Gravitation – la force de quatrième dimension

Gravitation – la force de quatrième dimension
. Stefan von Weber
(La première version en française mai 2008, dernier révision mai 2009)
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Cette contribution présente une version abrégée de la Cosmic Membrane Theory of
Gravitation (Théorie de la membrane cosmique de la gravitation). L’auteur a créé la théorie de
1969 à 2008. Au début, il était seulement la relativité restreinte du milieu inerte, par exemple
du vide quantique. En 1994, le calcul est réussi de la courbure d’une membrane
tridimensionnelle dans un hyperespace tetradimensionnel par une manière géométrique simple
Chaque élève dans la douzième classe peut comprendre cette manière. L’auteur a écrit un
article en allemand facile à comprendre sur cette calcul (Kosmische Membran – ein einfaches
didaktisches Modell zur Allgemeinen Relativitätstheorie). Au cours des années suivantes à
2006, les preuves classiques et les preuves nouveaux avaient mis à jour sous le rapport de la
théorie de la membrane cosmique de la gravitation.
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Isaac Newton
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Depuis toujours, la Gravitation est regardé comme la force la plus mystérieuse de la nature.
La cause est que la gravitation a deux propriétés qui sont différentes de la force électrique et
de la force magnétique. La pemière propriété est la portée énorme. La gravitation opère non
seulement à une distance de quelques kilomètres, comme la force électrique en un
déchargement d’une foudre. La portée du champ magnétique de la Terre n’est que de
quelques dix mille kilomètres dans l’espace autour de la Terre, et c’est rien par rapport à des
distances immenses, jusqu’òu la gravitation exerçe son activité. L’activité de la gravitation
tient les planètes du notre système solaire en leur orbite, aussi les étoiles de notre galaxie.
Mais aussi les agrégations des galaxies avec des diamètres de millions d’années-lumière sont
une conséquence de la gravitation. La deuxième propriété, c’est que la gravitation est toujours
attirante de nature. Il n’y a pas une anti-gravitation.
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Isaac Newton (1643 à 1727) était le découvreur de la fameuse loi d’attraction universelle.
Deux corps ponctuels de masse M
1
et M
2
s'attirent avec une force proportionnelle à chacune
des masses, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La constante
gravitationnelle G (resp. γ) c’est une constante universelle de la nature.
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221 )( ecnatsid MasseMasse
Gammaforce
⋅
⋅= (Loi de Newton)
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Mais tant de fois dans la science, Newton ne démarrait pas à zéro, mais pourrait se référer à
les trois lois de Kepler (Johannes Keppler, 1571 à 1630). Mais seulement le loi de Newton
montra le rapport plus profond des trois lois planétaires de Kepler.
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masse
2
masse
1
distance
.
La loi de Newton a un look de simplicité, mais n’est pas simple. Personne ne peut dire avec
certitude jusqu’à ce jour, qu’est-ce qu’est une masse, à cela pres des quelques approches.
Newton aussi ne sait pas la valeur de la constante gravitationnelle G resp. γ, et on ne peut pas
calculer en théorie cette constante par d’autres constantes qui sont déjà connu. C’est d’abord
Henry Cavendish (1731 à 1810) qui a mesuré la constante gravitationnelle universelle la
première fois avec une balance de torsion avec deux boules. Après on a faite d’autres essais,
et aujourd’hui on sait quelques décimales ( 6.674 28 × 10
−11
[m
3
kg
−1
s
−2
] ). Mais aussi, le
usage de la distance des masses dans la loi de Newton n’est pas simple. Newton a donné vingt
années de sa vie pour la preuve qu’on peut prendre simplement la distance des centres des
globes dans le cas des masses sphériques. Dans cette temps Newton a construit en passant le
Calcul infinitésimal. C’est révélateur de son génie. Si on est situé sur la surface de la Terre,
puis chaque kilo de masse de Terre nous attire par son distance avec une force différente. On
ne faut pas prêter attention à cette circonstance, puisque nous pouvons nous imaginer la masse
totale de la Terre a assemblé dans un point, et le calcul va plus simplement de cette façon.
(Nous negligons l’aplatissement de la Terre, la structure inhomogène de la croûte de la Terre
et d’autres détails peu importants. Maintenant, on avait une loi exacte, grâce à Newton, et
toujours de nouveau cette loi a fait ses preuves par le calcul des orbites des planètes, par les
trajectoires des corps célestes ou des satellites artificielles, ou des problèmes terrestres qui
sont en rapport avec la gravitation. Mais aussi le génie de Newton ne pouvait pas expliquer
pourquoi deux masses s'attirent, par example, deux corps célestes. Certainement, Newton
s’est inquiété de cette problème, mais le temps n’était pas encore mûr.
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Albert Einstein
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Deux siecles après Newton, Albert Einstein (1879 à 1955) entrait la scène. Aussi il était un
génie universel. Einstein a fait des découvertes révolutionnaires concernant plusieurs
domaines de la physique. Il a popularisé la notion de l’espace-temps, un espace avec quatre
dimensions : trois dimensions pour l'espace, x, y, et z, et une pour le temps, t. Aussi Einstein
ne devait pas démarrer à partir de zéro. Des noms comme Carl Friedrich Gauss (1777 à 1855),
Nikolai Lobachevsky (1792 à 1856), Janos Bolyai (1802 à 1860), Bernhard Riemann (1826 à
1866), Hermann Minkowski (1864 à 1909) et Hendrik Lorentz (1853 à 1928) sont remplaçant
pour toute la série des mathématiciens et physiciens célèbres et géniales. Tous ils ont préparé
le chemin dans le quatrième dimension, le dimension inconnu.
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Si on examine les quatre dimensions de Minkowski – x, y, z, −ct –, puis on peut noter
que la quatrième dimension n’est pas, pour de bon, le temps, mais la distance que la lumière
fait en le temp t avec sa vitesse c. Le signe moins n’a pas seulement un sens formel, mais
aussi il y a une explication très plausible : un point avec les coordonnées x, y, z disparaît avec
la vitesse de la lumière dans un passé, qui est ici un androgyne d’espace et temps. Le mérite
d’Einstein est qu’il n’y a pas tenu compte des réservés mesquines avec son Relativité
Générale, et malgré l’accentuation du temps dans la notion espace-temps il a traité la plupart
du temps cette dimension comme une quatrième dimension d’espace. Qui de nous peut

imaginer un espace-temps? Personne, mais chacun peut imaginer une face courbée, par
example, une balle ou un trampoline sur lequel une boule lourde s’affaisse. Et c’est
exactement cela qui fit aussi la percée qui nous devons à Einstein. C’est la percée avec lequel
il établit la quatrième dimension d’abord figurativement, puis théoriquement dans les têtes.
Il est dans une large mesure le sens de la quatrième dimension qui n’avait pas mis à jour que
des auteurs de science-fiction traitent comme une évidence des voyages dans le temps dans le
passé ou dans le future. Naturellement, il est une bêtise de croire qu’on pourrait voyager dans
le temps comme sur une route. Emmanuel Kant (1724 à 1804) ou à Stephen Hawking
(*1942). Le temps n’est pas cela, en tout cas, – une dimension.
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Le temps est un produit absolu de l’esprit humaine, bien sûr une grandeur important, mais
une notion qui on ne peut pas conceptualiser vraiment. Le temps pour un Notre Père, un
instant, l’élongation du pendule, un jour, un an – toutes ce là sont états de répétition qui se
répètent ou laissent se répéter, et qui on peut compter ou comparer avec autres états de
répétition. Effectivement, ils sont seulement des processus, des processus chimiques ou
physiques. Il n’y a pas de temps absolu, aussi non quelque part dehors là dans le univers.
Entre-temps, cette fait est attesté par la physique, si les horloges modifient leur mouvement
par gravitation et par leur vitesse. Les opérateurs du GPS, le système de positionnement
mondial, savent au mieux cette fait. Si il n’y a pas le temps comme une grandeur physique,
puis ça qu’on appelle le temps t, a seulement un sens formel dans la notion d’espace-temps.
Naturellement, on peut calculer avec le temps t. Une voiture en deux minutes, ça fait trente
voitures en une heure qui sont fabriqué à la chaîne. On peut mesurer le temps et afficher
précisément à la nanoseconde. Mais cela n’est pas une grandeur physique, mais on a une
oscillation dans un circuit oscillant de l’horloge atomique, dont la fréquence soit stabilisé par
atomes de césium et cette oscillation est mesuré par un compteur à grande vitesse.
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La Relativité Générale d’Einstein contient la loi gravitationelle de Newton comme cas
limite. Au-delà, Einstein a fait une première approche utilisable pour la compréhension du
phénomène de la gravitation. La théorie d’Einstein dit : la présence d’une masse grave courbe
l’espace-temps et ainsi des forces de contrainte apparaissent, comme un train fait une pression
laterale sur les rails du chemin de fer, s’il y a un virage. Cette force de contrainte est la force
de pesanteur ou la gravitation. Dans le contexte de la Relativité Générale d’Einstein toujours
il y a de mouvement. La cause est la dimension „−ct“ d’espace-temps avec un temps t qui
progresse constamment. À l’avenir, on a fait beaucoup d’expériences et d’observations
astronomiques. L’effets qu’Einstein avait prédit, ils sont très petit. On a besoin de grand art
d’expérience et équipements et appareils coûteux pour la observation ou pour leur mesurage.
Tous les mesurages et l’observations ont affirmé cependant la Relativité Générale d’Einstein,
ou pour le moins ils n’avaient pas réfuté la Relativité Générale. Dès lors, cette théorie
reproduit plus précisement la réalité en certaines occasions que la plus simple loi d’Isaac
Newton.

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La théorie de la membrane cosmique de la gravitation (Cosmic Membrane
Theory of Gravitation)
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Malgré tous les succèse, la Relativité Générale d’Einstein est encore insatisfaisante dans
quelques points et a le potentiel des perfectionnements supplémentaires. Un point de la
critique est l’espace-temps. Le temps n’a pas une dimension de soi, puisqu’il est seulement
une grandeur dérivé, une grandeur mentale, qu’elle n’est pas vraiment existante. Celà il y a
déjà un autre look pour la construction „ct“. Cette construction décrit une distance réelle dans
une quatrième dimension, mais cette dimension n’est plus le temps même. Théodore Kaluza
(1885 à 1954) a fait cette pas et il a postulé la quatrième vraie dimension spatiale. Avec cette
pas, Théodore Kaluza obtenait une représentation unitaire de l’électromagnétisme et de la
gravitation.
Einstein lui-même était fasciné par cette idée, et il incitait la réimpression de l’article
originale de Kaluza dans les Annales de la Physique. Quelques temps plus tard Oscar Klein
(1894 à 1977) a fait malheureusement une compression de la quatrième dimension spatiale,
soit la quatrième dimension spatiale était enroulée en des petits cylindres de la longueur de
Planck (10
–33
cm). Comme on ne pouvait pas s’imaginer une quatrième dimension spatiale à
l’époque, on cachait simplement celle-ci.
Un deuxième point de critique est que les équations du champ d’Einstein ne fournissent pas
directement une solution. Ils sont construit trop général, et ils peuvent exposer quelconques
courbures d’espace – les simples entonnoirs de la gravitation ( puits gravitationnel) d’une
étoile ou d’un trou noir, mais aussi les fameux trous de ver. C’est pourquoi on emploie la loi
de Newton par un cas limite dans la théorie. Comme ça, on sélectionne comme une condition
aux limites la droite solution de la multitude des solutions possibles.
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La théorie de la membrane cosmique de la gravitation emploie le modèle de la membrane
tridimensionnelle qui s’agrandit comme un ballon dans un hyperespace tetradimensionnel,
soit la membrane est en expansion permanente. Cette théorie est un développement imminent
des idées d’Einstein et de Kaluza par l’auteur. Environ en même temps une toute série des
physiciens s’adonnent aussi au problème de la quatrième dimension spatiale non enroulé. Ici
l’auteur voudrait appeler quelques-uns d’entre eux, p. ex. Lisa Randall (*1962), Raman
Sundrum , Tuomo Suntola (*1943), Farhad Darabi, William N. Sajko, Paul S. Wesson, Matej
Pavsic.
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Hyperespace tetra-
dimensionnel
La Membrane
ou
le Cosmos
la région
visible
notre Galaxie
Expansion

.
La membrane, présenté comme un cercle bleu dans la graphique, est notre Cosmos ou notre
Univers. Depuis le Big Bang notre univers s’agrandit comme un ballon, et la expansion se
prolongera. Notre galaxie est un petit point minuscule sur la surface tridimensionnelle de cette
globe tetradimensionnel. Même la toute région visible avec notre galaxie considérée comme
le centre jusqu’à une distance de 14 milliards d’années-lumière peut être seulement un petit
district de cette surface. La grandeur relative de cette district dépend de la vitesse inconnue V
E
d’expansion. L’idée du ballon n’est pas noveau. On a emploie cette idée déjà dans beaucoup
d’articles de cosmologie d’auteurs différents. Cette modèle explique d’une manière simple
pourquoi l’espace s’agrandit et pourquoi les galaxies se fuient les unes les autres, sans que
celle-ci aient une considérable vitesse relative par rapport au rayonnement de fond
cosmologique.
La question du matériau de membrane est encore ouverte dans une large mesure, bien
qu’aussi l’auteur y ait des imaginations concrètes. Le matériau est très solide, poreux,
élastique, et il permet la propagation de toutes les formes d’ondes, et il est le milieu, où des
particules élémentaires se forment, durent et circulent, comparable à un bloc de gélatine. Les
physiciens ont choisi la notion de vide quantique. Nous baptisons ce simplement la matière de
la membrane.
Une autre supposition est que le hyperespace est bourré aussi d’une matière. Cette matière a
propriétés d’un gaz, et nous baptisons ce éther ici. L’éther est si fin qu’il peut pénétrer la
membrane poreuse sans difficulté, soit qu’il complique à peine la expansion de la membrane.
Nous baptisons vent d’éther cette part d’éther qui pénètre la membrane à l’expansion.
Maintenant, la gravitation entre en jeu de nouveau. Toute sorte de matériau est une
perturbation dans la membrane, où le vent d’éther s’arrête. Le graphique montre une galaxie,
où le vent d’éther s’arrête. La membrane est chargé à cette place, et un entonnoir se forme, un
espace courbé dans la direction de la quatrième dimension spatiale.
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Hyperespace
Expansion
Membrane
Entonnoir vent
d’éther
Galaxie
Courbure d’espace
Expansion
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Notre trois dimensions ordinaires spatiales x, y, z sont situé toute dans la membrane.
Naturellement, les relations sont totalement exagérées dans le petit graphique. Le soleil
s’enfonçait de 1000 km environ, toute la galaxie ne s’enfonçe à peine de plus. C'est très peu
par rapport à un diamètre de 100.000 années-lumière.
Naturellement, il est envisageable aussi que le vent d’éther vienne de l’intérieur du ballon,
soit la cause de l’expansion soit une surpression dans le ballon. Dans ce cas, les relations
peuvent s’inverser, soit l’entonnoir va se retourner vers l’extérieur, mais les résultats du calcul
persistent.