui permettront l'agrégation de ces immenses structures gravitationnelles.

Énergie

Absorption

Comme indiqué dans la section historique, un problème majeur pour chaque modèle Le Sage est la question de l' énergie et de la chaleur . Comme Maxwell et Poincaré l'ont montré, les collisions inélastiques conduisent à une vaporisation de la matière en quelques fractions de seconde et les solutions proposées n'étaient pas convaincantes. Par exemple, Aronson a donné une preuve simple de l'affirmation de Maxwell :

Supposons que, contrairement à l'hypothèse de Maxwell, les molécules de matière brute possèdent en réalité plus d'énergie que les particules. Dans ce cas, les particules gagneraient en moyenne de l'énergie dans la collision et les particules interceptées par le corps B seraient remplacées par des particules plus énergétiques rebondissant du corps B. Ainsi l'effet de la gravité serait inversé : il y aurait une répulsion mutuelle entre tous les corps de matière mondaine, contrairement à l'observation. Si, d'autre part, les énergies cinétiques moyennes des particules et des molécules sont les mêmes, alors aucun transfert net d'énergie n'aurait lieu, et les collisions seraient équivalentes à des collisions élastiques, ce qui, comme cela a été démontré, ne pas produire une force gravitationnelle.

De même, la violation par Isenkrahe de la loi de conservation de l' énergie est inacceptable, et l'application par Kelvin du théorème de Clausius conduit (comme l'a noté Kelvin lui-même) à une sorte de mécanisme de mouvement perpétuel . La suggestion d'un mécanisme de re-rayonnement secondaire pour les modèles d'ondes a suscité l'intérêt de JJ Thomson, mais n'a pas été prise très au sérieux par Maxwell ou Poincaré, car elle entraîne une violation flagrante de la deuxième loi de la thermodynamique (d'énormes quantités d'énergie étant spontanément converti d'une forme plus froide à une forme plus chaude), qui est l'une des lois physiques les plus solidement établies.

Le problème de l'énergie a également été considéré en relation avec l'idée d'accrétion de masse en relation avec la théorie de la Terre en expansion . Parmi les premiers théoriciens à lier l'augmentation de la masse dans une sorte de modèle de gravité poussée à l'expansion de la Terre se trouvaient Yarkovsky et Hilgenberg . L'idée d'accrétion de masse et la théorie de la Terre en expansion ne sont actuellement pas considérées comme viables par les scientifiques traditionnels. C'est parce que, entre autres raisons, selon le principe d' équivalence masse-énergie , si la Terre absorbait l'énergie du flux ultramondain au taux nécessaire pour produire la force de gravité observée (c'est-à-dire en utilisant les valeurs calculées par Poincaré) , sa masse doublerait à chaque fraction de seconde.

Couplage à l'énergie

Sur la base de preuves d'observation , il est maintenant connu que la gravité interagit avec toutes les formes d'énergie , et pas seulement avec la masse. L'énergie de liaison électrostatique du noyau, l'énergie des interactions faibles dans le noyau et l'énergie cinétique des électrons dans les atomes contribuent toutes à la masse gravitationnelle d'un atome, comme cela a été confirmé avec une grande précision dans des expériences de type Eötvös . Cela signifie, par exemple, que lorsque les atomes d'une quantité de gaz se déplacent plus rapidement, la gravitation de ce gaz augmente. De plus, des expériences de télémétrie laser lunaire ont montré que même l'énergie de liaison gravitationnelle elle-même gravite également, avec une force compatible avec le principe d'équivalence à haute précision - ce qui démontre en outre que toute théorie de la gravitation réussie doit être non linéaire et auto-couplée. La théorie de Le Sage ne prédit aucun de ces effets susmentionnés, ni aucune des variantes connues de la théorie de Le Sage.

Applications non gravitationnelles et analogies

Simulation de gravité

Lyman Spitzer a calculé en 1941 que l'absorption de rayonnement entre deux particules de poussière conduisait à une force d'attraction nette qui varie proportionnellement à 1/ r ² (évidemment, il n'était pas au courant du mécanisme d'ombre de Le Sage et en particulier des considérations de Lorentz sur la pression de rayonnement et la gravité). George Gamow , qui a appelé cet effet « gravité fictive », a proposé en 1949 qu'après le Big Bang, la température des électrons a chuté plus rapidement que la température du rayonnement de fond. L'absorption du rayonnement a conduit à un mécanisme de Lesage entre les électrons, qui pourrait avoir joué un rôle important dans le processus de formation des galaxies peu après le Big Bang . Cependant, cette proposition a été réfutée par Field en 1971, qui a montré que cet effet était beaucoup trop faible, car les électrons et le rayonnement de fond étaient presque en équilibre thermique. Hogan et White ont proposé en 1986 que la gravité fictive aurait pu influencer la formation des galaxies par absorption de la lumière des étoiles prégalactiques. Mais Wang et Field ont montré que toute forme de gravité fictive est incapable de produire suffisamment de force pour influencer la formation des galaxies.

Plasma

Le mécanisme de Le Sage a également été identifié comme un facteur significatif dans le comportement du plasma poussiéreux . AM Ignatov a montré qu'une force attractive apparaît entre deux grains de poussière en suspension dans un plasma isotrope sans collision en raison de collisions inélastiques entre les ions du plasma et les grains de poussière. Cette force d'attraction est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les grains de poussière, et peut contrebalancer la répulsion de Coulomb entre les grains de poussière.

Énergie du vide

Dans la théorie quantique des champs, l'existence de particules virtuelles est proposée, ce qui conduit à ce que l'on appelle l' effet Casimir . Casimir a calculé qu'entre deux plaques, seules les particules avec des longueurs d'onde spécifiques devraient être comptées lors du calcul de l' énergie du vide . Par conséquent, la densité d'énergie entre les plaques est moindre si les plaques sont proches les unes des autres, ce qui entraîne une force d'attraction nette entre les plaques. Cependant, le cadre conceptuel de cet effet est très différent de la théorie de Fatio et Le Sage.

Activité récente

Le réexamen de la théorie de Le Sage au 19ème siècle a identifié plusieurs problèmes étroitement liés avec la théorie. Ceux-ci concernent un échauffement excessif, une traînée de friction, un blindage et une aberration gravitationnelle. La reconnaissance de ces problèmes, en conjonction avec un abandon général des théories basées sur la mécanique, a entraîné une perte progressive d'intérêt pour la théorie de Le Sage. Finalement, au 20e siècle, la théorie de Le Sage a été éclipsée par la théorie de la relativité générale d'Einstein .

En 1965, Richard Feynman a examiné le mécanisme de Fatio/Lesage, principalement comme exemple d'une tentative d'explication d'une loi physique "compliquée" (dans ce cas, la loi de la gravité à l'inverse du carré de Newton) en termes d'opérations primitives plus simples sans l'utilisation de complexes mathématiques, et aussi comme exemple d'une théorie ratée. Il note que le mécanisme des "particules rebondissantes" reproduit la loi de force inverse carré et que "l'étrangeté de la relation mathématique sera très réduite" , mais remarque ensuite que le schéma "ne fonctionne pas" , à cause de la traînée qu'il entraîne. prédit serait vécue par des corps en mouvement.

Bien qu'elle ne soit pas considérée comme une théorie viable au sein de la communauté scientifique traditionnelle, il y a parfois des tentatives pour réhabiliter la théorie en dehors du courant dominant, y compris celles de Radzievskii et Kagalnikova (1960), Shneiderov (1961), Buonomano et Engels (1976) , Adamut (1982), Popescu (1982), Jaakkola (1996), Tom Van Flandern (1999) et Edwards (2007)

Une variété de modèles de Le Sage et de sujets connexes sont discutés dans Edwards et al.

Sources primaires

Sources secondaires

Liens externes

• Médias liés à la gravité de Le Sage sur Wikimedia Commons