Y a-t-il un principe de relativité d'échelle ?

Principes de la relativité d'Einstein

Si les principes de relativité restreinte et génerale ont un sens, ce n'est pas parce qu'ils sonnent bien, mais parce qu'ils se trouvent prendre un sens précis dans leurs contextes respectifs, sens précis d'ailleurs très différents l'un de l'autre:

Principe de relativité restreinte: La structure géometrique de l'espace-temps qui intervient dans les lois de la physique est celle d'un espace affine muni d'une structure sur l'espace vectoriel associé, dont le groupe d'invariance agit sur l'ensemble P des directions d'une manière que l'orbite d'une direction de temps T donnée est un ouvert de P, et le sous-groupe fixant T agit comme le groupe produit des translations temporelles et rotations spatiales.

Principe de relativité générale: l'espace-temps est une variété pseudo-riemannienne, et ce qu'on appelle champ de gravité est l'expression de certains des paramètres de déformations qui apparaissent dans les lois de la physique exprimées dans un système de coordonnées non redressées au second ordre (celui des courbures des lignes de coordonnées); ou en termes plus physiques, l'effet sur un observateur, de la courbure de sa ligne d'univers par rapport à la géodesique tangente.

Le principe de relativité d'échelle, par contre, n'a aucun sens. Si quelqu'un est capable de lui donner un sens, qu'il m'appelle. Allons, essayons un peu: comme Nottale a tant insisté sur l'analogie avec le principe de relativité restreinte, au point de parler d'une formule de transformation de Lorentz d'échelle, avec action du groupe de Lorentz, cela donne: l'espace-temps est un espace à la structure fractale invariante par un groupe continu de dilatations.... non sérieusement, c'est un groupe de Lie p-adique pour pouvoir agir sur un espace fractal ou quoi ?

Un principe de relativité n'est pas une dépendance par rapport à un observateur

Bon allez, je sens qu'il y a des gens qui comme l'auteur de l'article Wikipedia ne comprennent encore rien à ce que j'essaie d'expliquer, parce qu'ils n'ont absolument aucune notion de ce que peut signifier le concept de relativité, tout en croyant le connaître (et en m'accusant au passage de ne pas le connaitre sous prétexte que je ne vois pas de sens à la manière dont Nottale l'invoque...): je le cite "la relativité d'échelle a bien un sens, et vous l'avez parfaitement formuler vous-même (comme quoi, quant on cherche...) : c'est effectivement de rompre avec "l'évidence (sic) de définissabilité physique absolue des étalons de mesure". Exactement comme la seule la seule vitesse "absolue", définissable, c'est c, les seuls "étalons de mesure" qui ne sont pas affectés par les dilatation/aggrandissement sont respectivement l'échelle de Planck et la taille de l'univers ; entre les deux, la RE implique que la distance et la durée sont affectés par le niveau de finesse. "

Pour eux donc, je vais ici encore m'abaisser à étaler des trivialités, mais après tout comme c'est pour eux que je détaille (les autres ayant tout de suite compris qu'il n'y avait pas de théorie de la relativité d'échelle n'ont pas besoin de lire tout ça), allons-y:

Il ne faudrait surtout pas confondre la notion de relativité d'avec celle de dépendance ("être affecté") des quantités par rapport à quelque chose comme un observateur. En fait, ça n'a bien sûr rien à voir, mais il s'avère hélas que beaucoup de gens font la confusion. Alors rappelons la différence, avec quelques exemples.
S'il ne s'agissait que de dépendance, serait-ce par rapport à un observateur (eh, en quoi les observateurs auraient-ils un quelconque rôle spécial en physique, tant qu'on ne parle pas des mesures de la physique quantique bien entendu ???), le concept de relativité n'aurait aucune raison d'entrer dans l'écran radar de nos compréhensions. Des dépendances, il y en a pléthore en physique et même partout: toute fonction est dépendante de sa variable. Par contre des relativités il y en a beaucoup moins.
Ainsi la notion de "relativité du temps", expression de la dépendance de la durée d'un phénomène par rapport à l'observateur qui effectue cette mesure, qui paraît extraordinaire en relativité restreinte, n'est nullement l'expression d'un quelconque principe de relativité. Cette dépendance apparaît par opposition à la mécanique galiléenne dans laquelle le temps est absolu, or, faut-il rappeler que la mécanique galiléenne n'est pas moins relativiste que la relativité restreinte. Et par ce même principe de relativité, le temps y dépend de l'observateur... suivant une fonction constante, qui n'est qu'un cas particulier de dépendance, le cas de dépendance qu'on appelle l'indépendance.
Aussi, les gogos anti-relativistes ont beau jeu de proclamer leurs découvertes de possibles "causes" ou interprétations de la dépendance des temps et autres mesures (experience de Michelson-Morlay et autres) par rapport à l'observateur, dont il est question en relativité restreinte, et d'en déduire qu'ils ont réussi à "mieux expliquer" cette théorie de la relativité en termes non-relativistes, par des "causes physiques" faisant l'économie de l'acceptation du principe de relativité en tant que tel. Evidemment tout cela est ridicule car le but du principe de relativité n'est pas d'aboutir à l'expression d'une fonction de dépendance, mais au contraire de rendre compte d'une profonde indépendance: les lois de la physique ne dépendent pas d'une chose aussi artificielle et inutile qu'un choix de réferentiel, à condition toutefois de ne pas se tromper d'objet, tenant compte du fait que les vrais objets sont plus compliqués (quadridimensionnels et autres) que ceux qui apparaissent au premier abord; la prise en compte du décallage entre les variables utilisées comme expression des choses dans un réferentiel, et les vrais objets de la physique, donnant lieu à des formules de changement de référentiels sur ces variables, à travers lesquels, finalement, il n'y a plus dépendance mais indépendance. Telle est donc l'essence du principe de relativité: l'expression d'une indépendance éventuellement cachée au premier abord, au contraire d'une dépendance; ceci imposant des lois de dépendance très précises, celles pour lesquelles les vrais objets sont finalement indépendants (fonctions constantes).

Aussi, par mesure d'illustration, signalons qu'en théorie quantique des champs et notamment en électrodynamique quantique, on se trouve obligés de considérer que les constantes universelles de la physique comme la masse et la charge de l'électron sont explicitement dépendantes de l'échelle de résolution dans laquelle on exprime les lois de la physique, afin que les résultats aux grandes échelles soient compatibles indépendamment de la résolution utilisée pour l'étude. C'est ce qu'on appelle la renormalisation. Cela ne renvoie nullement à un quelconque principe de relativité d'échelle, c'est seulement une fonction qui dépend d'une variable particulière, la résolution. Aucune de ces variables n'est relative, toutes sont définissables dans l'absolu: les échelles sont absolues, les charges sont absolues (quantité sans dimension, ayant donc naturellement une valeur numérique... qui dépend de l'échelle de résolution), la masse de l'électron peut servir d'étalon à tout le reste en prenant des précautions d'énoncé adéquates.

Ainsi, quelle importance pourrait diable avoir le fait qu'une mesure de longueur dépende de l'échelle de résolution utilisée pour la mesurer ? Pourquoi cela devrait-il avoir un quelconque rapport avec un principe de relativité d'échelle ? De toute façon, les résolutions sont définissables dans l'absolu, donc une longueur sera aussi définissable dans l'absolu comme étant celle mesurée suivant une résolution donnée préalablement définie dans l'absolu. Il n'y a donc rien de relatif là-dedans.

La relativité restreinte d'échelle

Cette analogie poétique ne se croit pas obligée d'avoir de la suite dans les idées au point de mentionner le fait que, comme en relativité restreinte les coordonnées d'espace et de temps doivent être oubliées au profit d'un continuum d'évènements qui sont la vraie notion physique seulement observée comme couples (position, temps), de même suivant cette analogie, la longueur et la dimension fractale devraient disparaître au profit d'un continuum d'éléments mesurés par des couples (longueur, dimension fractale). Vachement physique comme notion. Or, comme le continuum d'espace-temps est aussi invariant par translation temporelle à espace et vitesse fixés, ceci donne à travers cette analogie que la dimension fractale n'aurait de sens qu'à une constante additive près à longueur et échelle de mesure fixés. Encore plus physique comme invariance.
Mais si on examine mieux l'équation initiale log(longueur)= dim*log(échelle) pour y chercher une analogie avec la formule de multiplication x = v*t, on constate qu'il serait bien plus pertinent de voir la dimension fractale comme étant la vitesse de variation de log(longueur) suivant les échelles qui jouent le rôle de temps, afin de pouvoir la généraliser au cas de "mouvements non uniformes" dans lesquels la dimension fractale varie suivant l'échelle, entraînant une fonction de dépendance de la longueur suivant l'échelle, analogue à l'équation différentielle dx = v dt (sans oublier que ces variables ne constituent à travers cette analogie qu'une idéalisation outrancièrement régularisée d'une situation bien plus chaotique à préciser). Patatras, les idées d'échelles limites n'ont vraiment plus d'excuse de ce point de vue.

Pour rire un peu

Nottale travaillant avec un espace-temps fractal sans en préciser la forme exacte, on peut tenter de combler le vide de ses constructions en proposant des exemples effectifs d'espaces continus de dimension fractale. On peut introduire par exemple un espace tridimensionnel continu de dimension fractale 3.5 de la manière suivante:

Soit E un espace tridimensionnel euclidien, et d la distance euclidienne dans E. On peut alors obtenir un espace continu de dimension 3.5 en prenant E muni de la distance d' définie par
d'(x,y) = (d(x,y))6/7.

En effet, alors, une boule de rayon u fois plus grand au sens de d' sera divisible en u3.5 fois plus de morceaux de petite taille fixée.

Question: pourquoi un tel espace n'est-il pas un bon exemple d'espace fractal dans lequel la longueur d'une courbe dépend de la résolution employée pour la mesurer, constituant un exemple effectif de ce que Nottale a pu entendre comme point de départ de sa construction qu'il a généralisée par sa transformation de Lorentz d'échelle ?


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