Au cours de la dernière partie du 20e siècle, la théorie des cordes a été présentée comme une théorie unificatrice des fondations de la physique. La théorie des cordes n'a cependant pas répondu aux attentes. C'est pourquoi nous sommes d'avis que la communauté scientifique doit reconsidérer ce qui comprend les forces élémentaires et les particules.
Depuis les premiers jours de la relativité générale, les physiciens de premier plan, comme Albert Einstein et Erwin Schrödinger, ont tenté d'unifier la théorie de la gravitation et de l'électromagnétisme. De nombreuses tentatives ont été faites au cours du 20e siècle, y compris par Hermann Weyl.
Enfin, il semble que nous ayons trouvé un cadre unifié pour s'adapter à 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 des ondulations et des courbures dans la géométrie de l'espace-temps.
Rêves d'une théorie du champ unifié
L'objectif d'Einstein était d'expliquer l'électromagnétisme comme une propriété géométrique de l'espace-temps à quatre dimensions. Il a poursuivi ce travail jusqu'à sa mort en 1955. Le travail n'a pas été achevé. Arthur Eddington, Theodor Kaluza et d'autres ont également mis en avant leurs théories sur la façon d'unifier la gravité et l'électromagnétisme, mais aucune de ces théories n'a été universellement acceptée.
Schrödinger, le père de la mécanique quantique, a mis en avant sa théorie unifiée sur le terrain dans les années 40, mais sans succès. De nombreuses approches différentes ont été proposées, notamment des théories et des théories à cinq dimensions basées sur des mesures asymétriques.
Une nouvelle perspective, les nouvelles équations de Maxwell non linéaires
Dans notre approche, la charge électrique et les courants électriques, ainsi que les forces électromagnétiques, sont considérées comme des propriétés purement géométriques et immanentes de l'espace-temps elle-même, et non comme des objets externes. Cette approche a été soutenue par feu le physicien John Wheeler, dans sa vision de la géométrodynamique. Il s'avère que le potentiel électromagnétique à quatre dimensions est vraiment un élément constitutif du tenseur métrique de l'espace-temps.
En utilisant une approche du calcul des variations, nous avons proposé une formulation géométrique esthétiquement attrayante de l'électromagnétisme. Lorsque la variation du tenseur métrique est optimisée à l'aide de dérivés fonctionnels, les conditions d'optimalité nécessaires donnent une nouvelle généralisation non linéaire des équations de Maxwell. Notre travail est publié dans le Journal of Physics: Série de conférences.
Dans la théorie classique de l'électromagnétisme, les équations de Maxwell régissant les champs électriques et magnétiques sont des équations différentielles partielles linéaires. Dans notre approche, des mesures optimales doivent être harmoniques, ce qui donne des équations de champ non linéaires pour les potentiels électromagnétiques et les équations de Maxwell en tant que cas linéaire spécial. Les équations de champ donnent ensuite la dynamique correcte pour le champ électromagnétique.
Une généralisation de la géométrie résout l'énigme
Quand Albert Einstein a formulé sa théorie de la gravité, il a utilisé des mathématiques connues sous le nom de géométrie différentielle pseudo-riiennienne. Nous avons constaté dans nos recherches que la géométrie pseudo-riiennienne 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 pris les idées de Weyl et les avons combinées avec nos recherches antérieures sur ce sujet, et le puzzle semblait nous s'ouvrir. Dans une géométrie de Weyl, les longueurs sont des propriétés locales de l'espace-temps, il est donc conforme aux principes de la théorie de la relativité.
Nous avons découvert que la géométrie de Weyl nous a permis d'inspecter la compression locale de l'espace-temps. Les mêmes résultats sont produits dans nos recherches en utilisant la soi-disant algèbre géométrique. L'algèbre géométrique et la géométrie de Weyl semblent donc également utilisables pour formuler une théorie géométrique de l'électromagnétisme.
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 locale ou à la compression de l'espace-temps. L'accusation est donc un domaine, qui a ses propres lois de mouvement.
La loi familière de la force de la force Lorentz régissant les forces sur les particules chargées est une condition pour que la particule d'essai se déplace sur la géodésie, tout comme dans la relativité générale. Cette fonctionnalité complète la description géométrique de l'électromagnétisme.
Conclusions
Nos résultats indiquent que la lumière et tous les rayonnements électromagnétiques sont vraiment des oscillations de l'espace-temps lui-même. En termes de théories plus anciennes 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 sur les charges électriques correspondent au mouvement sur les chemins les plus courts, c'est-à-dire sur la géodésie.
Nous pensons qu'une théorie géométrique suffisamment complète de l'électromagnétisme est désormais disponible pour de nouvelles recherches. De plus, la supposition des fluctuations d'espace-temps dans le tenseur métrique à l'échelle de Planck conduit à un champ électromagnétique fluctuant aléatoire dans le vide.
Le modèle prédit des fluctuations aléatoires du champ électromagnétique aux échelles de Planck et donc de la création et de l'annihilation de charge à l'échelle de Planck en raison de la divergence covariante aléatoire du potentiel électromagnétique à quatre potentiels. Enfin, notre théorie prédit « les forces » agissant sur des charges même sans champ électromagnétique, c'est-à-dire qu'il explique et prédit l'effet Aharonov-Bohm.
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Andras Kovacs travaille dans l'ExAfuse Start-up, dans le rôle de recherche sur l'énergie basée sur la physique appliquée. Il a étudié la physique à l'Université Columbia.
Jukka Liukkonen est titulaire d'un doctorat en physique appliquée, et il travaille à plein temps à la Nuclear and Radiation Safety Authority, Stuk, Vantaa, Finlande.
