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Sur les articles de Henri PoincarØ SUR LA DYNAMIQUE DE LLECTRON Le texte fondateur de la RelativitØ en langage scientique moderne par Anatoly A. LOGUNOV Directeur de l’Institut de Physique des Hautes nergies (Protvino, Russie) Membre de l’AcadØmie des Sciences de Moscou Traduction franaise de Vladimir Petrov (Institut de Physique des Hautes nergies, Protvino, Russie) Christian Marchal (Directeur de Recherches l’Ofce National de Recherches AØrospatiales, Chtillon, France)

SUR LA DYNAMIQUE DE L™ÉLECTRON - Annales des Minesannales.org/archives/x/marchal2.pdf · Christian Marchal (Directeur de Recherches à l’OfÞce National de Recherches AØrospatiales,

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Sur les articles de

Henri Poincaré

SUR LA DYNAMIQUE DE LÉLECTRONLe texte fondateur de la Relativité en langage scientiÞque moderne

parAnatoly A. LOGUNOV

Directeur de l'Institut de Physique des Hautes Énergies (Protvino, Russie) Membre de l'Académie des Sciences de Moscou

Traduction française de Vladimir Petrov (Institut de Physique des Hautes Énergies, Protvino, Russie)

Christian Marchal (Directeur de Recherches à l'OfÞce National de Recherches Aérospatiales, Châtillon, France)

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δA

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= t ; ∆+ ∆ =∂( + )

∂ro$)'

, 1 +

∆∆

=∂( + )

∂ =∂( + t)

∂ $)"'

# 1

∆t = (t) $)-'

. /

(ρ∆) = 0 $)0'

,

ρt + ρ = 0 ;

ρt =

∂ρ

∂t+ ·∇ρ ;

∂ρ

∂t+ (ρ) = 0 $)1'

2 t α

+ δξ =

ξαδα $)%'

-

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δξ =∂ξ

∂αα + (δξ ·∇)ξ

1

∆α = ξ

α ;(ρ∆)

α = 0

ραδα + ρ (δξ) = 0 ;

ρα =

∂ρ

∂α+

[δξ

δα·∇

δρ+ (ρ δξ) = 0

δξ = (ξ/t)δα δρ = (∂ρ/∂α)δα δξ !

" # $ $ %

∫t τ ϕ δρ = −

∫t τ ϕ (ρ δξ) &

' ( $ $ ∫

t τ ϕ δρ =

∫t τ ρ δξ · (ϕ )

*$+

δ(ρ) = ∂(ρ)∂α

δα ,

ρ∆ $ $ x' y' z ' # $ $$$# ( - x' y' z' .(

ρ∆ x y z %

' .( '

(ρ∆)

t =(ρ∆)

α = 0 /

2(ρ∆ξ)

t α =α

(ρ∆

ξt

)=

t

(ρ∆

ξα

)

,)

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U

1

(U∆)

t =∂U

∂t+ (U)

1

(U∆)

α =∂U

∂α+

[U

(ξα

)]

i = x y z

1

α

[ρ∆

ξit

]=

∂α

[ρξit

]+

(ρ · ξ

α · ξit

)

α

1

t

[ρ∆

ξiα

]=

∂t

[ρξiα

]+

(ρ · ξ

t · ξiα

)

!

ξt = ; δα

ξα = δξ ; δα

∂(ρ)∂α

= δ(ρ) "

δ(ρvi) + (ρvi δξ) =∂(ρ δξ)

∂t+ (ρ δξi), i = (x, y, z) #

$ %& ' ∫t τ · δ(ρ)=

∫t τ

[ · ∂(ρ δξ)

∂t

]+∑i

[Ai (ρ δξi − ρvi δξ)

](

∫t τ

[−ρ δξ · ∂

∂t

]+∑i

[ρ(δξi − vi δξ) · ∂

∂i

]&

) * = & ( ∫

t τ[

−ρ δξ · ∂A∂t

]+ ρ δξ · [ × ]

+

,

J =

∫t τ ρ δξ ·

[∇ϕ+

∂∂t

+ × ]=

∫t τ ρ δξ · [− + × ] %

((

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δξ

= ρ( + × )

e

= e( + × )

ρ ! " # $ %

! "" # $ %& ' $ $ $ (

J =

∫ t τ

[ε2

2− 2

]

) t′ τ ′ = l4 t τ **

x′ y′ z′ t′ + x y z t " + l4 , - ./

l4E′2 = E2x + γ2(E2

y + E2z ) + γ2β2(B2

y +B2z ) + 2γ2β(EzBy − EyBz) *

l4B′2 = B2x + γ2(B2

y +B2z ) + γ2β2(E2

y + E2z ) + 2γ2β(EzBy − EyBz) */

0 l4[εE′2 − B′2

µ

]= ε2 − B2

µ*.

"

J ′ =∫ t τ

[εE′2

2− B′2

]*1

J ′ = J *(

.1

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t t t1 x y z −∞ +∞ t = −∞ t1 = +∞ J J ′

! " #$$% &

δJ = −∫

· δξ τ t #'($%

δJ ′ = −∫

f ′ · δξ′ τ t #'()%

* + δξ δξ′, (x, y, z) =

t &

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x′ = γl(x− βt) y′ = ly ; z′ = lz #'(0%

1 &r′ = r′

o + ξ′ #''(% &

t′ = γl(t− βx) #'''%

. + + δξ t δt x y z + &

δ = δξ + δt #''2%! &

δr′ = δξ′ + v′δt #''3% &

δx′ = γl(δx− β δt) ; δy′ = l δy ; δz′ = l δz ; δt′ = γl(δt− β δx) #''4%

1 δt = 0 &

δr′ = δξ′ + v′δt′ = l(γ δξx, δξy, δξz) ; δt′ = −γlβ δξx #''5%

35

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! x (δξx) " t (δt = 0) Oxyz t γl = l(1 − β2)−0,5 " δξ′x O′x′y′z′t′ β Oxyz t # $ δt = 0 δt′ = −γlβ δξx

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0

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v′x =vx − β

1− βvx; v′y =

vyγ(1− βvx)

; v′z =vz

γ(1− βvx)

δt′

γl(1− βvx) δξx = δξ′x(1− βvx)− (vx − β)γlβ δξx

l(1− βvx) δξy = δξ′y(1− βvx)− vylβ δξx

l(1− βvx) δξz = δξ′z(1− βvx)− vzlβ δξx

γ

l δξx = γ(1− βvx) δξ′x

l δξy = δξ′y − γβvy δξ′x

l δξz = δξ′z − γβvz δξ′x

l · δξ = · δξ′ + δξ′x

[(γ − 1)− γβ δξ′x ·

]

! "#$ " ∫f ′ · δξ′ t′ τ ′ = l−4

∫ · δξ t′ τ ′ =

∫f · δξ t τ %"

1 + , # $ % $ -.- 23(2-4

&

Page 37: SUR LA DYNAMIQUE DE L™ÉLECTRON - Annales des Minesannales.org/archives/x/marchal2.pdf · Christian Marchal (Directeur de Recherches à l’OfÞce National de Recherches AØrospatiales,

· δξ

l5f ′x = γ(fx − β · ) ; l5f ′

y = f ; l5f ′z = fz

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!x y z t x′ y′ z′ t′ "

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E′2 = 2 − 2β( × )x B′2 = 2 − 2µεβ( × )x

"- εE′2 +

B′2

µ= ε2 +

2

µ− 4εβ( × )x .

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x′ = γl(x− βt) ; y′ = ly ; z′ = lz ; t′ = γl(t− βx)

x′′ = γ′l′(x′ − β′t′) ; y′′ = l′y′ ; z′′ = l′z′ ; t′′ = γ′l′(t′ − β′x′)

γ−2 = 1− β2 ; (γ ′)−2 = 1− (β′)2

x′′ = γ′′l′′(x− β′′t) ; y′′ = l′′y ; z′′ = l′′z ; t′′ = γ′′l′′(t− β′′x)

β′′ =β + β′

1 + ββ′ ; l′′ = ll′ ; γ′′ = γγ′(1 + ββ′) =1

√1− β′′2

l β

r′ = r + δr ; t′ = t+ δt !

δx = −βt ; δy = 0 ; δz = 0 ; δt = −βx

" # $ %$$ % & ' T1 & ( ) $

t∂ϕ

∂x+ x

∂ϕ

∂t= T1ϕ

β = 0 l = 1 + δl

δx = x δl ; δy = y δl ; δz = z δl ; δt = t δl ;

# $ T % & l β %$ * $ )

Tϕ = x∂ϕ

∂x+ y

∂ϕ

∂y+ z

∂ϕ

∂z+ t

∂ϕ

∂t +

, # ' - y z . & # ' x / - #$

T2ϕ = t∂ϕ

∂y+ y

∂ϕ

∂t; T3ϕ = t

∂ϕ

∂z+ z

∂ϕ

∂t

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[T1, T2]ϕ = x∂ϕ

∂y− y

∂ϕ

∂x

! " # # $ # z% " $ "# # % ! &

' T ! ()' T1 T2 T3 (' [T1, T2] [T2, T3] [T3, T1]* +

x′ = lx ; y′ = ly ; z′ = lz ; t′ = lt ,

$

x2 + y2 + z2 − t2 -

% $ . / 0

x′ = γl(x− βt) ; y′ = ly ; z′ = lz ; t′ = γl(t− βx) 1

2 + /

( l β ( " 3 + P

4 5 $ -6' # y ! P ! " x x′ z z′ ( 1

x′ = γl(x+ βt) ; y′ = ly ; z′ = lz ; t′ = γl(t+ βt) 76

8 l " " β −β8 P 1

x′ =γ

l(x+ βt) ; y′ =

y

l; z′ =

z

l; t′ =

γ

l(t+ βx) 7

1

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P

l =1

l

l = 1! l

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"! # $ % $ & ' !( )

εϕ = −ρ ; = −µρ *

ϕ(x, y, z, t) =1

4πε

∫ρ1Rτ1 ; (x, y, z, t) =

µ

∫ρ11

Rτ1

+ $

τ1 = x1 y1 z1 ; R =[(x− x1)

2 + (y − y1)2 + (z − z1)

2]1/2

= | − r1| )

ρ1 1 ρ x1 y1 z1

t1 = t−R ,

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ro = (x, y, z) t r1 = (x1, y1, z1) = ro + ξ t1

ξ = (ξx, ξy, ξz) ro, t1

x1 = x +∂ξx∂ro

ro + v1xt1

y1 z1 t x y z

t1 =( − r1) · r1

R

! "

r1 +[(r1 − ) · r1

]v1

R= ro +

[ro ·∇r(ξ)

]#

τ = x y z #

τ1 · [I + v1 × r1 −

R

]= τ ·

[∂(ro + ξ)

∂ro

]$

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[I + v1 × r1 − r

R

]= 1 + v1 · r1 − r

R= 1 + ω

ω ' " v1 ,, ' " - " r1 − r

. ) / "' 0 t2 1 2 / "' t1 = t2 3

r2 = ro + ξ2 4ξ2 " ξ - t2 t1 t2 1 "

x2 = x +∂ξ2x∂r

ro 5

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τ2 = x2 y2 z2 = τ · [∂(ro + ξ2)

∂ro

]

e1 = ρ2 τ2 = ρ1 τ2

ρ1 τ1(1 + ω) = e1

ϕ(x, y, z, t) =1

4πε

∫ e1R(1 + ω)

; (x, y, z, t) =µ

∫v1

R(1 + ω)e1

! " # # $ (x, y, z, t) % R ω & ' ( ) ϕ v1 * + ω * ( , & # t1(

) ϕ # x y z t ( - (

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β = v1z 4 .2 1$ + v′1 & (

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ω′ = 0 ; A′ = 0 ; ϕ′ =e1

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e1 () R′ ∣∣r′ − r′

1

∣∣ r′ =(x′, y′, z′) r′

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′1, z

′1) ! "

B′ = 0 ; E′ =e1(r

′ − r′1)

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y) =γβe1

[0, (z1 − z), (y − y1)

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′y, γE

′z) = γe1

[(x− βt− x1 + βt1), (y − y1), (z − z1)

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x1 y1 z1

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R = × ( − r1) ; R = × (r1 − r), , R = | − r1| = t− t1 &'1*)

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1) = 0 &'11)

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E′ · (r′ − r′1) = γE ·( − r1) + γβ

[Ex(t1 − t) + By(z − z1) + Bz(y1 − y)

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B′ ·(r′ − r′1) = γB · ( − r1) + γβ

[Bx(t1 − t) + Ey(z1 − z) + Ez(y − y1)

]&'15)

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ϕ − r1 v1 = r1/t −1 x y z t x1 y1 z1 t1

ϕ x y z t −2

t− t1 = R = | − r1| !"#

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40

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Ex = l2E ′x ; Ey = γl2E ′

y ; Ez = γl2E ′z ;

B = (γβl2, 0, 0)×E′ = (β, 0, 0)×E

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x′

γl

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4 (β, 0, 0)

x′2

γ2+ y′2 + z′2 = l2r2

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r

γl;

r

l;

r

l 8

- A =

1

2

∫εE2

x τ '

$

B =1

2

∫ε(E2

y + E2z ) τ

6'

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C =1

∫(B2

y + B2z ) τ

Bx = B′

x = 0 A′ B′ C ′

! "C ′ = 0 ; C = µεβ2B #

! $ x−βty z "

τ = (x− βt) y z,τ ′ = x′ y′ z′ = γl3τ

%

& "A′ =

γ

lA ; B′ =

1

γlB ; A =

l

γA′ ; B = γlB′

$$ '( B′ = 2A′ A′ "

A+ B + C = γlA′(3 + β2) )

"

A+ B − C =3l

γA′ *

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P =

∫µε(EyHz − EzHy) τ =

∫εβ(E2

y + E2z ) τ = 2βB = 4βγlA′ -

. E = A + B + C L = A + B − C P ' "

E = L− βLβ /

' "Pβ =

1

β

Eβ 0

-

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β γ l β

P = −Lβ ; E = L+ βP

l = (1− β2)16 = γ− 1

3 !"! # " $ %& % #

' ( ) #

* ) $ ) $ %& % $

L = A+ B − C =l

γ(A′ + B′) +

$ " C ′ = 0 L =

l

γL′ +,

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J =

∫L t ; J ′ =

∫L′ t′ +

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t′ =l

γt− βx′ ; t′ = l

γt +0

$ +, +$ ) J = J ′ t′/t x′

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r ; θr ; θr

γlr ; θlr ; θlr

A′+B′ γlr θlr θlr

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A′ + B′ =1

γlrf

γ

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L =1

γ2rf

γ

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L =a

r

1− β2

β'1 + β

1− β433

a 1$ (() *(#$ θ = 1

f

(1

γ

)= aγ2 (1− β2)

β'1 + β

1− β=

a

β' 1 + β

1− β43

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r θ (() '-$

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θr = θ2r3 =

r = bθm b

L =1

bγ2θ−mf

γ

)

! " β # ! $

Lθ = 0 %

−mθ−m−1f + θ−mf ′

γ= 0 &

f ′

f=

θ'

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β " , u = 1/γ = (1− β2/2)

f(u) = a

(1 +

β2

3

)-

β. / 0 f ′(u) = f/u

−βf ′(u) =2

3aβ 1

2 β = 0 3+3 " u = 1 "

f = a ; f ′ = −2

3a ;

f ′

f=

2

34

5 m = −2/3 !! + *6*7 # 8 * " + !7 "

,1- /7 . / " !τ ! + Xτ 7 + 9 x X

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Pt =

∫X τ

J =

∫L t ; δJ =

∫X δU τ t =

∫δU

Pt t

δU Ox L θ r r θ

δJ =

∫ (∂L

∂βδβ +

∂L

∂θδθ

)t

δβ =

(δU)

t !

" # ∫P δβ t = −

∫δU

Pt t = −δJ $

% δJ $

∂L

∂β= −P ;

∂L

∂θ= 0 &

' (L/β) () θ % β

Lβ =

∂L

∂β+

∂L

∂θ· θ

β *

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&

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θ r F (θ, r)

J =

∫[L+ F (θ, r)] t !

"

∂(L+ F )

∂θ= 0 #!

∂(L+ F )

∂r= 0 $!

% r θ r = bθm &r θ & F θ #! '(!

L =1

bγ2θmf

γ

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∂L

∂θ=

θf ′ −mf

bγ2θm+1'!

) γ = θ #! $! '$! θ/γ = 1!

Fθ =

(3m+ 2)a

3bθm+3!

* F = − (3m+ 2)a

(3m+ 6)bθm+2!

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F =a

3bθ(!

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L =1

γ2rf

γ

);

∂L

∂θ=

f ′

γ2r;

∂L

∂r= − f

γ2r2,!

#! $! - γ = θ r = bθm

∂F

∂r=

a

b2θ2m+2;

∂F

∂θ=

2

3

a

bθm+3.!

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21

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x− βt = x− vxt ; r′2 = γ2(x− vxt)2 + y2 + z2

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