L’éther existe, le vide n’existe pas.

On nous dit que l’éther n’existe pas, et on appelle le « vide » de différentes façons pour en décrire les propriétés (les propriétés de « rien » ?) : vide quantique, espace-temps, champ de Higgs etc…

La mystérieuse disparition de l’éther au 20ème siècle

(Je reprends en partie l’historique que j’ai déjà écrit dans l’article Le champ éthérique du vide.)

Officiellement on nous raconte que l’inexistence de l’éther est admise (hum) par les physiciens, en se basant sur deux choses :
1) la relativité d’Einstein
2) les expériences de Michelson et Morley.

Revenons sur ces facettes de l’histoire, qui ne sont que la partie immergée juste en dessous de la surface émergée mensongère.

Rappelons tout d’abord que la relativité restreinte est basée sur un principe de relativité qui peut s’énoncer ainsi :

« les lois de la physique sont les mêmes pour tous. »

Que sont les lois de la physique ? Il y en avait deux fondamentales à l’époque : la théorie dynamique de Newton et l’électromagnétisme de Maxwell.

Einstein a choisi les équations de Maxwell qui décrivent l’électromagnétisme. Celles-ci venaient d’être découvertes. En combinant ces équations on obtenait l’équation d’une onde transverse, générée par tout mouvement de charge. Les équations prédisent une vitesse pour cette onde, qui dépend de plusieurs propriétés du vide (encore des propriété du « rien » qu’on n’a pas le droit d’appeler éther) : permittivité (diélectrique) du vide et la perméabilité (magnétique) du vide.
La valeur obtenue correspondait à la vitesse de la lumière, ce qui a permis d’en déduire que la lumière est cette onde électromagnétique obtenue par les équations.

Notez que si la relativité ainsi établie, basée sur les équations de Maxwell, s’était révélée fausse, on aurait pu continuer d’affirmer que le principe de relativité était correct. On aurait dit que Maxwell avait tort et que Newton avait raison. L’histoire est toujours gagnante.

Bien. Si les lois de la physique sont les mêmes pour tous, cela signifie que les équations de Maxwell sont identiques pour deux observateurs se déplaçant l’un par rapport à l’autre. La vitesse de la lumière doit être la même, qu’on soit immobile, qu’on s’approche ou qu’on s’éloigne du rayon de lumière.

Je ne vais pas répéter l’histoire bien connue de la relativité et ce que ça implique. Demandez au beau parleur chevelu de l’astrophysique ou à Etienne Klein.

Pourquoi la relativité (restreinte) a-t-elle laissé penser qu’il n’existait pas d’éther ? Pour le comprendre il faut revenir à ce qu’avait publié Maxwell, et ce qu’il concluait de ses 800 pages que personne ne lit :

« Par conséquent, toutes ces théories conduisent à la conception d’un médium où la propagation se produit. Et si l’on admet ce médium comme une hypothèse, je pense qu’il devrait occuper une part prépondérante dans nos investigations »
(James Clerck Maxwell, « Traité d’électricité et de magnétisme », 1873)

Autrement dit, la lumière est quelque chose qui vibre, et cette chose ne doit pas être rien. Ce médium était aussi appelé « éther luminifère ».

Si effectivement ce médium existe, on pourrait prouver son existence en mesurant notre vitesse par rapport à lui. C’est l’hypothèse des expériences de Michelson et Morley. Souvent on en parle comme une vérification de la relativité restreinte. Les résultats de la première expérience de Michelson-Morley ont été publiés en 1887. La relativité restreinte a été publiée en 1905.

Ils ont mis au point un grand interféromètre, qui permet en principe de détecter d’infimes différences de vitesse de la lumière dans différentes directions. Normalement, puisque la Terre se déplace (en est-on certains?) dans l’espace, elle se déplace donc dans l’éther. On devrait pouvoir détecter un mouvement absolu par rapport à l’éther. Mais on n’en trouve pas.

Conclusion historique : l’éther n’existe pas, puisqu’on ne détecte pas de déplacement par rapport à lui.

Plutôt que d’écouter les perroquets, revenons aux sources. Que disaient Michelson et Morley dans leur publication ?

« premièrement, l’éther est supposé être au repos sauf à l’intérieur des milieux transparents , où deuxièmement, il est supposé se déplacer avec une vitesse inférieure à la vitesse du milieu. »

« Si la terre était un corps transparent, on concéderait peut-être, à la lumière des expériences que nous venons de citer, que l’éther intermoléculaire était en repos dans l’espace, malgré le mouvement de la terre dans son orbite ; mais nous n’avons pas le droit d’étendre la conclusion de ces expériences aux corps opaques. Mais il ne fait guère de doute que l’éther peut passer et passe à travers les métaux. «

« En déduisant la formule de la quantité à mesurer, l’effet du mouvement de la terre à travers l’éther sur le trajet du rayon perpendiculaire à ce mouvement a été négligé. »

Ce qu’on constate c’est que l’expérience n’avait pas pour objectif de prouver l’inexistence ou l’existence de l’éther, mais d’en mesurer des propriétés afin de mieux le caractériser. Par ailleurs j’ajoute que d’autres expériences effectuées un peu plus tard montrent une variation de la vitesse de la lumière par rapport à une rotation. Etrange que personne n’en parle jamais… demandez encore au chevelu ! J’en reparle plus bas.

Entre temps, Einstein a élaboré la relativité générale. Certains ont sauté sur l’occasion : pour faire oublier l’éther il suffit de lui donner un autre nom. Genre « espace-temps », un truc abstrait qui ne donne pas trop envie de s’y plonger, mais qui est une substance avec des propriétés, une énergie, une courbure etc..

Einstein (1920): « un espace sans éther est inconcevable »

Quelques années plus tard, Einstein revient sur l’idée. Il déclare lors de son discours d’investiture à l’université de Leyde le 17 octobre 1920 :

« En résumant, nous pouvons dire : d’après la théorie de la relativité générale, l’espace est doué de propriétés physiques ; dans ce sens, par conséquent un éther existe. Selon la théorie de la relativité générale, un espace sans éther est inconcevable, car non seulement la propagation de la lumière y serait impossible, mais il n’y aurait même aucune possibilité d’existence pour les règles et les horloges et par conséquent aussi pour les distances spatio-temporelles dans le sens de la physique. Cet éther ne doit cependant pas être conçu comme étant doué de la propriété qui caractérise les milieux pondérables, c’est-à-dire comme constitué de parties pouvant être suivies dans le temps : la notion de mouvement ne doit pas lui être appliquée. » (Albert Einstein, 1920)

Einstein a ainsi compris que quelque chose qui n’est pas rien, qui a des propriétés physiques, qu’on peut caractériser, et enfin qui est nécessaire conceptuellement, emplit l’espace que nous appelons vide. Cette chose, ou substance, a des propriétés particulières. Il ne s’agit pas de la rejeter parce que ses propriétés sont spéciales, il faut au contraire l’étudier davantage.

En 1904, Michelson suggère un procédé expérimental afin de découvrir si la rotation de la Terre a un effet sur le parcours de la lumière à proximité de la Terre. L’expérience vise à caractériser la nature de l’éther luminifère et de la relativité restreinte, notamment en entrant en possible contradiction avec l’hypothèse de l’entraînement de l’éther « Selon les auteurs, elle est compatible à la fois avec le concept d’un éther stationnaire et la relativité restreinte. » (https://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_Michelson-Gale-Pearson). Les résultats de l’expérience sont publiés en 1925 par Michelson et Gale dans The Astrophysical Journal.

En 1986 un article de E.W. Silvertooth est paru dans le journal Nature « Experimental detection of the ether« . Il s’agit d’une expérience financé par Air Force Systems Command, Rome Air Development Center, Griffiss AFB, et la Defense Advanced Research Projects Agency.
Cette expérience est l’équivalent de celle de Michelson-Morley effectuée avec une plus grande précision, dans le but de mesurer un mouvement relatif par rapport à l’éther grâce à des faisceaux optiques. La conclusion de l’auteur est que l’éther existe.
Cependant des analyses plus poussées de l’interprétation de ce genre d’expériences ont été effectuées ensuite, indiquant qu’elle ne permettent pas de différencier les résultats de la relativité restreinte avec celle de de la théorie de l’éther de Lorentz.

Contrairement à ce que dit Wikipédia (avec « réf nécessaire ») l’éther n’est pas une idée unanimement rejetée par les physiciens, qui je le rappelle au passage n’ont pas à adhérer en principe à une pensée unique et n’ont donc pas tous les mêmes théories sur tout (même si on est de nouveau en période d’inquisition).

Il est possible de trouver des publications scientifiques tout au long du 20ème siècle parlant d’éther. Les gens publient sur rien ? Réponds Wikipédia !

Un exemple récent, Détection de l’éther à l’aide du système de positionnement global (2021) :

« Dans cet article, les dernières preuves de l’existence d’un éther cosmique obtenues à l’aide de la technologie moderne sont passées en revue. Les horloges synchronisées du GPS sont appliquées à la recherche de la dérive de l’éther par mesure directe des temps de parcours de la lumière dans le sens Est-Ouest. Cette méthode révèle que la lumière se déplace plus rapidement vers l’Ouest que vers l’Est et indique donc l’existence d’un éther lié à la Terre que nous identifions comme le cadre inertiel centré sur la Terre (ECI) pour la transmission de la lumière. » https://www.researchgate.net/publication/350715004_Detection_of_the_Ether_Using_the_Global_Positioning_System

On en revient toujours à des mesures de vitesse de la lumière, ce qui suppose que les équations de Maxwell sont exactes. L’équivalence entre le mouvement par rapport à la lumière et par rapport à l’éther, si ce dernier mouvement a du sens (car l’éther n’a pas de parties qui le constitue et donc n’a pas de position par rapport à la matière), sont encore à discuter.

Le retour de l’éther

« S’il est bien clair que la physique n’a définitivement plus besoin du concept d’éther, le mot et l’idée sont maintenant employés en heroic fantasy. » (Wikipédia)

C’est surprenant comme le mot « éther » a été banni du langage scientifique. J’ai expliqué comment cela s’est historiquement produit sur la base de la relativité restreinte et du résultat d’une expérience de Michelson-Morley. Sauf que cette expérience peut aussi s’interpréter avec l’existence de l’éther, à condition de lui donner les bonnes propriétés, et qu’on a évité de parler d’une autre série d’expériences qui n’allaient pas dans le même sens. Albert Einstein a déclaré lui-même : « Selon la théorie de la relativité générale, un espace sans éther serait impensable ». Mais c’était trop tard, les physiciens avaient interdit le mot éther.

En 2021 on peut encore lire dans la vulgarisation des inepties telles que : « Les propriétés et contradictions de la lumière ont permis d’en apprendre un peu plus sur ce qu’est le vide. Albert Einstein comprit ainsi que l’éther, cette notion datant de la Grèce antique, n’existait pas. » https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/physique-quest-ce-vide-1506/page/5/

C’est quoi le vide pour les physiciens ? Nous avons actuellement deux théories acceptables qui décrivent chacune une partie de la réalité.

Dans la relativité générale, le vide est remplacé par « espace-temps ». On ne s’intéresse pas à la nature de sa substance, mais uniquement à ses propriétés métriques de distance et de durée, ainsi que de courbure. Il doit pourtant bien exister une substance qui a ces propriétés et qui est courbée. La matière courbe cette chose, on nous montre de jolis dessins avec un quadrillage déformé. On nous dit que c’est comme des billes sur un drap, sauf que le drap est un volume en trois dimensions, qu’il est déformé dans ces dimensions mais aussi dans sa dimension de temps, et qu’en réalité ce drap est composé d’aucune substance, il n’y a pas de drap mais uniquement les déformations du drap…

Honte à celui qui prononce « éther », mais gloire à celui qui parle d’un rien mathématique constitué de longueurs et de durées tordues.

Pour la théorie quantique, on parle naturellement de « vide quantique ». Le vide quantique est une matière où il n’y a pas de particules clairement différenciées. C’est un mélange de toutes les particules, existant durant un court laps de temps. De ce fait on les appelle « virtuelles », encore un terme qui provoque la confusion avec « qui n’existent pas ». Si elles n’existent pas, on peut faire en sorte qu’elles existent encore moins et que cela provoque une force mesurable, comme l’effet Casimir. Une force exercée par quelque chose qui n’existe pas est moins choquant que de prononcer éther.

Par ailleurs, n’oublions pas que la matière est constituée principalement de vide.

Il y a 15 ans je travaillais dans les collisions d’ions lourds, comme ALICE au CERN. Un jour j’avais entendu une phrase pour expliquer la différence entre ce type d’expériences et celles de collisions de particules légères : avec les collisions d’ions lourds on étudie la matière dense, alors qu’avec les collisions de particules on étudie le vide. En effet, lors de collisions de protons ou d’électrons, la masse n’est qu’une infime partie de l’énergie. La collision fait littéralement disparaître les particules pendant un bref instant il n’y a plus de du vide et de l’énergie. Le vide va ensuite retourner à son état de moindre énergie, en matérialisant des particules nouvelles. Plus l’énergie est élevée plus on aura des chances de produire des particules lourdes. C’est ainsi qu’on procède pour découvrir les particules du modèle standard, dont la plus lourde est le boson de Higgs, qui pèse autant que 245000 électrons.

Ce qui permet désormais de dire qu’à une certaine énergie le vide est décrit par un champ de Higgs.

En physique le vide n’est pas vide du tout et il a des propriétés physiques (métrique, permittivité électrique, énergie, etc.). On a donc parfaitement le droit de nommer cette substance, par un mot qui évite de lui donner une propriété qu’il n’a pas : être vide.

Et si on osait revenir au terme d’éther au lieu de vide, d’espace-temps, de vide quantique ou de champ de Higgs ? Pourquoi ce mot fait autant peur ? Plus peur que « matière noire » et « énergie noire », des substances admises par la vulgarisation alors qu’on ne les a jamais observées et qui n’existent qu’en théorie pour pouvoir continuer d’affirmer que la relativité générale est correcte à condition de supposer que 95 % de la matière est sous ces formes inconnues invisibles ?

J’affirme donc que l’éther existe. Si ça vous pose un problème, allez voir un psy.