Effet Allais - Définition

Introduction

Avant Einstein

Avec Einstein

En physique des particules

Méta

L’effet Allais, aussi appelé anomalie d’Allais, est un phénomène physique lié à des déviations irrégulières du plan d'oscillation d'un pendule. Cet effet a été observé pour la première fois en 1954 par Maurice Allais, ce qui lui a valu, en 1959, le prix Galabert de la Société Française d’Astronautique.

Allais développe une interprétation de son effet impliquant de rejeter la théorie de la relativité restreinte, en particulier en affirmant que l'espace est anisotrope. Son interprétation n'est pas prise au sérieux par la communauté physique, complètement balayée par des expériences ultérieures beaucoup plus précises.

L’expérience

La démarche d'Allais

Dans le courant des années 1950, Maurice Allais s'intéresse à l'influence des champs gravifiques et magnétiques sur le mouvement d'un pendule de sa fabrication: le pendule paraconique. Au cours de ces expériences, il détecte des régularités inexpliquées de périodicité lunisolaire (24h50). En corroborant avec des mesures optiques de visées sur mire, il détecte des régularités de même périodicité. Par ailleurs, lors de deux éclipses solaires, l'une en 1954 et l'autre en 1959, il détecte une déviation exceptionnelle du mouvement du pendule.

Cette anomalie est baptisée effet Allais. Allais l'a décrite dans les comptes rendus de l'Académie des sciences (CRAS).

Études ultérieures

Les observations de l’effet Allais sont rares et plutôt contradictoires, non seulement à cause de la rareté de telles éclipses, mais aussi parce qu’aucun protocole d’expérimentation rigoureux n’aurait été respecté .

Saxl et Allen (1970) ont tenté une approche différente de la même expérience, qui n’a jamais pu être retentée par la suite et reste donc non validée. Une expérience plus récente effectuée en Chine durant l’éclipse de 1997 semblait confirmer un effet Allais, mais l’expérience n’est guère concluante car le protocole n’exclut pas de nombreux biais. Des observations plus rigoureuses, en Zambie et en Australie entre 2001 et 2002 concluent également à des anomalies. Mais les expérimentateurs eux-mêmes se rangent du côté d’une explication par les phénomènes de mouvements de masses d’air, explication définitivement retenue par Tom van Flandern.

L'annonce de la vérification par la NASA de l'effet Allais attira fortement l'attention des médias. Mais alors que la NASA communiqua fortement avant l'éclipse du 11 août 1999 et immédiatement après, aucune analyse approfondie des résultats ne fut publiée.

L’interprétation d’Allais

L’hypothèse d’Allais

D’après Allais, les résultats d'anisotropies périodiques seraient dus à une propriété du vide, un éther, qui procurerait des propriétés anisotropiques à l’espace. Plus simple à réaliser qu’une expérience d’interférométrie, c’est vers cette vérification qu’il porta ses efforts. Il décrit ses hypothèses dans son livre, L'Anisotropie de l’Espace, publié en 1997.

Son hypothèse conduit à une vitesse de la lumière par rapport à l'observateur terrestre dépendante de la direction (puisque la Terre se déplace avec l'éther mais que la rotation de la Lune induit un « vent » de 8 km/s). Autrement dit, Allais récuse l’interprétation d’Einstein de l’expérience de Michelson-Morley.

Les expériences de Miller

Maurice Allais a consulté les résultats des mesures de Michelson et Morley ainsi que les vérifications ultérieures de Dayton Miller, réalisées en 1925-26 pendant une année au mont Wilson. Il en a personnellement conclu que :

• l’expérience de Michelson n'a pas donné une différence de vitesse nulle, mais au maximum de 8 km/s, sans que l'on puisse y détecter de régularité. Cette différence a donc été interprétée comme due aux incertitudes de mesure.
• Les expériences de Dayton Miller ont corroboré ces résultats, sur une longue durée, sans que toutefois Miller ne puisse expliquer la source des irrégularités. A l'époque, des problèmes de température ont été invoqués pour en expliquer la cause. En ré-analysant les données issues de cette expérience, Allais prétend lire une périodicité en utilisant le temps sidéral plutôt que le temps civil, tel qu'utilisé par Miller.
• En appliquant la loi de Titius-Bode au système Terre-Lune, qu'il généralise à l'éther, il calcule un « vent » de 7,95 m/s, ce qui est très comparable aux valeurs trouvées par l'expérience de Miller et de Michelson. Il en déduit donc que l'éther tourne de concert avec les astres, comme l'imaginait Leibniz, et n'est pas fixe, comme le pensaient Lorentz, en inventant ses célèbres transformations, et la majorité des scientifiques de la fin du XIX^e siècle, qui imaginaient que l'éther traversait la Terre de part en part, donc que la rotation de la terre autour du soleil devait entraîner une variation de 30 km/s.
• En conséquence, puisque la relativité restreinte est fondée sur le postulat de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide et l'absence d'éther, il estime que celle-ci doit être rejetée de même que la relativité générale qui en est issue.

Ces travaux n'ont pas fait l'objet de publications ou de citations dans des revues scientifiques internationales à comité de lecture, mais une partie a été publiée dans les CRAS. Trois ans auparavant, il avait publié un ouvrage à destination de la communauté scientifique sur le sujet, L'anisotropie de l'espace, avec pour but de présenter l'ensemble de ses travaux expérimentaux et analyses en physique

Concernant l'expérience de Dayton Miller, les physiciens se sont depuis longtemps contentés de l'explication de Robert S. Shankland par les fluctuations de température. Maurice Allais présenta dans des revues et des conférences ses conclusions sur l'expérience de Miller, rejetant l'analyse de Shankland. Roger Balian, physicien au CEA, publia une note visant à réfuter les conclusions d'Allais. Le courrier des lecteurs de La Jaune et la Rouge fut également employé comme cadre du débat.

L'expérience de Miller avait fait parler d'elle à l'époque, mais rapidement d'autres expériences ont conforté la relativité et les physiciens se sont convaincus que l'expérience de Miller était pathologique (comme le montre la lettre d'André Metz à Einstein à ce sujet). Allais et ses partisans affirment que la contradiction apparente de l'expérience de Miller par les expériences ultérieures vient du fait que seule l'expérience de Miller était menée sur une période de révolution complète de la Terre autour du Soleil. Depuis lors, ceci a été fait avec un résultat conforme à la relativité restreinte dans la limite de précision des instruments, un million de fois supérieure à ceux de Miller.

Ces remarques n'intéressent pas beaucoup la plupart des physiciens: l'expérience de Michelson-Morley a été répétée avec une précision très supérieure depuis, les résultats concordant avec la relativité restreinte, il n'y a pas lieu de critiquer l'interprétation de l'expérience historique.

Si l'effet Allais a été discuté par plusieurs physiciens (qui ont proposé des explications rentrant dans le cadre de la physique conventionnelle, ses théories sur l'anisotropie de l'espace sont traitées comme anecdotiques par la communauté scientifique, comme en témoigne l'absence de citations et même de simple référencement sur les bases de données dédiées Astrophysics Data System (ADS) et SPIRES.

Recherches sur l'anisotropie de l'espace

L'hypothèse d'une anisotropie de l'espace a été étudiée comme piste pour résoudre les problèmes actuels (début du XXI^e siècle) de la cosmologie. Alan Kostelecky défend une « Extension du modèle standard » (Standard Model Extension) dans laquelle de nombreux paramètres variables décrivent les anisotropies de l'espace. Jusqu'à présent, tous les tests donnent des paramètres nuls dans les limites de précision des instruments.

Pour cela, l'hypothèse de variation de la vitesse de la lumière suivant la direction a été vérifiée très finement, et sur une période supérieure à un an. L'expérience montre que la variation de la vitesse de la lumière suivant la direction ne peut être supérieure à 10 ^{− 16} en valeur relative (la valeur défendue par Allais est ).

L'opposition d'Allais à Einstein

Maurice Allais, fervent admirateur d'Henri Poincaré (qui a fait les mêmes écoles que lui), fait partie de ceux qui pensent qu'Albert Einstein est un plagiaire (accusation s'inscrivant dans la large controverse sur la paternité de la relativité). Allais a d'ailleurs tendance à mêler ses deux combats contre Einstein, remise en cause de sa théorie et accusations de plagiat. Paradoxalement, cela l'amène à accuser également d'erreur son idole Poincaré. Jean-Marc Lévy-Leblond s'amuse à ce sujet de l'opposition entre deux Prix Nobel. Allais a également un chapitre à son sujet dans le livre Einstein un siècle contre lui d'Alexandre Moatti. Leblond et Moatti ont noté que de nombreux opposants à Einstein étaient motivés par le chauvinisme polytechnicien.