LA  LUMIÈRE

 L'électron situé à droite décrit une trajectoire circulaire d'à peine un quart d'onde de rayon.

Alors il se produit des interférences constructives et destructives avec les ondes du proton, qui est à gauche.

C'est suffisant pour induire des ondulations dans le rayonnement, et de puissantes pulsations transversales.

Très clairement, ce phénomène explique la lumière, et sa polarisation.

Voyez aussi cette animation .AVI que j'ai pu réaliser grâce au nouveau langage de programmation freeBasic. 

Sachez-le : les photons n'existent pas. Comme la matière, la lumière aussi est faite d'ondes.

         Page d'accueil :  La matière est faite d'ondes.

Avertissement.

Le lecteur est prié de noter que cette page propose une explication de la lumière qui ne correspond pas à l'opinion généralement admise.

D'une part la lumière est faite d'ondes et non de photons. Je suis très conscient du fait que cette affirmation risque de vous faire sourire. Et même de vous faire quitter cette page sur le champ. Si vous êtes de ceux qui ne doutent jamais, je ne vous retiens pas. Faites-le.

D'autre part, on montre ailleurs dans ces pages que les électrons ne tournent pas nécessairement autour du noyau de l'atome. Le processus qui leur permet d'émettre ou de capter de la lumière fait appel à leur capacité d'osciller de part et d'autre de la position fixe qu'ils occupent autour de ce noyau. Ils le font à la manière d'un pendule, c'est à dire en ligne droite ou en décrivant des cercles, avant ou à la suite de leur expulsion sur une autre couche électronique.

La matière est faite d'ondes.

Cette étude montre que la matière est faite d'ondes stationnaires, dont le prototype est montré au début de la page d'accueil. Tout indique qu'il s'agit d'un électron. Ces électrons seraient en mesure de s'assembler en quarks, puis en protons ou en neutrons. Ainsi, la matière serait faite uniquement d'électrons.

On aura vu à la page sur les électrons que ceux-ci rayonnent des ondes sphériques en permanence, mais que celles-ci ne sont pas perceptibles normalement.

La lumière est faite d'ondes.

La lumière est le résultat d'une anomalie dans le rayonnement continuel émis par les électrons. C'est certainement le phénomène physique qui a donné le plus de fil à retordre aux physiciens. Étrangement, seuls les premiers pas faits par Descartes et Huygens se sont avérés justes, la suite n'ayant conduit qu'à une série de méprises.

C'est Descartes qui a pressenti que la lumière était faite d'ondes et que l'éther était essentiel pour en assurer la propagation. Son disciple Huygens est passé tout près de la vérité en postulant que la lumière pouvait s'expliquer par une infinité d'ondelettes dont les effets se composent. Encore aujourd'hui on cite et on utilise en optique le principe de Huygens :

 

« Nous pouvons considérer que tous les points atteints en même temps par l'onde sont les centres d'ondelettes qui se renforcent sur leur enveloppe commune : l'onde principale. L'énergie n'est appréciable que sur celle-ci ».

Le principe de Huygens.

Huygens avait trouvé ce moyen commode pour expliquer certains phénomènes comme la réflexion ou la réfraction. Il n'a jamais prétendu que ces ondelettes existaient vraiment. Mais en fait il n'y a rien d'étonnant à ce que la lumière se comporte comme le feraient des ondelettes : elle est effectivement faite d'ondelettes véritables. Et pourtant le son, qui ne présente pas ces ondelettes, se comporte de la même manière.

Le principe de Huygens a conduit plus tard au principe de Fresnel. Ce dernier est à l'origine des intégrales dites de Fresnel. C'est ainsi que Denis Poisson a pu démontrer que la lumière était attribuable à des ondes et que l'astronome sir George Biddell Airy a pu déterminer les dimensions du disque qui porte son nom : le « disque d'Airy ».

Mais parce que nous disposons aujourd'hui d'ordinateurs très puissants, ces calculs sont devenus obsolètes. On peut facilement écrire un programme qui trace le diagramme du disque d'Airy uniquement par l'addition de milliers de ces ondelettes. Il ne fait qu'appliquer le principe de Huygens. Sa simplicité est remarquable. Les courbes montrées à la fin de cette page proviennent d'un programme personnel semblable.

Un programme d'ordinateur.

Ceux qui auraient des doutes peuvent télécharger un petit programme fait spécialement à leur intention. Le dossier « zip » contient le programme QuickBasic en mode texte, le code source original et enfin un fichier .EXE qui fonctionne sur tous les ordinateurs sauf MacIntosh. On y montre comment quelques centaines de points en guise d'échantillons répartis sur une surface circulaire peuvent produire la courbe caractéristique du disque d'Airy. Ceux qui connaissent la programmation pourront modifier les variables et constater que cette méthode fonctionne. Mes programmes actuels sont beaucoup plus rapides parce qu'ils calculent des arcs de cercle et non des points. 

Huygens n'a pas vu qu'il suffisait que ces ondelettes se renforcent en un même point. Il n'est pas obligatoire qu'elles naissent simultanément, et donc que leur rayon de courbure soit le même. C'est la différence de marche en longueur d'onde qui importe, ce que Fresnel a compris. De plus, la fréquence des électrons et donc des ondelettes qu'ils émettent est infiniment supérieure à la fréquence de la lumière qui en résulte. Ainsi les ondes se composent à deux niveaux différents. Ce sont des ondes composites.

Des hypothèses qu'on a transformées en certitude.

Aujourd'hui on explique la lumière d'une manière tout à fait délirante. Pour expliquer sa propagation, après avoir rejeté l'éther sans en avoir fait la preuve, on s'en remet aux équations de Maxwell. Comme si des équations pouvaient remplacer la mécanique.

On prétend que la lumière comporte des champs électriques et magnétiques, mais sans expliquer la nature de ces champs.

On invoque au besoin ses propriétés ondulatoires. Mais on prétend en même temps qu'elle est faite de photons. On ne les fait intervenir que quand le besoin s'en fait sentir, et sans y voir de contradiction. Et bien sûr sans que personne n'ait jamais réussi à faire une description acceptable de ces fameux photons. Aussi bien dire que personne n'a jamais expliqué la lumière.

Et pour compléter le tout dans l'absurde d'une manière grandiose, on affirme même à la suite d'Albert Einstein que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels galiléens. Cette affirmation est grotesque. Disons-le sans détour, c'est une insulte à notre intelligence. C'est à cause des transformations de Lorentz que nous avons cette impression.

Tous les scientifiques ont basculé dans cet abîme avec une certitude et une arrogance magistrales. Le moins qu'on puisse dire, c'est que le doute raisonnable préconisé par Descartes n'était pas le trait dominant du 20e siècle.

Trois mises au point majeures.

Sachant que la matière est faite uniquement d'électrons, la lumière ne peut provenir que de ces électrons. Il s'agit bel et bien d'ondes. Ces ondes ont besoin de l'éther pour se propager. Elles vibrent longitudinalement et non pas transversalement. Leur vitesse est  celle de la lumière, bien évidemment, mais il devient urgent de préciser ici que c'est comparativement à l'éther. De plus, il s'agit aussi de la vitesse de toutes les ondes qui véhiculent des forces, sans oublier celle des ondes de la matière elle-même. Dans ces conditions la nature véritable de la lumière s'avère bien différente de ce qu'on avait cru :

  1. Les ondes de la lumière ne vibrent pas transversalement.

  2. Il s'agit d'ondes composites pulsées sur une fréquence secondaire.

  3. La lumière n'est pas faite de photons.

Puisque ces trois affirmations semblent invraisemblables, il faut les revoir point par point et montrer que c'est très possible.

 

1 - Les ondes de la lumière ne vibrent pas transversalement.

C'est à cause de la polarisation de la lumière qu'Augustin Fresnel avait émis l'hypothèse que ses ondes vibraient transversalement. Il n'avait pas tout à fait tort, car il se produit en effet à la fois des pulsations et des ondulations transversales. Ce sont les mouvements des électrons qui produisent ces ondulations transversales, comme on l'a vu dans l'animation qui figure au début de cette page. Par contre les ondelettes qui composent la lumière vibrent tout simplement comme le son, c'est à dire longitudinalement.

Pour que la polarisation demeure possible, il faut que la lumière présente des zones qui soient alternativement en phase et en opposition de phase, mais sur un seul plan. Pour le montrer de manière convaincante, on peut faire la comparaison avec des tubes qui entrent en résonance. Par exemple, un tuyau d'orgue peut émettre des sons selon toute une suite d'harmoniques. 

S'il vibrait en douzième harmonique, ce qui suppose qu'il s'agit d'un tube ouvert aux deux extrémités (un tuyau d'orgue fermé à l'extrémité opposée au biseau n'émet que des harmoniques impairs), ceci pourrait produire le « diagramme de rayonnement » suivant :

 

Veuillez cliquer sur l'image pour obtenir l'animation correspondante (1,77 MB).

Il se produit des interférences constructives ou destructives.

 

Ce diagramme montre le plan comprenant les deux extrémités du tube. Dans les faits, les électrons des deux spin se côtoient toujours et ils vibrent en opposition de phase. Il faudrait donc montrer plutôt un tube dont les extrémités vibrent en opposition de phase. Alors on peut prévoir qu'un tube de même longueur que ce tuyau d'orgue devrait se mettre à vibrer par résonance s'il était en position parallèle. Par contre, sur un plan perpendiculaire, le rayonnement ne présente pas ces zones successivement en phase puis en opposition de phase. C'est pourquoi le tube ne pourrait plus entrer en résonance si on le faisait pivoter de 90°. Ce rayonnement est donc polarisé.

Des ellipses concentriques et des hyperboles.

Voici deux autres diagrammes qui montrent que les interférences ont lieu à la fois sur des ellipses concentriques et sur des hyperboles :

 

 

Les « ondelettes de Huygens » originales sont sphériques.

Elles se recoupent sur des hyperboles. En fait, ce sont plutôt des hyperboloïdes.

 

Les hyperboles naissent sur l'axe qui joint les électrons.

 

Plus les électrons sont éloignés les uns des autres, plus il y a d'hyperboles.

Il y en a autant qu'il y a de longueurs d'ondes. Dans les faits, il y en a donc des milliards.

 

La superposition de ces hyperboles produit les lignes de force d'un champ magnétique.

Toutefois ces lignes de force décroissent d'une manière exponentielle et elles disparaissent rapidement.

Les ondes de la lumière ne peuvent donc pas contenir de champs magnétiques.

 

Les électrons vibrent en opposition de phase.

Évidemment les électrons ne sont pas des tuyaux d'orgue. Mais il en existe de deux sortes, dont le spin à -1/2 et +1/2 s'explique par le fait qu'ils vibrent en opposition de phase. De cette manière ils réagiront différemment à la réception.

Toutefois, à l'émission, le diagramme de rayonnement serait semblable à ceux qui sont montrés ci-dessus peu importe le spin, et même s'il s'agit d'un couple électron-positron. Étrangement, le rayonnement que les électrons émettent en permanence de cette manière n'est pas perceptible. Comme on l'a vu à la page sur la mécanique ondulatoire, la matière rayonne autant d'énergie qu'elle en prélève à même les ondes de l'éther. La pression de radiation moyenne des ondes est alors nulle.

Pour qu'il se produise de la lumière dans le spectre visible, il faut plutôt que les électrons se mettent à osciller en cercles ou sur un seul plan à la manière d'un pendule. Dans ce cas c'est tout le diagramme de rayonnement qui se met à onduler. Les hyperboles sont déplacées latéralement, ce qui démontre clairement qu'Augustin Fresnel n'avait pas tout à fait tort en parlant de vibrations transversales :

 

 

Les ondulations latérales des phases de la lumière, qui expliquent sa polarisation.

La longueur de chacune d'elles a été ici fortement réduite dans le but de les rendre visibles.

 

Alors les électrons récepteurs sont en mesure de réagir correctement, justement parce qu'il en existe de deux sortes, qui vibrent en opposition de phase. On voit très bien qu'à mesure que la distance augmente, l'amplitude des déplacements augmente aussi de manière à conserver exactement le même rapport avec la largeur des zones. Le résultat mécanique demeure identique même à des millions de kilomètres.

Il faut remarquer que les électrons peuvent tout aussi bien osciller en décrivant des cercles, comme peut d'ailleurs aussi le faire un pendule. Alors la polarisation subit une rotation, ce qui revient à dire que la lumière n'est plus polarisée. Il est évident aussi que les électrons voisins devraient subir une certaine influence même si leur fréquence d'oscillation n'est pas tout à fait la même, ce qui permettra d'expliquer toute une série de phénomènes comme l'effet Raman.

En vertu du principe d'exclusion, deux électrons opposés présentent des spin différents et ils devraient osciller en tandem comme on le montre ci-dessus. L'électron solitaire de l'hydrogène devrait produire une ondulation similaire à l'intérieur d'une molécule, en tandem avec l'électron voisin. Mais au départ, tout électron est d'abord apparié avec le positron qui est présent à l'intérieur du proton, et il respecte scrupuleusement une distance fixe avec lui, à une fraction de longueur d'onde près. Autrement, il produit un fort champ magnétique qui le rappelle à l'ordre. Par contre, il peut osciller autour du proton le long d'un arc de cercle ou sur la surface d'une sphère, d'où un effet de pendule.

L'effet Zeeman, c'est à dire le dédoublement des raies spectrales, serait dû à l'effet d'attraction ou de répulsion qui est apparu dans l'expérience Stern-Gerlach, et qui s'explique par la différence de spin. On montre ailleurs qu'un champ magnétique est attribuable à une anomalie de spin et qu'il force les électrons mobiles à décrire des cercles (c'est la force de Lorentz). Inversement, des électrons qui décrivent des cercles (par exemple dans une bobine d'induction) provoquent une anomalie de spin à l'intérieur de n'importe quel objet matériel.

 

 

2 - La lumière est faite d'ondes composites.

Les habitués objecteront que les hyperboles deviennent très espacées à grande distance. Ce serait vrai dans le cas de la longueur d'onde de la lumière. Mais en fait les ondelettes de la lumière ont une longueur d'onde infiniment plus courte. Mes plus récentes évaluations (d'après le rayon du proton et celui de l'atome, comparés à un nombre de Fresnel égal à 1) montrent que la longueur d'onde de l'électron se situe peut-être entre 10-21 m et 10-23 m. Dans ce cas le calcul montre que l'infiniment petit compense l'infiniment grand.

Le disque d'Airy.

Ainsi la lumière est le résultat de la composition d'une infinité d'ondelettes qui proviennent d'une infinité d'électrons. Par exemple, pour que la flamme d'une chandelle devienne visible à grande distance, il faut qu'un grand nombre d'électrons présents dans cette flamme oscillent en synchronisme. Dans ce cas l'écartement  d  n'est plus celui de deux électrons voisins. Il correspond à la largeur de la flamme. De plus, parce qu'il s'agit d'une surface à peu près circulaire, il faut utiliser le chiffre d'Airy et non la formule de Young. On a donc:

L=d2/2,44l

L'importance de cette formule est capitale. Elle permet par exemple de calculer qu'un laser dont l'ouverture vaut 2 mm et qui émet sur 0,00065 mm produit un disque d'Airy dont le diamètre vaut également 2 mm à une distance de 2,522 mètres. De plus on peut démontrer que la quasi-totalité de l'énergie (environ 87% en réalité à cause des pertes dans les anneaux) s'y retrouvera. Il s'agit d'un accroc significatif à la règle du carré de la distance, et cet accroc s'explique par les ondelettes de Huygens.

Étonnamment, l'énergie totale demeure stable jusqu'à cette distance malgré le fait que l'énergie de chaque ondelette diminue selon le carré de la distance. On peut par exemple démontrer sur la foi de ces calculs qu'il est possible de provoquer la destruction d'une cible en faisant exploser un grand nombre de charges identiques à très grande distance, à la seule condition que ces charges explosent de manière à ce que chaque onde de choc parvienne au même instant à la cible. Donc selon le principe de Huygens.

Or les formules de Young et d'Airy demeurent valable même dans le cas des ondelettes qui composent la lumière, et dont la longueur d'onde se situe entre 10-21 m et 10-23 m comme on l'a vu ci-dessus. Ceci augmente leur portée d'une manière spectaculaire, soit 10+18 kilomètres pour des électrons dispersés sur une ouverture circulaire d'un millimètre seulement. Comprenons-nous bien, il s'agit ici de calculer l'espace entre chacune des hyperboles montrées plus haut, et non la portée de la lumière.  

Mieux encore, une étoile émet de la lumière à partir d'une grande partie de sa surface. On verra plus loin que le rayonnement est sans cesse annulé puis émis de nouveau si le milieu est transparent. Il s'établit progressivement une uniformisation sur un plan donné, et c'est pourquoi les hyperboles peuvent demeurer à l'échelle d'un atome même à des millions d'années lumière. Il en ressort que la lumière d'un laser de 2 mm, si puissant soit-il, ne peut pas être visible à une telle distance. Non seulement parce qu'au delà de 2,5 mètres la lumière s'affaiblirait dans ce cas selon le carré de la distance, mais aussi parce que les électrons rayonnent des ondelettes dont l'amplitude de départ est constante. Il existe donc une limite absolue au rayonnement d'un laser, ou de tout autre corps. En définitive, la portée de la lumière dépend d'abord du diamètre de l'émetteur, dont la valeur réduit au carré l'espacement entre les hyperboles montrées ci-dessus.

Il faut enfin noter que les étoiles très éloignées ne sont visibles qu'au moyen d'un grand télescope. Dans ce cas les électrons présents sur la surface de l'objectif sont en mesure de concentrer des « franges ondulantes » distantes de 5 mètres à l'intérieur du disque d'Airy, qui vaut environ 0,01 mm dans un Cassegrain normal. C'est à peu près la grandeur des pixels du capteur CCD situé au foyer du télescope. Les électrons présents sur chaque pixel sont alors en mesure de réagir en conséquence.

 

3 - La lumière n'est pas faite de photons.

Tout indique que les photons n'existent pas. Ceci en fera sourciller plus d'un, mais il se trouve que l'optique est mon domaine de prédilection et que je suis en mesure d'en faire la preuve. Il est trop facile d'expliquer la lumière par des photons, en avouant ensuite qu'on n'a pas la moindre idée de la structure ni du fonctionnement de ces photons. De plus, personne à ce jour n'a pu expliquer les champs électriques ni les champs magnétiques qui seraient associés à la lumière ou aux ondes radio. Aussi bien dire que personne n'a jamais pu expliquer la lumière.

On peut montrer en particulier que l'effet Compton, qui permet prétendument de les détecter, peut s'expliquer par l'effet de lentille que subissent les ondes progressives en traversant des ondes stationnaires. La méthode des ondelettes de Huygens montre qu'il se produit une « onde miroir » tout à fait étonnante.

On a aussi erré gravement en rejetant l'hypothèse de l'existence de l'éther. Cette hypothèse demeure hautement vraisemblable. On a préféré s'appuyer sur les équations de Maxwell, mais sans montrer autrement ce qu'elles décrivaient exactement. Il aurait fallu d'abord trouver une explication de remplacement.

Une explication vérifiable.

À ce jour, seules les ondelettes de Huygens permettent d'expliquer la lumière. Il ne s'agit pas d'une explication théorique. On parle plutôt ici d'une explication mécanique et fonctionnelle. On parle aussi d'une explication vérifiable, car il est très possible de simuler les ondes de la lumière à l'aide d'un grand nombre de haut-parleurs montés sur des pendules, et qu'on fait osciller comme le font les électrons.

Afin de reproduire les effets exacts, il faudra mettre au point une sphère (en pratique, un icosaèdre garni de 20 haut-parleurs minuscules et correctement accordé devrait suffire) qui peut réaliser l'inversion de phase de l'électron.

Le quantum d'énergie.

Quant à l'effet photoélectrique, sa nature quantique doit être attribuée au comportement des électrons. On sait que la force qui les retient prisonniers dans l'une des couches d'un atome correspond à une constante. L'électron se comporte comme un contenant. L'énergie de la lumière émise ou absorbée en dépend. Elle se présente par quantités fixes, comme le vin se présente en bouteilles d'un litre. On peut donc à juste titre parler d'un photon de lumière, mais c'est à la condition de faire allusion à une quantité d'énergie et non à une particule.

Au contraire, la force de la lumière est variable et elle dépend de la fréquence. Chacun sait que l'énergie correspond à une force appliquée pendant un certain temps ou sur une certaine distance. Typiquement, c'est lors d'une accélération ou d'une décélération, d'où l'énergie cinétique. Si cette force est très grande, il suffira qu'elle soit appliquée moins longtemps sur l'électron qui oscille sur cette fréquence à la manière d'un pendule pour le déloger. Il rayonnera cette même quantité d'énergie au moment où il réintégrera sa position en oscillant jusqu'à immobilisation complète comme on l'a vu plus haut.

Mais il existe un seuil au dessous duquel l'électron ne peut pas être délogé. Alors il n'y aura plus d'effet photoélectrique ni chimique, mais il pourra subsister un rayonnement invisible, étant inférieur au seuil. D'ailleurs, un télescope peut remédier à ce problème.

Manifestement, on n'a pas su distinguer la force de l'énergie.

Des vibrations transversales.

Il nous reste à montrer que les vibrations transversales pressenties par Augustin Fresnel ne se produisent vraiment qu'à l'intérieur de la matière. Comme on l'a montré à la page sur les champs magnétiques, tout rayonnement a pour effet de répartir les électrons selon leur spin. Dans ces conditions la méthode des ondelettes de Huygens indique que ces électrons devraient rayonner toute leur énergie uniquement dans deux directions opposées. Par contre ils cesseraient d'émettre dans les directions transversales, comme on le montre ci-dessous:

 

Les ondes émises par les électrons étant en opposition de phase, elles ont pour effet d'annuler le rayonnement qui a provoqué ce changement. C'est pourquoi il se produit une ombre derrière les objets. Il ne subsiste donc que le rayonnement en sens contraire, qui devient un champ électrique et qui tendra à déplacer les électrons dans l'autre sens. Toutefois les électrons ayant cessé d'émettre dans les directions transversales, il en résulte une composante de forces négative dans ces directions. Les électrons présents dans la zone atteinte par le rayonnement initial tendront ainsi à se déplacer vers le centre de cette zone.

S'il s'agit d'un conducteur, tous les électrons libres seront déplacés franchement peu importe leur spin. S'il s'agit d'un isolant, les électrons captifs des atomes seront faiblement déplacés et ils se mettront à osciller transversalement si la fréquence concorde. Mais ils le feront en sens contraire, selon leur spin, ce qui reproduira les ondulations montrées plus haut. S'il s'agit d'un matériau homogène, par exemple un cristal, ces mouvements se feront de manière ordonnée et ils se poursuivront à l'intérieur, d'où la transparence, mais aussi un délai qui explique la réfraction (voir le diagramme animé ci-dessous). Mais ce ne sera pas le cas si la structure moléculaire est désordonnée. L'énergie sera alors absorbée ou réfléchie selon que les ondes sont annulées avant ou après l'espace d'une demi-longueur d'onde.

On a vu que la matière rayonne autant d'énergie qu'elle en utilise et qu'elle le fait dans toutes les directions. Normalement les effets montrés ci-dessus devraient s'annuler dans leur ensemble.

Ce qui fait toute la différence, c'est que le rayonnement de la lumière ondule sur des hyperboles, comme on l'a montré plus haut dans une animation. Alors le rayonnement transversal qui se produit dans la même direction que celle des hyperboles s'accumule et il devient plus intense dans ce sens, l'espace d'une demi-période. Il devient ensuite plus intense dans l'autre sens, et les électrons sont ainsi alternativement déplacés dans un sens puis dans l'autre. Ils vibrent donc transversalement. 

La transparence.

Toute lumière qui atteint un objet est ré émise systématiquement en opposition de phase et dans toutes les directions par chacun des électrons. Ce qu'il faut retenir, c'est que la lumière semble traverser le verre, l'air, l'eau ou le verre, mais qu'il s'agit en réalité de lumière nouvelle. Tant qu'il y a des électrons, cette lumière est constamment détruite au fur et à mesure, et d'autre lumière est émise.

Mais à cause de l'écart entre ces électrons, cette lumière ne peut être ré émise en phase que dans certaines situations. Les objets réfléchissent généralement la lumière. C'est surtout le cas si leur surface est lisse, car alors les pulsations des ondes réfléchies peuvent demeurer cohérentes. La présence d'électrons libres si le corps est conducteur a pour effet d'optimiser ce phénomène. C'est pourquoi les corps métalliques réfléchissent bien la lumière. Ils doivent être plans pour produire un miroir car toute dénivellation d'un quart d'onde ou plus produit des ondes qui en annulent d'autres par interférences destructives, comme l'a montré lord Rayleigh. 

Si le corps est transparent, c'est parce que sa structure moléculaire est parfaitement homogène, l'idéal étant un cristal très pur. Seule la lumière émise dans la direction originale demeure en phase, mais en fait la lumière qui semble traverser une lame de verre provient en réalité des électrons qui composent cette lame. La lumière originale n'est jamais interceptée. Elle traverse les objets, mais elle n'est plus visible comme on le verra plus loin.

On a vu plus haut que si les ondes de la lumière atteignent des électrons, la moitié de ceux-ci ne sont pas déplacés, alors que ceux dont le spin ne concorde pas le sont. De cette manière, ils réagissent tous de manière à émettre leurs ondelettes en opposition de phase comparativement à l'onde incidente. Dans leur ensemble, elles sont en phase entre elles conformément au principe de Huygens, mais elles sont en opposition de phase comparativement à l'onde incidente originale, dont les effets sont donc annulés.

Le diagramme ci-dessous montre que si les électrons sont déplacés d'une fraction de longueur d'onde seulement, ils devraient produire le diagramme suivant comparativement à un autre électron ou positron situé sur un même axe longitudinal : 

 

Les pulsations consécutives au rayonnement de deux électrons oscillants placés sur l'axe longitudinal.

Le délai requis pour que les électrons se positionnent correctement explique la vitesse réduite et la réfraction.

La dispersion variable des couleurs dépendrait de la structure plus ou moins complexe de certaines molécules.

 

Il faut bien comprendre que ce processus implique la totalité des électrons présents, donc aussi les quarks et le positron du proton. Par exemple, à l'intérieur d'une lame de verre, il y en a des milliards et des milliards. La somme de tous ces rayonnements se résume alors à une seule onde, identique à celle qui a provoqué ce phénomène, mais dont la phase est opposée.

Il faut remarquer aussi que ces pulsations correspondent bel et bien à la longueur d'onde de la lumière, et non à la longueur d'onde des électrons. Ce qu'on voit en blanc ci-dessus représente l'énergie maximum, où circulent des milliards d'ondes, le noir correspondant à l'absence d'énergie.

La couleur.

Si le corps est blanc, c'est que la substance dont il est fait est transparente, mais qu'elle n'est pas homogène. La lumière subit de nombreuses réflexions ou réfractions sur une profondeur qui peut être très courte ou très grande (par exemple le papier fait de fibres transparentes, la neige, et même un nuage). Si le corps est noir, c'est que ses molécules sont denses mais disposées de manière irrégulière. La période du rayonnement est constamment modifiée peu importe sa direction, ce qui fait que les oscillations des électrons se transmettent peu à peu à toute la molécule, ce qui transforme l'énergie en chaleur. 

Si le corps est coloré, c'est souvent parce que ses molécules sont relativement grandes et disposées selon une structure stratifiée ou périodique. Le délai entre deux réflexions successives provoque des interférences additives ou soustractives comme sur une bulle de savon ou sur une tache d'huile sur l'eau. La couleur dépend donc de la distance entre les molécules ou les couches sous-jacentes, les longueurs d'ondes incompatibles avec cette distance étant éliminées. On peut donc dire qu'un corps jaune est en réalité un corps qui absorbe le bleu, qui est la couleur complémentaire du jaune. Ceci démontre en particulier qu'aucun corps ne peut être purement violet. S'il semble violet, c'est qu'il absorbe le vert lime. Mais en plus de réfléchir le violet véritable, il réfléchit le bleu et le rouge (ce dernier est pourtant aux antipodes du violet) dont le mélange produit aussi une sensation de violet, fausse mais efficace. Notre oeil est en effet très peu sensible au violet véritable.

La couleur des cristaux et des pierres précieuses résulte plutôt d'une anomalie dans leur structure moléculaire. On a montré que ce sont souvent des électrons « célibataires » d'une couche interne de l'atome d'une impureté qui font en sorte que ces pierres présentent une couleur. On a vu que la lumière est sans cesse régénérée à travers un matériau transparent, et ces électrons anormaux en modifient les fréquences. 

La lumière traverse les objets.

Le principe de Babinet indique qu'une antenne faite d'une simple ouverture pratiquée dans une surface conductrice produit les mêmes effets que l'antenne filaire équivalente. Il s'agit des « antennes à fente », bien connues en radioélectricité. Ce principe ne fonctionne pas en optique, mais on peut montrer qu'il existe une situation très voisine, où deux méthodes de calcul produisent des résultats similaires.

Le point de vue traditionnel, c’est qu’un écran intercepte la lumière qui l’atteint. C’est donc la lumière provenant d'un plan comprenant cet écran, mais à l'exception de celui-ci, qui produit la figure de diffraction. Et c'est ce que le calcul semble confirmer. Mais selon la présente étude, un écran est incapable d’intercepter la lumière, puisqu’on est uniquement en présence d'ondes.

La lumière traverse donc cet écran sans rencontrer la moindre résistance. Toutefois les électrons qui composent cet écran réagissent en émettant un rayonnement en opposition de phase. C’est dû au fait que seuls ceux qui sont en opposition de phase ne subissent pas la pression de radiation du rayonnement, comme on le montre à la page sur la mécanique ondulatoire.  

Il se produit donc des interférences destructives immédiatement derrière l’obstacle, et c’est ce qui explique pourquoi un écran produit une ombre. Mais à plus grande distance, à cause de la différence de marche entre les deux trajets, ces deux rayonnements ne sont plus en opposition de phase et ils interfèrent. L'ombre cède alors la place à des franges de diffraction.

L'ombre d'un fil de fer.

Vu autrement, le principe de Babinet indique qu'un fil de fer éclairé par un laser émet de la lumière comme le ferait la fente lumineuse équivalente. Il produit donc une figure de diffraction identique. Mais en plus, la lumière provenant directement du laser se superpose à cette figure, et il en résulte toute une série de franges d'interférence.

À partir de ce raisonnement, on peut écrire un programme d'ordinateur qui reproduit l’ombre que fait à 4 mètres un fil de fer de 1 mm de section à travers le disque d’Airy d’un laser placé à grande distance. 

En voici le cheminement. On montre d'abord ci-dessous que les ondes provenant d’un laser éloigné sont à peu près planes. Elles formeront un grand disque d'Airy pratiquement plan sur l'écran, qui est également plan. Mais les ondes qui émanent du fil de fer sont sphériques. Il suffit alors de repérer les points de croisement, représentés par des repères verticaux. Ils montrent les zones où la différence de marche correspond à une longueur d’onde :

 

 

Les phases des ondes sphériques affichées sur un écran plat.

 

Ci-dessous, l'ordinateur a tracé la courbe familière du disque d'Airy. C'est plus exactement celle d'une fente lumineuse, dont les lobes sont plus accentués. À cette distance on note que ces lobes ne sont pas tout à fait détachés. Rappelons que les lignes verticales montrent les endroits où la période a effectué une rotation complète. On a indiqué aussi, plus près du centre, les zones critiques où la période vaut un huitième et un quart d'onde.

 

 

Le diagramme d'une fente ou d'un fil de 1 mm de largeur. L'écran est à 4 mètres.

 

Un huitième d'onde.

Il faut savoir qu'un émetteur filaire ou très étroit produit à faible distance des ondes qui sont en avance d'un huitième d'onde. C'est dû au fait que les ondelettes de Huygens qui proviennent des extrémités n'agissent pas en même temps que celles qui proviennent du centre. C'est ainsi que deux antennes filaires parallèles sont en opposition de phase à 1/8e d'onde et en phase à 5/8e d'onde si on tient compte du fait que l'induction se fait en sens contraire. On peut donc prévoir que le centre de l'ombre ne sera pas tout à fait noir, mais qu'il sera au plus sombre vers 1/8e d'onde.

Puisque les oppositions de phase provoquées par la lumière du laser devraient inverser périodiquement cette courbe, on l'a représentée aussi à l'envers, de manière à dessiner l'enveloppe dans laquelle la courbe finale prendra forme. 

Il suffit alors de programmer l'ordinateur pour qu'il additionne la lumière provenant directement du laser, et il produit la courbe suivante:

 

L'ombre d'un fil de fer de 1 mm de section, sur un écran placé à 4 mètres. 

Dans la partie inférieure, on a traduit cette courbe en différents niveaux de gris. Ceux qui prendront la peine de vérifier cette ombre, à l'aide d'un petit pointeur laser, constateront qu'elle a bien cette allure. Il s'agit d'une preuve très convaincante que la lumière pourrait effectivement traverser les objets.

On trouvera la même démonstration en plus élaboré à la page sur le disque d'Airy.

Une preuve de la nature ondulatoire de la lumière.

Il existe une autre expérience qui permet de révéler la nature exclusivement ondulatoire de la lumière. Elle repose sur le fait que si la lumière était faite de photons, ceux-ci devraient être interceptés par un diaphragme.

Il faut savoir que le diamètre du disque d'Airy vaut 2,44 l F/d selon la longueur d'onde, la focale et le diamètre d'un objectif circulaire. C'est expressément dans le cas où la luminosité serait uniforme sur toute sa surface, car si elle décroît en périphérie le disque sera plus grand et sans anneaux. C'est l'apodisation, et c'est ce qui se produira ici lorsqu'on ne diaphragmera que la tache lumineuse centrale du disque.

La lumière de cette tache est en effet répartie sensiblement selon la courbe de distribution normale, que l'on doit semble-t-il aussi à Denis Poisson, du moins dans sa version parfaite. C'est pourquoi le disque d'Airy n'est que le cas particulier de ce qu'on devrait appeler plutôt le disque de Poisson. Ce serait la moindre des choses, compte tenu du fait que c'est ce mathématicien génial qui est en fait le créateur des intégrales dites de Fresnel. Airy n'a fait qu'utiliser ce calcul, et encore, avec l'aide d'assistants. L'histoire a de ces injustices.

D'autre part on peut ruiner une photographie en laissant un peu de lumière pénétrer à l'intérieur d'une caméra. Même si l'image est toujours visible, son contraste en sera affecté. Nous allons donc montrer qu'un seul photon n'est pas en mesure de rétablir le contraste ou la précision d'une image produite par 15 photons. Du moins dans cette proportion.

Ceux qui possèdent un petit télescope à réfracteur peuvent réaliser cette expérience car elle n’est pas particulièrement complexe. Ils auront besoin d’un petit pointeur laser de bonne qualité, c’est à dire capable de produire un disque d’Airy suffisamment précis. Celui-ci se forme à partir de : D2 / 2,44 l, donc 158 mm environ si D = 0,5 mm dans le rouge à 0,00065 mm. Si la focale du télescope est d'environ 500 mm, il sera donc complètement formé. Il ne faut pas trop s’écarter de l’axe, sinon la lentille produira de l’astigmatisme. Il faut surtout éviter de regarder directement la lumière d’un laser. Attention!

Il faut enlever l’oculaire et installer le pointeur laser un peu plus loin de manière à obtenir une image de l’ouverture du laser sur un écran éloigné. Puis il faut projeter le faisceau laser au centre de la lentille et diaphragmer toute la partie qui excède le premier anneau lumineux du disque d’Airy. On sait que le disque central et le premier anneau contiennent 91 % de la lumière. Dans ces conditions 91 % de la lumière traversera la lentille et le faisceau divergent deviendra convergent. L’image de l’ouverture du laser se formera sur l’écran, dont la distance  L2 varie selon la focale  F  de la lentille et la distance  L1  du laser, soit selon la formule de Descartes : L2 = L1 * F / (L1 - F) comme on le montre ci-dessous:

 

Le diamètre du disque d’Airy dans le cas du laser répond à la même formule que dans le cas d'une lentille, à la condition de considérer que la distance  L1 est la focale. On peut donc s’attendre à ce que l’image de l’ouverture du laser qui se formera sur l’écran soit très floue. On sait que sa précision dépend du disque d'Airy, plus exactement du disque de Poisson, et c’est effectivement ce qu’on constate.

Par contre, il est plus difficile d’expliquer pourquoi l’image de l’ouverture du laser se précise à mesure qu’on agrandit le diaphragme. L’anomalie devient évidente lorsqu’on se rend compte que l’image continue de devenir de plus en plus nette même si on n’ajoute jamais plus que 6 % environ de lumière comparativement aux 91 % déjà présents.

L’image est floue en utilisant 91 % de la lumière, mais elle est étonnamment nette si on n’y ajoute que 6 %. Il devient même possible de distinguer des poussières ou des rayures sur la surface émettrice du laser. Ce montage est l'équivalent d'un microscope. On devrait donc considérer que le fait d'ajouter 6 photons aux 91 déjà présents suffit pour modifier complètement l'image. Or il en faudrait bien plus pour corriger une image floue.

Mais selon notre hypothèse, la surface du laser émet une infinité d’ondelettes, dont l’effet s’annule sur la lentille parce qu’elles ne sont pas en phase dans la direction d'origine. Mais en réaction la lentille émet d’autres ondelettes, et de manière à les faire converger. Alors ce sont ces nouvelles ondelettes qui parviennent sur l'écran. Mais cette fois-ci elles sont en phase. 

On en conclut que les photons n'existent pas. La lumière peut s'expliquer uniquement par des ondes.

Les fréquences inférieures et supérieures au spectre visible.

Cette étude n'est pas en mesure d'affirmer que les électrons ne tournent pas autour du noyau de l'atome, mais tout indique que c'est bien le cas. Ernest Rutherford et Niels Bohr en étaient arrivés à la conclusion qu'ils tournent pour des raisons théoriques. Ce n'est pas parce qu'ils l'avaient constaté.

Dans les fréquences plus élevées, en particulier les rayons gamma, ce sont sûrement les électrons présents à l'intérieur des quarks qui prennent le relais. À cause des champs gluoniques, ils y sont confinés de manière beaucoup plus solide, et leurs oscillations devraient logiquement s'effectuer sur une fréquence beaucoup plus élevée. C'est un fait bien connu que les rayons gamma sont émis par le noyau et non pas les électrons libres.

Dans les fréquences plus basses, soit toute la gamme des ondes radio, il faut tenir compte du déplacement des électrons libres. On a vu plus haut que s'ils sont faiblement déplacés par un rayonnement, les électrons produisent en tandem avec le proton un rayonnement transversal unidirectionnel. Ce rayonnement est un champ électrique et il déplace les électrons libres. Ce déplacement se prolonge pendant toute la durée d'une période, qui peut être relativement longue. Les ondes sont finalement émises de la même manière que dans le cas de la lumière. À la réception, comme on l'a vu plus haut, les pulsations transversales tendent à déplacer les électrons latéralement. Si un rayonnement est reçu dans un fil conducteur, les électrons libres pourront ainsi parcourir toute la longueur de ce fil s'ils en ont le temps.

Puisqu'elles impliquent un champ électrique, qui produit un champ magnétique, ces ondes sont dites électromagnétiques. Mais on voit bien que ces phénomènes n'interviennent qu'à l'émission et à la réception. Les ondes elles-mêmes sont dépourvues de champs magnétiques, bien que leur structure soit similaire.

Dans un dipôle demi-onde, par exemple, on observe que des électrons sont périodiquement déplacés d'un côté puis de l'autre. Il en résulte un effet de capacité aux extrémités. La self induction lors de leur trajet permet ainsi de considérer ce dipôle comme un circuit oscillant. Celui-ci résonne sur une fréquence qui varie selon la longueur, mais aussi selon le diamètre ou la forme des extrémités puisque les effets de capacité en dépendent.

Tout ceci est en accord avec la théorie classique, mais il faut pourtant faire remarquer que ces phénomènes n'ont rien à voir avec les ondes que ce dipôle émet. Bref, ces ondes ne sont vraiment pas électromagnétiques. Elles peuvent d'ailleurs se calculer de la même manière que la lumière, ce qu'un programme aussi simple que celui qui calcule le disque d'Airy peut faire avantageusement. Par exemple, comme on l'a vu plus haut, ce programme peut calculer pourquoi un dipôle parallèle identique dit parasite doit être placé à cinq huitièmes d'onde pour résonner en phase.

Les équations de Maxwell.

Dans ce contexte, les quatre équations de Maxwell deviennent suspectes. Elles fonctionnent, mais elles indiquent de toute évidence des valeurs qui impliquent nécessairement les antennes et non les ondes.

Il est très clair qu'il faut utiliser un dispositif quelconque pour détecter les champs magnétiques ou les champs électriques. Forcément, il faut détecter d'abord les ondes, et ce sont ensuite les électrons présents dans ce dispositif qui réagissent à ces ondes en créant des champs grâce à leurs ondes stationnaires. 

On peut alors s'interroger sur les prétentions de Maxwell qui aurait calculé la vitesse de la lumière d'après ses équations. Les délais impliqués ont été établis par l'expérience et non par le calcul, et l'on parle en radioélectricité de « potentiels retardés ». On parle aussi de permittivité et de perméabilité. Il ne faut pas y réfléchir longtemps pour en déduire que Maxwell a plutôt calculé la vitesse de la lumière d'après ces délais, qui dépendent bien évidemment de la vitesse de la lumière. Encore un peu, et l'on parlerait d'imposture.

Les neutrinos et les ondes sans fréquence secondaire.

L'importance de la lumière n'est pas à démontrer, surtout si elle inclut les ondes radio et les fréquences plus élevées. Il se pourrait d'ailleurs qu'on doive considérer aussi les neutrinos et certains rayons cosmiques comme de la lumière sans fréquence secondaire. On peut y ajouter enfin une forte portion du rayonnement synchrotron. Cette lumière sans fréquence devrait exercer une pression de radiation momentanée lors de son installation ou de sa cessation, mais ensuite elle pourrait traverser la Terre entière sans être neutralisée par les électrons.

En effet les électrons ne réagissent en opposition de phase que s'ils vibrent sur une fréquence donnée. Autrement leur réaction ne se fait que l'espace d'un instant, pour se stabiliser ensuite. C'est ce qui explique pourquoi l'induction dans un transformateur ne fonctionne de manière continue que si le courant est alternatif. Par ailleurs on sait que les grandes ondes traversent facilement les matériaux qui ne sont pas conducteurs. Elles traversent donc la matière.

Les neutrinos en tant que particules sont incompatibles avec cette étude. On affirme ici que la matière et toutes les particules connues, y compris le fameux boson de Higgs, s'il existe, sont faites uniquement d'électrons. D'ailleurs, ces neutrinos semblent quelque peu ténébreux à en juger par les comptes-rendus.

Wolfgang Pauli et Enrico Fermi ont d'ailleurs parlé d'un petit neutre dans le but d'expliquer un résidu d'énergie, et non parce qu'ils ont détecté la présence d'une particule.

Les comptes-rendus mentionnent que plusieurs détecteurs ont enregistré simultanément en 1987 l'arrivée de neutrinos émis par la supernova SN1987A, dans le grand nuage de Magellan. Considérant la distance, soit 170 000 années lumière, leur vitesse devait frôler celle de la lumière pour qu'ils nous parviennent pratiquement en même temps que la lumière montrant l'explosion. On sait que celle-ci ne dure que quelques semaines, ce qui fait qu'elle peut être datée avec précision.

Or ces neutrinos auraient dû voyager à au moins 99,99% de la vitesse de la lumière. De telles vitesses sont possibles et même courantes en astronomie, mais il faudrait admettre qu'il pourrait tout aussi bien s'agir d'ondes.

Par ailleurs c'est par l'effet Compton qu'on les détecte. On a mentionné plus haut que les ondes progressives produisaient une « onde miroir » tout à fait surprenante en traversant des ondes stationnaires. L'angle étant le même que s'il se produisait un choc élastique, on en a déduit que la lumière était faite de photons. Or les photons n'existent pas. On peut donc penser que les neutrinos n'existent pas non plus. Il s'agirait plutôt d'un rayonnement.

L'effet Compton qui se produit s'il atteint un champ gluonique fait d'ondes stationnaires planes laisse alors croire qu'il y a eu collision, car le plan de ces ondes varie au hasard. Or l'angle d'attaque lors d'un choc élastique varie lui aussi au hasard, et dans les deux cas les résultats varient de manière sinusoïdale. C'est ce qu'on pourrait appeler « l'effet boule de billard ».

La série de Balmer.

Le plus souvent, la lumière visible n'est émise que par les électrons captifs d'un atome. Nous savons que ces électrons sont disposés sur différentes couches électroniques, dont le nombre varie selon le poids atomique de l'atome. Par contre la présente étude suppose que les électrons ne tournent pas autour du noyau et qu'ils sont captifs en certains endroits fixes.

Nous savons aussi que les électrons peuvent émettre de la lumière s'ils sont éjectés sur une couche différente ou s'ils réintègrent l'ancienne. Toutefois ils pourraient émettre de la lumière même en demeurant sur la même couche. C'est qu'ils sont captifs de certaines zones, mais qu'ils sont quand même en contact avec d'autres zones en forme de cylindres, à l'intérieur desquelles ils peuvent décrire des cercles. Il s'agit plus exactement d'hyperboloïdes. C'est ainsi qu'ils produisent les hyperboles ondulantes montrées plus haut.

Les quarks situés à l'intérieur des protons produisent à grande distance (au niveau des couches électroniques) de telles zones en forme d'hyperboloïdes concentriques, où l'énergie est plus faible sinon nulle. C'est pourquoi ces zones peuvent capturer des électrons:

 

  Les zones hyperboloïdes pratiquement cylindriques où les électrons peuvent décrire des cercles.

C'est ainsi qu'ils produisent la lumière visible, qui le plus souvent n'est pas polarisée.

 

De plus, les quarks produisent plusieurs zones parallèles. Leur addition conduit à de véritables hyperboles (et non plus des hyperboloïdes) aux points de jonction.

Les deux diagrammes ci-dessous montrent qu'il y a plusieurs hyperboles insérées les unes dans les autres, qu'on peut aussi observer sur le plan orthogonal. Leur origine respective correspond à une série exponentielle qui rappelle étrangement les lignes spectrales de la série de Balmer :

 

Les interférences en forme d'hyperboles insérées les unes dans les autres.

Chacune de ces hyperboles peut capturer un électron, qui émettra de la lumière en fonction de l'endroit.

 

Le lien avec les couches atomiques et la série de Balmer est évident :

 Les lignes spectrales de l'hydrogène, selon la série de Balmer.

 

Que la lumière soit.

Cette explication de la lumière est vraisemblable. On suppose ici que les électrons sont fixes et qu'ils ne font qu'osciller sur la position qui leur est assignée autour du noyau des atomes.

Chose certaine, dès que la nature ondulatoire de la matière aura été confirmée, il faudra considérer que la lumière est faite d'ondes également.

Parce qu'il n'existe que des électrons, il n'y a pas d'alternative.

 

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Gabriel LaFrenière,

Bois-des-Filion en Québec.

Sur l'Internet depuis septembre 2002.

Dernière mise à jour le 10 décembre 2005.

Courrier électronique : veuillez consulter cet avis.

La théorie de l'Absolu, © Luc Lafrenière, mai 2000.

La matière est faite d'ondes, © Gabriel Lafrenière, juin 2002.

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