Le Champ

[Ase]

Dans "Timée" (35 à 56) Platon utilise "khôra" pour définir la "matière" que Luc Brisson ("Le même et l'autre dans la structure ontologique du Timée", Paris, 1974) traduit par le mot "milieu spatial" car il définit à la fois ce en quoi les choses se trouve et ce de quoi elles sont faites.

Il s'agit de James Clark Maxwell, mathematicien, anglais, 1831- 1879 qui as introduit la notion de champ en l'an 1862.
On lui doit les notations tel que le rotationnel, la divergence, nabla, le laplacien.
Il me semble que l'operateur nabla vient du grec, mais j'ai trouvé des sites ou il est parlé de l'hebreu "nebel" qui signifie harpe. Je ne sais pas. Si quelqu'un veut bien verifier ?



En introduisant cette notion de champ, donc d'un nouveau modele de la nature sans mecanique, on disait alors adieu au modele des fluides électriques dans l'éther.

Avant lui, un danois en 1820, Hans Christian Oersted place une boussole sous un fil de platine relié aux bornes d'une pile. Quand il place le fil parallèlement à l'aiguille, celle-ci pivote comme sous l'effet d'un autre aimant.
---> Electricité et magnétisme sont donc liés.

Peu convaincu, Faraday étudie à son tour l'effet magnétique des courants électriques. Il pressent une action circulaire en référence aux tracés imprimés par tout aimant dans la limaille de fer. La limaille s'aligne le long de courbes qui relient les deux pôles de l'aimant. Faraday postule que ces " lignes de force " existent en l'absence de limaille ce qui amènera à la notion de champ. Un champ a une action caractéristique de l'objet qui le crée. Il agit dans l'espace de manière telle qu'un autre objet placé dans ce champ sera soumis à l'action d'une force.

Lors d'une lettre a Faraday le 9 novembre 1857, il lui dit:
"Le champ disait-il crée une toile à travers tout le ciel"
---> Ce champ est infini et omnipresent, il permet de décrire l'espace et de comprendre l'interaction entre les corps.Un nom donné a Dieu en 1862 !

La notion de force avait deja été introduite par Newton.
La force ou précisement le vecteur force, donc son sens, sa norme, sa direction dans l'espace ne depent plus de celui-ci, mais depent uniquement du temps.
En dehors du champ la force n'a aucun effet. C'est la raison pour laquelle en dehors du champ électromagnétique d'une station de radiodiffusion, on ne capte plus du tout ses émissions. Il n'y a pas de propagation.

Cette propriété permit à Maxwell de prédire l'existence des ondes (électromagnétiques). Malheureusement pour lui, il mourut en 1879, avant qu'il ait eu le temps de détecter expérimentalement les premières ondes électromagnétiques.

Maxwell décrit sous forme de lois la structure du champ électromagnétique.
Ses équations impliquent l'existence des ondes dont les propriétés lui semblent similaires à celles de la lumière, seule la longueur d'onde les différencie. Sa théorie impliquant une limitation de la vitesse de propagation des ondes, concept qui est relativiste donc revolutionnaire pour l'epoque.


Aujourd'hui le champ est vu comme etant une perturbation dans l'espace, Il s'agit en quelque sorte d'une fonction de l'espace. Un milieu dans lequel se propage les ondes.

Maxwell y vit une réalité, les vecteurs orientés dans l’espace représentant des choses réelles, des champs électriques et magnétiques oscillant à diverses fréquences et parfois polarisés. De nos jours on explique l'existence des particules chargées comme étant une région du champ électromagnétique à l'intérieur duquel la force est tellement élevée que l'énergie est concentrée dans un tout petit espace dont les limites s'estompent. On observe des traces energetiques mais non les particules en Soi. Cette énergie se propage dans l'espace sans support.


En 1887 le physicien allemand Heinrich Hertz améliora la définition du champ. Les termes "magnétiques" et "électriques" pouvant être échangés ils produisaient les mêmes effets
---> il le nomma "champ électromagnétique".
Il démontra son indépendance des lois de la mécanique, privant virtuellement l'éther de son principal effet. C'est à ce point de l'histoire que le champ devint synonyme d'énergie. Nous savons qu'en interrompant brusquement un champ électrique (mais aussi magnétique), il se produit une étincelle.
---> Cela signifie que le champ contenait de l'énergie.
Cette découverte a des implications fondamentales dans la loi de conservation de l'énergie.

La théorie de Maxwell est d'autant plus novatrice et fascinante qu'il ne s'agit plus d'une géométrie de position. La mécanique classique ne considérait que la position respective des corps pour décrire leurs interactions. Cette description se formule en terme d'intégrale, de sommation entre masses ponctuelles. On ignore tout ce qui se passe entre les corps, dans l'espace. Pour Maxwell, les vecteurs qui déterminent la position des corps et leurs interactions dépendent de tous les points de l'espace voisin. C'est une description continue, différentielle qui fait jouer à chaque point de l'espace un rôle d'indicateur de sa métrique. On ne parle plus de ligne droite joignant les corps, mais plutôt des lignes de forces du champ.


Maxwell démontre les propriétés des champs électriques et magnétiques et la façon de les détecter.

Le "champ magnétique" c'est l'espace modifié par la présence des lignes de champ magnétique : si une barre magnétique est placée dans un champ magnétique, elle subira des forces magnétiques mais le champ existe même lorsque l'aimant est absent.

Le "champ électrique" est l'espace dans lequel des forces électriques peuvent se faire sentir : par exemple entre deux objets métalliques chargés (+) et (-) par une pile

Le champ est tres important pour la physique "moderne".
La théorie de l'electromagnétisme, les théories de la physique quantique et de la relativité qui l'encadre font abondamment usage du concept de champ.

C'est a partir de ce moment la que notre vision du monde a changé, le monde ne serait plus mecanique comme il l'a été.
Les points materiels disparaissaient petit a petit, pour laisser la place a des champs continus et ceci sans explication mecanique. C'etait là la fin d'un monde, la fin d'un reve, d'une passion.

Depuis Newton, comment deux corps celestes peuvent-ils agir par gravité l'un sur l'autre a travers l'espace qui les separe ? De meme pour les charges electriques ? L'iddée d'un milieu : l'"ether" ou les ondes gravitationnelles, les ondes sonores, les ondes electromagnetiques vit sa fin.
Il se revela que cet ether, en tant que milieu materiel, alliait une extreme fluidité, de façon a penetrer les corps materiels et une extreme rigidité, de façon a transmettre les actions avec une tres grande rapidité.
Aucun modèle mecanique satisfaisant de l'ether ne put etre construit.

Un nouveau dieu etait né: le Champ.

Le mouvement des corps relatifs fut par la suite conforté par la mise au point d'un formalisme mathematique necessaier et indispensable a la description de la dynamique des champs en termes d'equations aux dérrivés partielles.
La relativité d'Einstein trouve alors sa source, la structure de l'espace temps doit etre coherente avec la theorie du champ electromagnetique.
Puis vint le massacre de la physique quantique qui detruisant le principe de coherence fit un adieu a la description du bon sens, en y installant la dualité ondes-corpuscules et en invantant un nouveau Dieu adoré le quanton dévelloppé grace a une theorie des champs complexe. Il s'agira là pour les mathematiciens d'une reincarnation quantique et non plus d'un simple depassement. Un Adieu au Bon sens et un bonjour a l'escroquerie intellectuelle. Grace a ces jolis formalismes mathematiques on denombre des centaines de particules et lorsqu'on ne trouve pas de solutions a un probleme, on en invente encore et encore et encore........
Vive la Republique !

Jean Michel Besnier avait dit un jour: "Si la Science tel qu'elle est enseignée a l'université decourage le sens commun, c'est sans doute par ce qu'elle interdit la communication entre les disciplines ou, si l'on prefere, la libre circulation des idées."

Peut-etre que notre conception de ce monde est a revoir ?
j'aimerais bien moi ...


Pour resumer, de nos jours deux conceptions (modeles) regnent, a savoir:
- la representation vectorielle: c'est un ensemble ou les objets mathematique a l'interieur sont des droites.
---> ca a donné naissance a la notion de champ vectoriel.

- la representation scalaire: c'est un ensemble ou les objets mathematique a l'interieur sont des points.
---> ca a donné naissance a la notion de champ scalaire

Une image vous permettant de comprendre:


Lorsqu'on Observe la Nature, on observe que la droite et le point n'existent pas. Ou observez vous une droite et des points dans la nature ?
Ce qui existe c'est une representation mathematique de cela, faite par la main de l'homme durement et simplement.

Un troisieme objet est quand meme utilisé par les physiciens et les mathematiciens, qui est le Tenseur.
---> ce qui donne naissance aux champs tensoriels
Un tenseur est un objet mathematique qui decrit des surfaces de rotations, c'est l'ensemble de toutes les rotations vectorielles.
Ce qui a d'interressant est que cet objet se rapproche beaucoup plus de la Nature, en effet les rotations, les cycles, on en observe pas mal dans la Nature.
On aurait tendance a se dire, tiens donc, peut-etre que la Nature obeit a des Lois Physiques regit par les Tenseurs ?


J'ai fait cet article pour vous permettre de connaitre les mathematiques sous un autre aspect, celui de la confrontation au réel.
Les mathematiques actuelles de ce dernier siecle sont un outil de prevision, ce qui fait que il n'y a aucune raison de les mettre sur un pied estal.
Elles peuvent décrire des espaces a 1000 dimensions, comme de deux dimensions.
Generalement tres compliqués et tres abstraites ils deroutent les lecteurs de publications et les amateurs. Lorsqu'on sait les manier, c'est comme si vous jouiez aux voitures ou a la barbie quand vous étiez petits.
L'exemple du champ en physique actuellement est tres importante, car on se base sur son existence pour decrire les phenomènes.
Je finirait par les propos tres poétiques de Maxwell lorsqu'il disait "le champ est un ébranlement de la Matière"

Maintenant, je vous pose une question:
Et si le Champ n'existait pas ? Auriez vous une representation plus mecanique de la réalité ?
Jusqu'a la fin de sa Vie, Einstein a défendu l'idée d'un milieu de pression, peut-etre qu'il eut raison et que cette idée, nous ne l'avons pas assez recherché et exploité. Cet idée permettrait de compendre l'Univers comme etant mecanique et non comme le monde le suppose de nos jours.

Bien a vous.
Lapinmexicain