Einstein's dream of a unified field theory accomplished?
Le rêve d'Einstein d'une théorie unifiée des champs réalisé ?
Par Jussi Lindgren
Andras Kovacs, Jussi Lindgren et Jukka Liukkonen. Crédit : Jukka Liukkonen
À la fin du XXe siècle, la théorie des cordes a été présentée comme une théorie unificatrice des fondements de la physique. Cependant, elle n'a pas répondu aux attentes. C'est pourquoi nous pensons que la communauté scientifique doit reconsidérer ce qui constitue les forces et les particules élémentaires.
Depuis les débuts de la relativité générale, d'éminents physiciens, comme Albert Einstein et Erwin Schrödinger, ont tenté d'unifier la théorie de la gravitation et de l'électromagnétisme. De nombreuses tentatives ont été menées au XXe siècle, notamment par Hermann Weyl.
Enfin, il semble que nous ayons trouvé un cadre unifié pour intégrer la théorie de l'électricité et du magnétisme au sein d'une théorie purement géométrique. Cela signifie que les forces électromagnétiques et gravitationnelles sont toutes deux des manifestations d'ondulations et de courbures dans la géométrie de l'espace-temps.
Rêves d'une théorie du champ unifié
Einstein avait pour objectif d'expliquer l'électromagnétisme comme une propriété géométrique de l'espace-temps à quatre dimensions. Il poursuivit ce travail jusqu'à sa mort en 1955. Il ne fut pas achevé. Arthur Eddington, Theodor Kaluza et d'autres ont également avancé leurs théories sur l'unification de la gravité et de l'électromagnétisme, mais aucune de ces théories n'a été universellement acceptée.
Schrödinger, le père de la mécanique quantique, a proposé sa théorie du champ unifié dans les années 1940, mais sans succès complet. De nombreuses approches différentes ont été proposées, notamment des théories à cinq dimensions et des théories basées sur des métriques asymétriques.
Une nouvelle perspective, de nouvelles équations de Maxwell non linéaires
Dans notre approche, la charge et les courants électriques, ainsi que les forces électromagnétiques, sont considérés comme des propriétés purement géométriques et immanentes de l'espace-temps lui-même, et non comme des objets externes. Cette approche a été soutenue par le regretté physicien John Wheeler, dans sa vision de la géométrodynamique. Il s'avère que le potentiel électromagnétique quadridimensionnel est en réalité un élément constitutif du tenseur métrique de l'espace-temps.
En utilisant une approche issue du calcul des variations, nous avons proposé une formulation géométrique esthétiquement attrayante de l'électromagnétisme. Lorsque la variation du tenseur métrique est optimisée par des dérivées fonctionnelles, les conditions d'optimalité nécessaires produisent une nouvelle généralisation non linéaire des équations de Maxwell. Nos travaux sont publiés dans le Journal of Physics : Conference Series.
Dans la théorie classique de l'électromagnétisme, les équations de Maxwell régissant les champs électriques et magnétiques sont des équations aux dérivées partielles linéaires. Dans notre approche, les métriques optimales doivent être harmoniques, ce qui donne des équations de champ non linéaires pour les potentiels électromagnétiques et les équations de Maxwell comme cas linéaire particulier. Les équations de champ donnent alors la dynamique correcte du champ électromagnétique.
Courriel
Une généralisation de la géométrie résout l'énigme
Lorsqu'Albert Einstein a formulé sa théorie de la gravité, il a utilisé des mathématiques appelées géométrie différentielle pseudo-riemannienne. Nos recherches ont montré que la géométrie pseudo-riemannienne n'est pas suffisamment générale pour une théorie purement géométrique de l'électromagnétisme. Une géométrie différentielle plus générale était nécessaire.
Une géométrie purement locale a été inventée en 1918 par le célèbre mathématicien allemand Weyl. Nous avons repris les idées de Weyl et les avons combinées à nos recherches antérieures sur le sujet, et l'énigme s'est révélée à nous. Dans une géométrie de Weyl, les longueurs sont des propriétés locales de l'espace-temps, ce qui est conforme aux principes de la relativité.
Nous avons découvert que la géométrie de Weyl nous permettait d'examiner la compression locale de l'espace-temps. Nos recherches, utilisant l'algèbre géométrique, produisent les mêmes résultats. L'algèbre géométrique et la géométrie de Weyl semblent donc être tout aussi utiles pour formuler une théorie géométrique de l'électromagnétisme.
La charge électrique comme compression locale de l'espace-temps
Nous avons découvert qu'en plus des nouvelles équations de champ non linéaires, la charge électrique est liée à la divergence ou à la compression locale de l'espace-temps. La charge est donc un champ, qui possède ses propres lois de mouvement.
La loi de Lorentz, bien connue, régissant les forces sur les particules chargées, est démontrée comme condition pour que la particule test se déplace sur des géodésiques, tout comme en relativité générale. Cette caractéristique complète la description géométrique de l'électromagnétisme.
Conclusions
Nos résultats indiquent que la lumière et l'ensemble du rayonnement électromagnétique sont en réalité des oscillations de l'espace-temps lui-même. Si l'on se réfère aux anciennes théories de l'éther, il semble qu'Einstein ait eu raison lorsqu'il a conclu que l'éther est l'espace-temps. La charge électrique est une compression locale de l'espace-temps et les forces exercées sur les charges électriques correspondent au mouvement sur les plus courts chemins, c'est-à-dire sur les géodésiques.
Nous pensons qu'une théorie géométrique de l'électromagnétisme suffisamment complète est désormais disponible pour des recherches ultérieures. De plus, l'hypothèse de fluctuations de l'espace-temps dans le tenseur métrique aux échelles de Planck conduit à des fluctuations aléatoires du champ électromagnétique dans le vide.
Le modèle prédit des fluctuations aléatoires du champ électromagnétique aux échelles de Planck et donc une création et une annihilation aléatoires de charges à cette échelle, dues à la divergence covariante aléatoire du quadruple potentiel électromagnétique. Enfin, notre théorie prédit des forces agissant sur les charges même en l'absence de champ électromagnétique, c'est-à-dire qu'elle explique et prédit l'effet Aharonov-Bohm.
Cet article fait partie de Science X Dialog, où les chercheurs peuvent présenter les résultats de leurs articles de recherche publiés. Consultez cette page pour en savoir plus sur Science X Dialog et comment y participer.
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
Plus d'informations : Jussi Lindgren et al., Electromagnetism as a purity geometric theory, Journal of Physics : Conference Series (2025). DOI : 10.1088/1742-6596/2987/1/012001
Jussi Lindgren travaille au ministère des Finances finlandais et est titulaire d'un doctorat en mathématiques appliquées de l'Université Aalto.
Andras Kovacs travaille pour la start-up ExaFuse, où il exerce des fonctions de recherche énergétique en physique appliquée. Il a étudié la physique à l'Université Columbia.
Jukka Liukkonen est titulaire d'un doctorat en physique appliquée et travaille à temps plein à l'Autorité de sûreté nucléaire et radiologique (STUK), à Vantaa, en Finlande.
XXXXXXXXXXXXXXXX
RESUME
le rêve d'Einstein d'une théorie unifiée des champs est-il devenu réalité ?
À la fin du XXe siècle, la théorie des cordes a été présentée comme une théorie unificatrice des fondements de la physique. Cependant, elle n'a pas répondu aux attentes. C'est pourquoi nous pensons que la communauté scientifique doit reconsidérer ce qui constitue les forces et les particules élémentaire
XXXXXXXXXXXXXXX
COMMENTAIRES
BRA VO !!!!!
C 'est un des plus interessants travaux de l année ! Ma is j a ttends la suite a savoir leur opinion sur la matière noire et la force noire
XXXXXXXXXXXX
More information: Jussi Lindgren et al, Electromagnetism as a purely geometric theory, Journal of Physics: Conference Series (2025). DOI: 10.1088/1742-6596/2987/1/012001
Jussi Lindgren works at the Ministry of Finance Finland, and he holds a D.Sc. degree from Aalto University in applied mathematics.
Andras Kovacs works at the ExaFuse start-up company, in applied physics based energy research role. He studied physics at Columbia University.
Jukka Liukkonen holds a PhD in applied physics, and he works full-time at Nuclear and Radiation Safety Authority, STUK, Vantaa, Finland.
Explore further
Electromagnetism is a property of spacetime itself, study finds
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire