Relativité, en physique.

Il y a tout de même quelque chose qui me gêne, notamment dans votre message sur Michelson et Morley, car leur expérience est à la base de la relativité restreinte pour une autre raison que celle de l'éther, et que vous avez évoqué dans votre message suivant : la constance de la vitesse de la lumière dans tout référentiel inertiel.

Michelson et Morley mesurent la vitesse de la lumière dans plusieurs référentiels, ils constatent que cette dernière ne varie pas, autrement dit qu'il s'agit d'une constante. C'est un appui expérimental très important à la théorie de la relativité restreinte, puisqu'imaginons tout simplement qu'un photon se déplace entre deux miroirs :

Maintenant imaginons que le système se déplace de gauche à droite. Quant à nous, sommes toujours immobiles et nous voyons les deux miroirs et le photon se déplacer. Voici le trajet du photon que l'on pourra observer :

Dans le deuxième schéma, la distance parcourue par le photon nous apparaît plus longue pour faire un aller.

En revanche, si nous plaçons une caméra sur le miroir pendant que le système se déplace, elle nous montrera ce que nous avons observé dans le premier schéma. Autrement dit, puisque la caméra est immobile dans le référentiel miroir (du haut ou du bas, peu importe), alors elle verra que le photon a parcouru une plus courte distance. Nous qui sommes en dehors du système en déplacement par rapport à nous, nous voyons le photon parcourir une plus grande distance.

Logique, certes, mais puisque la lumière a toujours la même vitesse, que l'on soit en dehors du système ou dedans (la caméra), il y a eu dilatation de l'espace-temps.

En effet, nous savons que vitesse = distance / temps

D'où distance = vitesse x temps

Or, la vitesse est ici une constante, donc elle ne change pas. Puisque la distance est différente, la variation ne peut provenir que du temps, donc aussi de la distance que l'on nommera "espace".

Ainsi le temps que mettra le photon à atteindre le miroir du dessus ne sera pas le même selon le référentiel, et la distance parcourue ne sera pas la même selon le référentiel.

Einstein en est donc arrivé à la conclusion que le mouvement provoque le ralentissement du temps.

Le temps et l'espace ne sont plus des constantes : le temps et l'espace peuvent se contracter, se dilater, selon le mouvement. On va donc réunir le paramètre espace et le paramètre temps en un seul : l'espace-temps. En effet, les deux se comporteraient de la même façon.

Le physicien Langevin imaginera le paradoxe des jumeaux : un jumeau part faire un grand voyage dans l'espace à très importante vitesse et un autre reste au sol. Il en résultera au retour du voyage que le jumeau resté au sol sera plus vieux et celui ayant visité l'espace sera plus jeune. En effet le jumeau parti en voyage aurait subit un ralentissement du temps.

La relativité restreinte fût vérifiée après l'innovation de l'horloge atomique.

Mathématiquement, il ne sera pas difficile de prouver cela d'après le théorème de Pythagore.

Si le miroir et l'observateur sont immobiles l'un par rapport à l'autre, les deux événements : émission de l'éclair, retour de l'éclair, ont lieu au même endroit, et sont donc notés par une même horloge. La durée (t) du temps écoulé entre ces deux événements est :

t = 2D/c

où D est la distance entre l'observateur et le miroir.

Si, en revanche, l'observateur se déplace avec la vitesse v par rapport à l'espace dans lequel le miroir et les horloges indiquant le temps sont immobiles, le trajet suivi par la lumière tiendra compte de ce déplacement ; notons 2D' sa longueur. La durée du parcours sera donc différente, notons-là t' = 2D'/c. La distance entre les deux horloges situées l'une au point d'émission de l'éclair, l'autre au point de réception, est égale à vt'.

(ct'/2)² = (Vt'/2)² + D² = (Vt'/2)² + (ct/2)²

c²t'² = V²t'² + c²t²

(c² - V²) t'² = c²t²

D'où :

Cette formule est célèbre, mais l'important est d'en comprendre la signification. Un même événement a une durée différente selon que celui qui la mesure est au repos ou en mouvement par rapport à lui. Dans le premier cas, la durée correspond à ce que l'on appelle le temps propre, dans le second un temps impropre ; le second, comme le montre la dernière équation, est toujours plus grand que le premier. Je vais de Lille à Marseille en avion, combien dure mon voyage? Je peux répondre soit en regardant ma montre au départ et à l'arrivée, soit en regardant les horloges des aéroports. Même en admettant que toutes ces horloges sont rigoureusement synchrones, qu'il n'y a pas la moindre erreur de lecture, ces deux méthodes ne donnent pas le même résultat. Ma montre est au repos par rapport à l'événement mesuré, mon voyage ; elle donne un temps propre ; les horloges des aéroports sont en mouvement par rapport à l'événement (ou l'événement par rapport à elles, ce qui est équivalent), elle donnent un temps impropre, plus long.

La différence est cependant bien faible. Même avec un Concorde volant en moyenne à 2 000 km/h sur les 1 000 km du parcours, on obtient t = 30 minutes et t' = 30, 00000000006 minutes. On comprend qu'aucune différence n'apparaisse dans la vie courante entre temps propre et temps impropre. Mais il n'en est plus de même lorsqu'on observe des objets qui se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière, c ; dans ce cas, seule la conception du temps proposée par Einstein permet de rendre compte de la réalité.

Mais le problème, c'est que la relativité restreinte (cette théorie que nous venons de voir), est incompatible avec la mécanique de Newton : physique par excellence au temps d'Einstein et théorie de la gravitation universelle extrêmement bien vérifiée. Newton n'avait pas pris en compte que les forces n'étaient pas instantanées, etc.

Einstein devait donc rebâtir la gravitation à sa "sauce", c'est-à-dire compatible avec sa théorie de la relativité restreinte.

Au final, l'expérience Michelson et Morley est un pilier expérimental pour alimenter la théorie de la relativité restreinte, et son but n'était pas de prouver l'inexistence de l'éther avant toute chose, ceci est une déduction qui s'est est faite par la suite. Le but de Michelson et Morley était d'avoir une expérimentation quant à la vitesse de la lumière.

Merci Gallium pour cette réponse bien imagée,

Je n'ai pas écrit le contraire, je l'ai même démontré dans la réponse précédente.

Je disais simplement que ces deux là ne se sont pas battus pour défendre l'éther.

On pouvait imaginer une théorie à éther avec augmentation inertielle des masse qui aurait eu exactement les même effets que la compression de l'espace temps.

Une galaxie à 10 milliards d'années qui va 95% de c est écrasée dans le sens du mouvement?

Moi j ai odere ta theorie.Je ne l ai pas bien comprise mais j ai vu que tu decrit dedans une sorte de machine a passer dans le futur ca ressemble a l experience du LHC je pourrai essayer sur ma belle mere?

Salut... si j'ai bien compris, c'est une question d'élasticité de la matière, car ça; à lui seul; peut basculer ces paramètres d'espace-temps là!, quelqu'un peut m'éclairer la tache?

et lorsqu'on parle de photons ça ce n'est de la matière figée,non??

Il est surtout à noter que l'expérience avec les photons est purement imaginaire, en réalité comme dans la vidéo de ARTE postée dans ce sujet, il s'agirait davantage d'un rayon de lumière monochromatique émise par un laser. Le photon, dans l'expérience, a une trajectoire bien définie et oscille entre les deux miroirs, c'est purement spéculatif.

Le but est surtout de montrer qu'une entité ayant une vitesse constante dans tout référentiel inertiel parcourt un chemin plus long dans un référentiel, plus court dans un autre référentiel, aussi bien dans l'espace que dans le temps, ce qui questionne sur l'élasticité de l'espace-temps et non de la matière.

salut Gallium! et tu vois pas que c'est un peu métaphorique le terme "élasticité de l'espace-temps"?,...tu me comprends, Gallium?

L'élasticité de l'espace temps est une réalité. Si on en tenait pas compte, les GPS, par exemple, ne fonctionneraient pas. Si quelque chose est une métaphore, dans cette histoire, c'est l'espace temps, en fin de compte.

L'élasticité de l'espace temps est une réalité. Si on en tenait pas compte, les GPS, par exemple, ne fonctionneraient pas, Si quelque chose est une métaphore, dans cette histoire, c'est l'espace temps, en fin de compte.

salut , tu veux dire que l'espace-temps n'existe pas , ou imaginaire , ou quoi ?

Moi j ai odere ta theorie.Je ne l ai pas bien comprise mais j ai vu que tu decrit dedans une sorte de machine a passer dans le futur ca ressemble a l experience du LHC je pourrai essayer sur ma belle mere?

Tu voudrais l'envoyer dans combien de millénaires?

Il est surtout à noter que l'expérience avec les photons est purement imaginaire, en réalité comme dans la vidéo de ARTE postée dans ce sujet, il s'agirait davantage d'un rayon de lumière monochromatique émise par un laser. Le photon, dans l'expérience, a une trajectoire bien définie et oscille entre les deux miroirs, c'est purement spéculatif.

Le but est surtout de montrer qu'une entité ayant une vitesse constante dans tout référentiel inertiel parcourt un chemin plus long dans un référentiel, plus court dans un autre référentiel, aussi bien dans l'espace que dans le temps, ce qui questionne sur l'élasticité de l'espace-temps et non de la matière.

Salut Galium,

Pourrais tu nous parler des quadrivecteurs et de l'espace temps et des équivalences masses-énergies?

Ou je peux le faire si tu veux.

Avant d'intégrer la gravitation dans la relativité pour parler de la relativité générale.

La il faudrait faire un rappel sur les matrices jacobiennes.

A+ amitiés

désolé pour mes derniers messages 'j'étais effectivement hors sujet'.... mais ce supplément de distance qu'on compte que la lumière fait à vitesse constante revient au référentiel... cette oblicité qui donne "une distance apparente plus longue que la lumière parcourt à vitesse constante" est en fait la somme vectorielle entre le mouvement vertical de la lumière et celui horizontal du référentiel...c'est donc tout simplement une apparence, cette dilatation de la distance qu'on veut admettre... veuillez me rendre sur chemin, si vous voyez que j'en suis égaré

Si on considère que la vitesse de la lumière va a c quelque soit le référentiel alors effectivement, la relativité restreinte s'explique par le simple principe du triangle de Pythagore la distance plus longue de la lumière observé par l'observateur extérieur (mais non perçue comme plus longue par l'observateur intérieur) explique ce changement de valeur du temps (sorte de bricolage pour garder les lois identiques de l'electromagnétisme quelque soit le référentiel).

D'ailleurs toutes les observations confirment ces formules.

Mais on pourrait interpréter différemment ces observations: le temps constaté dans un référentiel n'est qu'une manière d'observer le mouvement.

On pourrait imaginer qu'un flux d'éther nous traversant pourrait modifier notre vitesse d'observation du temps en ralentissant toute notre physique locale...

je dis franchement que ce n'est qu'une question de repère...tout simple,tout court, une dx horizontale parcourue pendant une dt, que fait le référentiel et non la lumière et qui s'ajoute au mouvement du photon...alors pas de dilatation ni de temps ni d'espace

Vas y parle nous de relativite general alexandrew de toute facon on va rien comprendre et comme de toute facon tu vas encore remettre en question cette theorie tu vas encore te faire engueuler par gallium.

Il va y avoir du specacle!

désolé pour mes derniers messages 'j'étais effectivement hors sujet'.... mais ce supplément de distance qu'on compte que la lumière fait à vitesse constante revient au référentiel...

OUi, la distance est relative au référentielle. C'est pour ça que la théorie s'appelle relativité.

cette oblicité qui donne "une distance apparente plus longue que la lumière parcourt à vitesse constante" est en fait la somme vectorielle entre le mouvement vertical de la lumière et celui horizontal du référentiel...

oui

c'est donc tout simplement une apparence, cette dilatation de la distance qu'on veut admettre...

Non. Si tu restes assis dans un train qui fait 100 km en ligne droite, les 100 km que tu as parcourus ne sont pas une apparence.

La perception des distance par un observateur extérieur d'un objet en mouvement est modifié.

Les longueurs dans le sens d'avancement d'un objet sont raccourcis mais dans l'objet en mouvement on, ne s'en rend pas compte.

Il n'a pas tout à fait tort quand il dit que c'est la perception qui est modifiée...

Il n'a pas tout à fait tort quand il dit que c'est la perception qui est modifiée...

Il n'aurait peut être pas tout à fait tort si c'était de ça qu'il parlait. Mais ce n'est pas le cas.

OUi, la distance est relative au référentielle. C'est pour ça que la théorie s'appelle relativité.

oui

Non. Si tu restes assis dans un train qui fait 100 km en ligne droite, les 100 km que tu as parcourus ne sont pas une apparence.

justement, il va nous apparaître que nous faisons de sur place (... si tout autour est noir biensur ), ce que n'est pas du tout une réalité.. et nous aurions besoins d'un deuxième référentiel pour bien juger si notre train est bien au repos ou qu'au contraire, il va à 100 km/h... je ne suis, en fait, que contre "l'élasticité de l'espace-temps" qu'est une façon 'métaphorique' pour peut être faire des calculs et non une réalité naturelle....avec un grand MERCI

un moyen de voir si train roule est de descendre en marche mais om peut le faire qu une fois!

justement, il va nous apparaître que nous faisons de sur place

Arrete les drogues dures, et tu verras que quand on fait 100 km en train, on s'en rend compte. Si si.

La contraction de l'espace-temps est une réalité, et, pour répondre à ton post dans un autre sujet, la lumière n'est pas faites de petites billes octaedriques, et Descartes n'est plus vraiment à la pointe de la recherche scientifique. Ca ne te plait pas ? Tant pis : le monde est comme il est, pas comme tu voudrais qu'il soit.

il nous faut un juge honnête et sérieux... :D

moi je suis honnete mais pas serieux

la relativite dit que pour passer d un referentiel a l autre il faut utiliser la transformation de lorentz qui ecrase les longueurs et ralentit le temps.

Il faut lire le doc d alexandrew en plus il est marant