Les Bases de La Mecanique Synergetique

8/12/2019 Les Bases de La Mecanique Synergetique

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Par Ren-Louis VALLEE

Une nouvelle vrit scientifique ne s'impose pas parce qu'on persuadeses adversaires et quon leur fait voir la lumire, mais plutt parce queceux-ci finissent par mourir et sont remplacs par une nouvelle gnrationpour laquelle cette vrit est devenue familire.

Max PLANCK.

Cette boutade de Max Planck qui figure en exergue, souvent cite en matire d'innovationthorique, n'est pas, heureusement, totalement vraie ; car si cela tait, toute thorie, parrefus successifs, ne pourrait jamais voir le jour.

Le blocage intellectuel n'est pas plus notable chez l'homme de Science qu'il ne lest chezd'autres, mais il faut admettre qu'une nouvelle thorie ne peut tre accepte quelorsqu'elle a subi, avec succs, un contrle rationnel opr par des collectivitsscientifiques. Ce qui, en aucun cas, ne doit faire obstacle certaines oppositions qui neseraient pas strictement scientifiques, quand elles se manifestent loyalement dans un butconstructif.

La lumire ne peut natre que de l'change permanent des ides et des conceptions detous ceux qui dsirent, sincrement, aboutir une meilleure comprhension des lois del'Univers. Ce sont l, les conditions premires et indispensables qui prsident toutprogrs scientifique valable.

Avant de dfinir la "Synergie" et la thorie Synergtique1Qui consistent, en rsum, tendre la loi de conservation de l'nergie aux systmes ouverts, rappelons que leprincipe de cohrence, qui en est la base essentielle, procde de la mthode dialectiqueapplique la matire. C'est donc dans ce cadre de pense conceptuelle que pourronttre convenablement assimils les raisonnements et les dveloppements qui suivent.

Lorsqu'il nous arrive, par une claire nuit d't, de contempler la voie lacte, la grandeourse, la chevelure de Brnice, Aldbaran ou Btelgeuse, nul ne peut nier que les

cellules de la rtine se trouvent alors influences par des photons lumineux, issus de cesconstellations et de ces toiles lointaines, qui ont chemin parfois pendant plusieursmilliers de vies d'homme travers Iimmensit des espaces interstellaires.

Ainsi, les zones structures visibles de l'Univers sensible, quelque soit leur loignement,se rvlent-elles aux sens d'une faon toujours semblable elle-mme. L'Univers existedonc par l'effet d'une cohrence qui se traduit par des sensations apparemmentobjectives chez les tres humains. Ce qui conduit l'nonc d'un principe universelassurant une base solide l'dification de la thorie "Synergtique".

(1)Termes soumis lagrment du COMITE DETUDE DES TERMES TECHNIQUES FRANAIS en sa

138me

runion du 14 mars 1973.

LES BASES DE LA MECANIQUE SYNERGETIQUE


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Le principe de Cohrence.

On ne peut donner, aux lois qui gouvernent les phnomnes physiques connus, que desexpressions mathmatiques d'quivalence, dans les limites permises par les mesures, enessayant, autant que possible, de les rduire des fonctions implicites simples de laforme : F(xn, xn-1, ...x2, x1) = 0, o ne peuvent figurer que les paramtres xn, xn-1 x2, x1,parfaitement dfinis, effectivement mesurables et physiquement reproductibles.

Tout progrs, en matire de physique fondamentale, va donc se traduire, lorsque lesrsultats exprimentaux l'exigent, par l'adjonction d'un certain nombre de paramtresnouveaux, ncessaires une expression plus correcte et plus fine des lois dcrites. Cesrvisions ne peuvent tre que la consquence d'un accroissement de la prcision, li l'volution des techniques et au dveloppement de moyens et de mthodes plusperfectionns.

C'est ainsi qu'une loi approximative - comme elles le sont toutes - celle des gaz parfaits,p.v - R.T = 0, tablie par Mariotte, a d tre remplace plus tard, en vue d'obtenir une

meilleure approximation, par celle de Van der Waals, 0T.R)bv).(

v

ap(

2=+ , dans

laquelle apparaissent deux nouveaux paramtres : un terme correctif donnant la pressioneffective au sein de la masse gazeuse, d'une part, et la portion d'espace, ou covolume,occupe, d'autre part, par les molcules du gaz.

C'est ainsi, galement, que James Clerk Maxwell, prvoyant la propagation desbranlements lectromagntiques, introduisit, la suite dune hypothse gniale, unterme de dplacement dans les quations qu'avaient tablies, avant lui, Ampre etFaraday.

Il apparat alors clairement qu'une loi physique volue toujours, dans son expression

mathmatique, vers une plus grande complexit. Ce qui semblait, en premireapproximation, constant ou linaire, se rvle, lorsque le domaine de la connaissances'largit, comme un premier terme d'une srie indfinie. Car il n'existe aucune raisonparticulire pour que les lois de la Nature obissent parfaitement aux quationsmathmatiques simples auxquelles on recourt pour les dcrire. Mais il y a, en revanche,de nombreuses raisons pour justifier la recherche d'une simplification des expressionsproposes pour ces lois, dans les limites d'erreurs imposes par les possibilitsexprimentales du moment.

Que l'on ait prtendu que la vitesse de la lumire tait une constante universelle, unepoque o ses variations ne pouvaient, en aucune manire, tre mesures cela peut

paratre normal et naturel ; mais qu'une telle assertion puisse tre maintenue aujourd'hui,

Tous les phnomnes de La Nature susceptibles d'tre apprhendsexprimentalement dans lUnivers sont cohrents : ce qui signifie qu'ils dpendenttous, de faon plus ou moins troite et par des relations plus ou moins complexes, lesuns des autres, en se manifestant, chacun, comme la rsultante locale d'unedynamique universelle. Ils ne peuvent donc, en aucun cas, dans l'espace et dans letemps, se trouver en contradiction avec l'tat de l'Univers tel qu'il doit tre, cetendroit et en cet instant.


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alors que des rsultats exprimentaux rcents, comme ceux, par exemple, obtenus parlrwin I.Shapiro [1] linfirment, voil de quoi choquer notre sens de l'objectivit scientifique.

La conservation de l'nergie, loi ou principe.

Le principe de cohrence qui vient d'tre nonc, permet de conclure, sur le planstrictement mathmatique, l'existence de lois de conservation.

Si l'on admet en effet, qu'il existe, en tout point. de l'espace et tout instant, une fonctionscalaire des paramtres d'action d'Univers qui peut s'crire :F(xn, xn-1, , x2, x1) = 0, toute variation d'un paramtre "xi" va entraner la variation d'un oude plusieurs autres paramtres intervenant dans la fonction "F".

Dans le cas o seules les variations du paramtre " jx " sont prpondrantes, celles de

tous les autres tant ngligeables, nous pouvons crire :

0dx.x

Fdx.x

Fj

ji

i=

+

soit : jj

ii

dx.x

Fdx.

x

F

=

Ainsi se trouve dfinie une loi de conservation.

Si, physiquement, l'galit n'est pas vrifie, nous pouvons alors admettre, grce au

principe de cohrence, que parmi les autres paramtres ngligs, l'un au moins " kx " a

vari de faon sensible, conduisant l'introduction d'un troisime terme, kk dx.x

F

, tel

que : 0dx.x

Fdx.

x

Fdx.

x

Fk

kj

ji

i

=

+

+

Il n'existe, mathmatiquement, aucune limite l'introduction de nouveaux paramtresdans l'expression de la fonction "F" et c'est bien la raison pour laquelle de nouvellesparticules, les neutrinos, ont t imagines par Wolfgang Pauli ; parce qu'il ne pouvaitexpliquer autrement les fluctuations anormales d'un bilan nergtique.

Ce sont des considrations de mme nature qui ont conduit la notion d'nergiepotentielle. Dans le cas, par exemple de la gravitation, dont la loi fut dcrite par Newton,on a pu remarquer qu'il existait une fonction scalaire des coordonnes d'espace, V(x,y,z),ou fonction de point, permettant de calculer, en chaque point de l'espace, M(x, y, z), le

vecteur acclration " ":

,x

Vx

= ,

y

Vy

= ,

z

Vz

=

Dans la limite des prcisions de mesures habituelles, on peut crire successivement :

dt

vd.m.m = ,

puis : dt

vd.v.mdl..m = ,

et comme nous avons constat la relation :


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dVdl. =

,

nous obtenons ds lors :

0dV.mvd.v.m =+

,

pour un systme ferm ; c'est--dire o seuls la vitesse et le potentiel sont susceptibles devarier.

Dans le cas o d'autres paramtres d'Univers interviendraient, il est possible, conditiond'en connatre l'action physique, d'introduire le terme diffrentiel complmentaire "dE" etd'crire:

dEdV.mdv.v.m =+ (systme ouvert)

L'existence de la fonction scalaire conservative "E", appele "Energie" du phnomneconsidr rsulte donc de considrations mathmatiques dduites du principe de

cohrence ; ses dimensions sont celles du produit d'une masse par le carr d'une vitesseet la loi de conservation de lnergie ne peut tre mise en dfaut, sans que soit misegalement en dfaut la cohrence de l'Univers.

Une thorie universelle propose par James Clerk MAXWELL

La thorie lectromagntique de MAXWELL permet de dfinir, pour tout phnomne, unmilieu de rfrence physique par rapport auquel lintgrale vectorielle dans un volume

limit, de la densit de quantit de mouvement HE reste macroscopiquement nulle

en moyenne statistique. Nous dirons, par dfinition .que l'intgrale 0d).HE( = dfinit un milieu de rfrence inertie stationnaire li au volume limit "" dintgration.

Les espaces gomtriques vides de toute nergie que dcrivent les mathmatiques n'ontpas dexistence physique relle.

Les interactions distance, la prsence de champs de diffrentes natures qui en rsulte,impliquent ncessairement lexistence de milieux nergtiques. Ce qui faisait dire J.A.Wheeler, parfaitement conscient avec d'autres de cette existence : "Quel que violent soitlocan, la gomtrie de lespace lchelle de Planck est encore plus violente. Il ny anulle part une zone de calme ". [2]

Vouloir supprimer un milieu ou ne pas en tenir compte est aussi dnu de sens physiqueque de vouloir en imaginer d'absolu. Le vide d'nergie ne saurait exister que si l'Universentier disparaissait et nous ne serions plus l pour constater ce qu'il adviendrait alors. [3]

La thorie de Maxwell traite de champs lectromagntiques rpartition continue, enaccord avec la loi de conservation de l'nergie. La constatation de l'existence d'un champlectrique limite permet de comprendre les discontinuits qui apparaissent et semaintiennent lorsque l'nergie lectromagntique est concentre en certains points del'espace pour constituer les particules lmentaires et les noyaux atomiques. [3]

La stabilit de la matire semble rsulter de rsonances entre la frquence propre desatomes et celle des pics de densit d'nergie, dans la courbe de distribution relative la


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densit d'nergie lectromagntique diffuse : densit d'autant plus leve que l'espacecontient moins de matire.

Pour confirmer les rsultats obtenus en compltant ainsi la thorie de Maxwell, il estapparu, clairement, que l'hypothse d'existence des milieux nergtiques [3] pouvait

constituer, dans le cas d'une dfinition possible d'une action globale sur les phnomnesphysiques, une gnralisation intressante de la loi de conservation de l'nergie pour lessystmes ouverts.

Dfinition de la "Synergie" d'un phnomne physique.

Tout phnomne physique peut alors tre considr isolment, comme rsultant del'interaction de deux milieux nergtiques ainsi dfinis. L'un de ces milieux, localis dansl'espace et le temps, peut, quantitativement s'exprimer par une masse quivalente "m"associe au domaine limit o se circonscrit la manifestation du phnomne tudi ;l'autre milieu, li l'espace physique de rfrence environnant, qui contient par

consquent le phnomne lui-mme, peut se dfinir, dans son interaction globale avec lemilieu de masse "m", par le potentiel"synergtique" "Us".

L'nergie totale "Es" ou "Synergie" qui peut tre associe au phnomne tudi(exprime en Joules dans le systme M..K.S.A.), correspond alors la relationfondamentale :

La "Synergie" exprime, sans aucune exception, la somme de toutes les nergies

prsentes au sein du milieu limit et localis, dfini comme appartenant au phnomnedcrit.

Les quations aux dimensions montrent que le potentiel "Synergtique" "Us" esthomogne au carr d'une vitesse (L2.T-2). On peut alors poser :

Us= c2 et Es= m.c

2

L'tude des quations de Maxwell conduit attribuer "c" une valeur pratiquement gale celle de la vitesse de propagation des ondes lectromagntiques dans le vide de

matire, ramene au milieu physique de rfrence, lorsque cette vitesse est, en moyenne,constante et isotrope dans ce milieu (

=

1c ).

Lorsque les variations de "c" sont ngligeables et restent, comme c'est souvent le cas,inaccessibles la mesure, ou qu'elles n'interviennent pas dans des relations diffrentiellesconcernant la "Synergie", l'approximation relativiste vitesse "c" constante quepermettent d'tablir les quations de Maxwell, demeure numriquement valable. Cesvariations permettent, en revanche, de calculer simplement l'expression des champs de

gravitation " 2

g c.grad= ", ou celle des acclrations dinertiet

c.v

2

i

= , sans faire

appel au formalisme compliqu, sujet controverse, de la relativit gnrale. Ces

Es = m.Us


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expressions s'tablissent aisment l'aide de la thorie lectromagntique de Maxwell enmilieu inertie stationnaire en posant :

+

=

= d.)2HE

(.

mc.m

222

Elles peuvent galement tre obtenues en partant de l'intgrale d'Hamilton-Jacobi, enmcanique classique Il suffit en effet, dans ce cas, d'crire l'intgrale qui conduit l'quation de Jacobi pour un mobile se dplaant d'un point M1 un point M2de l'espacephysique trois dimensions.

=1

2

M

M

dt.L)t,z,y,x(W = [ ] 1

2

M

M

zyx dzpdypdxpdt.E

"L" dsigne la fonction de Lagrange relative au mouvement.

On tire de cette intgrale les relations connues :

twE= et Wgradp =

Si "E" comprend toutes les nergies relatives la masse "m" considres commelexpression, au sens de Newton, dune quantit donne de matire, on peut admettrealors que "E" reprsente la "Synergie" du phnomne "point matriel en mouvement".

Il est ainsi lgitime de poser en gnral :

ce qui implique2

cgrad= lorsque la quantit de matire ne varie pas.

Dans lespace interatomique appartenant un mobile anim de la vitesse "v" par rapportau milieu physique inertie stationnaire environnant, le potentiel "Synergtique" est, enmoyenne, augment de la quantit :

)1

c

v1

1(cc

20

2

20

2

= .

Pour un observateur fixe dans lespace physique de rfrence et qui ne peut mesurer quela valeur "c0" si cet espace est pratiquement inertie stationnaire, la masse dinertie dumobile parat, par rapport sa masse au repos, augmente de la quantit :

)1

c

v1

1(mm

20

20

= .

Dans les deux cas, la diffrence de valeur calcule pour la "Synergie" est la mme :

2

mct

w

E =

= et

2

c.mgradt

p

=

= .m


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)1

c

v1

1(c.mc.mcmE

20

2

200

20

20

===

A linverse de linterprtation relativiste qui suppose arbitrairement la vitesse "c" constante,la conception des phnomnes physiques, sous leur aspect "Synergtique", demeure enparfait accord avec le premier principe de Carnot.

De ce point de vue, il est possible, en particulier, dexprimer simplement lnergiepotentielle de gravitation dune masse "m" au repos maintenue une distance "R" ducentre de la terre, elle-mme affecte de la masse "M" :

=

R

M.Gcmmc

20

2

"G" reprsente la constante de Newton (6,7.10-11M.K.S.).

Lorsque seule linteraction Newtonienne est prise en considration, cette galit montreque le potentiel de gravitation est gal au potentiel "Synergtique" "c2"

Le champ de gravitation, pour sa part, est alors donn par la relation :

Rgrad.R

M.Gc.grad

2

2g == ,

et la diffrence de vitesse, c = (c0-c ), entre les espaces intersidraux et la surface de laterre peut, en premire approximation, tre aisment calcule ; ce qui donne commersultat : c = 0,1 m/s, valeur impossible mesurer, sauf indirectement par lintermdiaire

du dcalage vers le rouge de la longueur donde "" des photons lumineux, pour lesquels

on tablit la relation :2

2

c

c=

.

Partant de considrations "Synergtiques", on peut galement calculer lacclrationcentrifuge correspondant un mobile en mouvement circulaire uniforme. Cetteacclration est une acclration dinertie qui apparat lintrieur du mobile maintenu sursa trajectoire circulaire et il faut crire, afin de respecter le principe de dALAMBERT :

0cgrad 2

ii ==+

do : )

c

v1

c(gradcgrad

20

2

202

i

== .

Mais dans ce cas, "v2" est gal 2.r2, et si rgradu= dsigne le vecteur unit dirigsuivant la normale au cercle de rayon "r" parcouru par un point du mobile en rotation, lecalcul de lacclration centrifuge conduit lexpression simple :

2/320

2

2

i

)c

v1(

u.r.

=


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Il est clair que pour une vitesse "v", faible par rapport celle de la lumire dans le milieude rfrence extrieur "c0", on retrouve lexpression classique de lacclration calcule.

Supposons maintenant que la vitesse "v" soit maintenue constante et uniforme, et que lemobile, anim de cette vitesse, vienne traverser des milieux de potentiels synergtiques

diffrents ; il est alors possible de calculer lexpression diffrentielle du potentiel interne enfonction des variations de potentiel extrieur. La relation scrit :

Nous constatons que le potentiel "Synergtique" interne "c2" passe par un minimum en

fonction des variations du potentiel " 20c " relatif au milieu de rfrence extrieur. Ce

minimum correspond :

00 c.3

2vv ==

Tant que la vitesse "v" reste infrieure "v0", toute dcroissance de "co" se traduit par unedcroissance de "c", et la "synergie" dcrot si la vitesse reste constante, fournissant del'nergie au milieu extrieur ; moins qu'il n'y ait aucun change, auquel cas la vitesse "v"doit augmenter .Ce cas correspond la chute libre dans un champ de gravitation o le

potentiel interne "c2" reste alors constant, bien qu' l'extrieur " 20c "dcroisse.

Si par contre, la vitesse "v" est suprieure " 0v " )c.32v( 00 = , une diminution de"co"

entrane une augmentation rapide de "c" ; le systme doit emprunter de l'nergie au milieuextrieur, et son nergie cintique se matrialise afin de maintenir l'quilibre nergtiqueconformment au principe de conservation. La transformation peut, dans le cas o"cO"dcrot brutalement, se traduire par une explosion d'une extrme violence.

Ce phnomne se produit, au niveau microscopique, et permet d'expliquer lamatrialisation de l'nergie cintique de particules relativistes, lorsque ces dernirespntrent dans le milieu nergtique constitu par l'espace interatomique d'une cible.

BIBLIOGRAPHIE

[1] Irwin I.Shapiro Radar observations of the planets.Scientific American, 219,1.

[2] J.A. Wheeler Colloque International du C.N.R.S. sur les fluides et le champgravitationnel en Relativit Gnrale19-23 juin1967. Paris1969.

[3] R.L.Valle - L'nergie lectromagntique matrielle et gravitationnelle.Masson & Cie1971.

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20

22

dc.)c/v1(2

)c/v32(dc

=

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