A propos des jumeaux de Langevin

Je recommanderai à @azad2Bd’acheter ce livre dont j’ai donné les références ci dessus. Il retrouvera sa jeunesse en se replongeant dans des études actualisées ( l’enseignement de la relativité a évolué depuis 50 ans).

Cela dit je me souviens que c’est surtout quand ma fille m’a parlé du muon que j’ai fini par céder. Oui les durées sont relatives ( dans des conditions données, qui toutes d’ailleurs, là je fais de la philo font intervenir le mouvement).

Le muon est une particule qui a une durée de vie de 1 par exemple entre sa naissance ( son apparition) et sa mort ( sa disparition). Le muon apparaît dans des circonstances données dans l’atmosphère à une altitude donnée et se dirige vers la terre. Vu la distance à parcourir pour arriver sur terre et sa durée de vie préalablement observée, le muon doit mourir ( disparaître) avant d’arriver sur terre. Problème : il arrive quand même sur terre car il est possible de l’y observer. Ce qui veut dire, dans une première approximation que sa durée de vie, vue de la terre est par exemple de 1,1. Alors sa durée de vie c’est 1 ou 1,1 ? Il m’a fallu du temps pour accepter que le muon, lui, qui voyage vers la terre,?a bien une durée de vie de 1. Que, si on lui met une horloge dans les dents celle ci indiquera bien une durée de 1, pas de 1,1. Donc vu de la terre sa durée de vie est 1,1 mais vu de lui même sa durée de vie est 1. Phénoménal quand même. Bien sûr les calculs sont là, les maths sont là, c’est béton, la théorie s’en mêle, on a Minkovski, etc etc. C’est comme ça, les durées ne sont pas les mêmes et les horloges ne sont pas affectées par quoi que ce soit, le rythme de leur « balancier » n’est pas affecté ( à cet égard la formulation : les horloges vont moins vite est une formulation calamiteuse qui n’est plus employée dans l’enseignement moderne).

Mais si j’en reviens au muon, l’expérience signifie que quand le muon vit une durée de 1 l’observateur sur terre vit une durée de 1,1. Il vieillit plus vite que le muon ! Le jumeau sur terre vieillit plus vite que le jumeau qui revient. 
 

il y a une heure, SpookyTheFirst a dit :

Là c’est la relativité générale, je n’ai jamais maîtrisé l’algèbre tensorielle et je passe mon tour….

Beurk. Et tu as bien raison, des indices, des exposants, qui n'en sont pas. Ha où sont t'il passés les jolis " d ronds" des équations aux dérivées partielles d'hier ? Il fallait 5 pages pour raconter Maxwell, mais au moins on pouvait faire semblant de comprendre. Et puis sont venus les Rot, les Gradients, les Nablas et autres divergents, et ça c'est obscurci. Et les tenseurs nous ont enfin expédié à Bicêtre.

J'ai apprécié ton idée, d'aller asticoter les vieux barbons grincheux de chez Futura Sciences. Mais je ne voudrais pas faire de la peine à notre sage à nous, notre fidèle @Répy

il y a 23 minutes, satinvelours a dit :

Mais si j’en reviens au muon, l’expérience signifie que quand le muon vit une durée de 1 l’observateur sur terre vit une durée de 1,1. Il vieillit plus vite que le muon ! Le jumeau sur terre vieillit plus vite que le jumeau qui revient.

Oui, tout le monde connaît cela et les spécialistes des rayons cosmiques en particulier. Mais il ne faut pas oublier un fait très important et qui pourrait paraître incroyable à quiconque : les équations de Lorentz qui sont à la base même de la théorie de la Relativité restreinte et qui ont été écrites avant qu' Einstein ne les utilises pourraient, si l'on acceptait l'idée de les décrire dans un monde à deux dimensions et en n'utilisant donc que le théorème de Pythagore dans le plan, être accessibles à un bon élève de classe de quatrième pour autant qu'on lui explique ce qui se passe quand le dénominateur d'une fraction devient de plus en plus petit... et aussi l'existence de nombres "imaginaires".

Ce qui a différentié Einstein de Lorentz, c'est que le premier de ces deux là, a osé en déduire que "c" était une valeur infranchissable. Et ce choix, n'était hélas pas innocent.

J’imagine azad sur son bateau, seul, pensant aux mystères, dont la mort, rêvant soudain d’un jumeau, rêvant en fait de lui même parti dans l’espace à toute allure et revenant encore plus vite sur terre, et le voici face au jumeau, face à lui même, âgé de seulement 20 ans quand il atteint lui 80 ans. Moi je serais un peu jalouse et je me dirais : ah non ce n’est pas possible, tu ne peux pas être resté jeune quand moi j’ai tant vieilli.

La relativité parfois donne le bourdon. 

Laissons le navigateur solitaire voyager avec ses rêves et ses inquiétudes ( légitimes) dans les étoiles. 
 

@l'archange

je crois à la relativité comme je crois à la MQ, parce que cela m'arrange.

Tout ce que je demande ici, c'est de m'expliquer comment le voyageur de Langevin pourrait-être biologiquement possible.

Il y a 5 heures, azad2B a dit :

@l'archange

je crois à la relativité comme je crois à la MQ, parce que cela m'arrange.

Tout ce que je demande ici, c'est de m'expliquer comment le voyageur de Langevin pourrait-être biologiquement possible.

La biologie n’a pas sa place là-dedans, chaque jumeau vit sa vie de manière normale (bien sûr l’un se prend quelques G au départ et retour).

Il y a 7 heures, satinvelours a dit :

Dans le livre il y a ensuite des explications mathématiques un peu rébarbatives puis une conclusion plus littéraire, plus accessible : « l’horloge qui a effectué le voyage aller retour mesure une DURÉE inférieure à celle mesurée par l’horloge au repos. L’élément essentiel de la démonstration est que l’horloge qui accomplit le voyage aller retour change de référentiel d’inertie en cours de route. Elle subit une accélération. Ce n’est cependant pas l’accélération qui cause directement le décalage temporel des deux horloges mais c’est leur vitesse relative »

C’est bien la différence de vitesse qui crée le décalage, c’est vrai, mais l’accélération subie par le voyageur est essentielle sinon la situation serait symmétrique (dans la la transformée de Lorentz, la vitesse un scalaire et en plus est au carré donc son signe importe pas).

Cela a d’ailleurs été expérimentalement mesuré avec des horloges embarquées.
 

Hafele et Keating (1971) avec leur horloge à bord:

Il y a 1 heure, SpookyTheFirst a dit :

La biologie n’a pas sa place là-dedans, chaque jumeau vit sa vie de manière normale (bien sûr l’un se prend quelques G au départ et retour).

Tu en déduis donc que ce petit morceau d'humanité parti voyager pendant une durée indéterminée, pourrait a son retour faire état de plus de découvertes scientifiques que n'en n'ont fait les hommes restés sur Terre ? Cela en supposant qu'aucun génie venant tout bouleverser ne soit né sur Terre pendant ce temps là.

Bon sang, mais c'est bien sûr ! Je suggère d'inciter les chercheurs à faire du ski, de la balançoire, de la boxe, voire de virées aux manèges de la foire du trône pour augmenter leur production intellectuelle. Bon, pour ceux qui auraient opté pour la boxe, j'ai des doutes....

Il y a 7 heures, satinvelours a dit :

La relativité parfois donne le bourdon. 

concernant la relativité , c'est Devos qui a raison ( et il l'a démontré )

c'est un type , dans le train , qui est dans un wagon en queue de train , et se dirige vers le wagon restaurant en tête de train . ainsi il va plus vite que le train , et le type a un pou sur le crane qui se déplace de sa nuque vers son front .

donc le pou va plus vite que le mec qui va plus vite que train ; et il arrivent tous en même temps à la gare  

il y a une heure, azad2B a dit :

Tu en déduis donc que ce petit morceau d'humanité parti voyager pendant une durée indéterminée, pourrait a son retour faire état de plus de découvertes scientifiques que n'en n'ont fait les hommes restés sur Terre ? Cela en supposant qu'aucun génie venant tout bouleverser ne soit né sur Terre pendant ce temps là.

Bon sang, mais c'est bien sûr ! Je suggère d'inciter les chercheurs à faire du ski, de la balançoire, de la boxe, voire de virées aux manèges de la foire du trône pour augmenter leur production intellectuelle. Bon, pour ceux qui auraient opté pour la boxe, j'ai des doutes....

Mais en fait, ce sera celui resté sur terre qui sera plus âgé que son frère et aura eu le temps de faire plein de découvertes. 

Evidemment, si l'autre part trop longtemps, son frère sera mort depuis longtemps mais il aura l'occasion de faire la connaissance de ses arrière petits neveux et nièces. 
De plus si le jumeau part sans son fils; à son retour, le gamin pourrait avoir l'âge d'être son grand-père et même ses petits enfants seront plus âgés que lui.

J'avais vu une animation qui expliquait tout cela, la dilatation du temps, un peu comme un effet de perspective. C'était une  comparaison intéressante; vue que tout le monde peut comprendre l'effet de perspective; plus les objets sont éloignés, plus leur taille diminue.  On prend ce phénomène comme allant de soi, puisqu'on y est confronté constamment.

L'homme, et même les animaux, en ont besoins pour se diriger dans l'espace; c'est inscrit dans notre ADN, mais comprendre la relativité ou la mécanique quantique n'est pas indispensable pour la survie.
 

Il y a 3 heures, azad2B a dit :

Tu en déduis donc que ce petit morceau d'humanité parti voyager pendant une durée indéterminée, pourrait a son retour faire état de plus de découvertes scientifiques que n'en n'ont fait les hommes restés sur Terre ? Cela en supposant qu'aucun génie venant tout bouleverser ne soit né sur Terre pendant ce temps là.

Bon sang, mais c'est bien sûr ! Je suggère d'inciter les chercheurs à faire du ski, de la balançoire, de la boxe, voire de virées aux manèges de la foire du trône pour augmenter leur production intellectuelle. Bon, pour ceux qui auraient opté pour la boxe, j'ai des doutes....

En discutant de ce fil avec mon épouse préférée, je me suis rendu compte que tu t’étais complètement planté sur la direction du vieillissement…. Et que tout occupé à te faire la lecon sur des points de détails, je ne m’en étais pas rendu compte, la honte!

Il y a 2 heures, Atipique a dit :

Mais en fait, ce sera celui resté sur terre qui sera plus âgé que son frère et aura eu le temps de faire plein de découvertes. 

Bah oui…. En effet… après 2 pages de fil!

Le 28/07/2022 à 14:28, azad2B a dit :

Le ralentissement du temps à l'intérieur du vaisseau, prévu par Einstein, ne se traduirait-il pas aussi par un ralentissement des fonctions vitales ?

C’est, tout simplement, la pression subite par l’organisme, lors du voyage, qui ralentirait le déroulement des phénomènes biologiques animant le corps humain. Cela se traduirait par un ralentissement des fonctions vitales…

L’ignare vous salut bien !

@Atipique Merci, tu nous a ouvert les yeux. Et par la même occasion, démontré que l'adage "les voyages, forment la jeunesse" n'est probablement qu'un argument publicitaire issu du consortium des agences de voyage. Je me console en songeant que je ne suis pas le seul, à m' être planté.

Ainsi donc Langevin avait raison en postulant que le voyageur allait retrouver son frère plus âgé qu'il ne l'est lui-même, mais il me semble aussi que @Répy et moi-même avions raison en supposant que les facultés intellectuelles des voyageurs allaient être ralenties pendant leur voyage. Car si ce n'était pas le cas, les deux jumeaux a leur retrouvaille devraient avoir le même aspect physique. Simplement ils n'auraient plus le même calendrier.

Merci d'avoir participé...