Sciences & Technologies

Salut

Je me pose une question.
On nommera "vitesse de la lumière" : c.

Admettons qu'une voiture m'éclaire de ses phares. Je mesure c.
Ok, environ 300.000 km/s.

Admettons, que la voiture se déplace vers moi à une vitesse de 200.000 Km/s. Je mesure c. Selon la relativité restreinte, je vais aussi mesurer non pas 200 + 300, mais encore 300.000 km/s.

Jusqu'ici tout va bien.

Mais admettons maintenant que je me déplace aussi. Et comme la vitesse maximal est c, je ne peux pas dépasser c. Dans ce cas là, si la voiture m'éclaire encore, vais-je pouvoir mesurer c et comment le faire ? Sachant que la vitesse de la lumière émise par la voiture ne pourra jamais me rattraper ? Verrai-je même cette lumière ?

Voir de la lumière de phares de voiture ne permet pas de mesurer la vitesse de la lumière, en tout cas pas directement. Tu demandes comment faire pour mesurer c dans une certaine situation, mais même dans ton premier exemple je ne pense pas que tu comprennes comment faire.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_de_la_lumi%C3%A8re#Histoire

Et je ne comprends pas non plus pourquoi tu ne verrais plus les phrases si tu te déplaces, quand tu marches dans la rue tu vois bien la lumière des phares?

La vitesse lumiére est une constante fondamentale de l'univers, il n'y a plus besoin de la mesurer et surtout pas avec des phares de voitures en gambadant dans la rue.
Dit toi que même le mètre (l'unité de mesure des distances) est basé sur la vitesse lumiére.

Si tu veux vraiment la mesurer avec précision il faut que la lumiére parcourt plusieurs centaines de kilomètres et avoir un équipement de pointe...

Pour l'histoire de la lumiére qui ne te rattrape pas j'ai rien compris.

Je ne comprends vraiment pas ce commentaire, tout est faux? Non il n'y pas de distance minimale de l'ordre de la centaine de kilomètre pour mesurer avec précision la vitesse de la lumière, quelques centimètres et même moins suffisent... On peut même avoir une mesure décente chez soi avec un micro-onde. Et le fait qu'on ait déjà mesuré cette valeur ne veut absolument pas dire 1) qu'on ne peut pas rendre ça plus précis, la métrologie de pointe existe toujours ; 2) qu'on ne peut pas essayer de reproduire, même moins précisément, ce qui a déjà été fait (encore heureux pour des vérifications ou même simplement l'éducation des élèves) ; et 3) de faire une expérience de pensée dans laquelle on fait cette mesure.

Pour l'OP, j'ai peut-être compris. Si dans l'expérience où tu te déplaces tu t'éloignes de la voiture de sorte que la somme de ta vitesse et de celle de la voiture est supérieure à la vitesse de la lumière; il n'y a toujours pas de problème. C'est précisément pour ce genre de situation qu'on a la théorie de la relativité restreinte. Pour trouver ta vitesse relative par rapport à la voiture, les vitesses ne s'additionnent pas simplement et cette vitesse relative sera toujours plus faible que celle de la lumière. Si vous vous éloignez tous les deux à 2 km/h alors la vitesse relative est de 4 km/h. Cette intuition n'est plus vraie à haute vitesse: si vous vous éloignez tous les deux à 200.000 km/s alors votre vitesse relative n'est que de approximativement 280.000 km/s, pas 400.000.

Il y a surement beaucoup de ressources avec une introduction à la relativité restreinte sympa et facile à lire pour ton niveau de connaissance en physique et mathématique si tu cherches bien.

sauf qu'il suppose que la voiture va aussi à la vitesse de la lumière. Ce qui est impossible techniquement mais théoriquement possible (il faudrait une énergie infinie) . En gros, la réponse est simple, la lumière ou tout objet ayant la vitesse c ne peut pas rattraper la lumière qui a aussi la vitesse c.

"On peut même avoir une mesure décente chez soi avec un micro-onde. "

--> c'est un fake, l'experience du micro onde ne marche que dans des cas particuliers :

https://www.cafe-sciences.org/peut-on-vraiment-mesurer-la-vitesse-de-la-lumiere-avec-un-four-microonde-et-du-chocolat/#:~:text=Il%20n'est%20h%C3%A9las%20pas,sympathique%20avec%20un%20four%20microonde.

En regardant l'une des publications du même auteur que ce que cite l'article du blog, qui fait partie de la même série d'articles, ils parlent en effet de cette expérience de cuisine ... en bien

Many people are impressed by a simple ‘measurement’ of the speed of light by looking at the separation of hot spots in a microwave oven. Having observed standing waves on a string, students will appreciate that the distance between hot spots is approximately half the wavelength of the microwaves. You can study them using damped thermal fax paper, or by melting or burning various foods. We have seen it done with marshmallows, melted cheese and (a students’ favourite) by melting Milky Way chocolate bars on a flour tortilla. (The tortilla, being relatively thin, absorbs little of the microwave energy, and makes a handy vehicle for getting the melted chocolate from the oven to an enthusiastic student’s mouth!).

The frequency of the microwaves is written on the back of the oven (2.45 GHz). Of course, the complex modes of vibration in three dimensions make it difficult to detect anything like a one-dimensional wave in a string, but there are often hot spots about 6 cm apart.

v = f lambda
= 2.45 × 10^9 × (2 × 6) × 10^(-2) m/s
= 3 × 10^8 m/s

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/39/1/007/meta

L'image utilisée dans le blog ne montre aussi pas que ça ne marche pas du tout, juste que c'est en pratique plus compliqué que le modèle en une dimension ... modèle qui reste assez correct pour donner des ordres de grandeur cohérents.

Ca n'est pas très précis et on peut bien sur faire beaucoup mieux. L'idée n'était pas de discuter de la précision obtenue, simplement d'illustrer qu'on n'a pas besoin de centaines de kilomètres (?) pour estimer la vitesse de la lumière, on peut se servir de phénomènes à des échelles bien plus petites. Et accessoirement montrer que "ne pas avoir besoin de" faire quelque chose n'est vraiment pas une raison valable pour ne pas le faire.

pas très précis ? c'est juste un coup de bol si t'obtiens la bonne vitesse!

Je ne comprends vraiment pas ce commentaire, tout est faux? Non il n'y pas de distance minimale de l'ordre de la centaine de kilomètre pour mesurer avec précision la vitesse de la lumière, quelques centimètres et même moins suffisent... On peut même avoir une mesure décente chez soi avec un micro-onde

Il me semblait que si tu n'as pas la distance alors tu as la précision et la sensibilité des instruments, j'imaginais juste un gars qui n'a pas un interféromètre chez lui et qui voudrait mesurer avec précision.

Et le fait qu'on ait déjà mesuré cette valeur ne veut absolument pas dire
1) qu'on ne peut pas rendre ça plus précis, la métrologie de pointe existe toujours ;

Si justement, c est une constante fondamentale qui est depuis quelques années déjà à la base de notre unité de mesure des longueurs...et qui sert de base en métrologie aussi...

Dès la fin du XIX e siècle, il est acquis qu'elle vaut environ 300 000 km/s ; en 1975, le résultat fiable le plus précis est 299 792 458 ~ 1 m/s . En 1983, un accord international redéfinit le mètre de telle sorte que la vitesse de la lumière est d'exactement 299 792 458 m/s

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_de_la_lumi%C3%A8re

À compter du 20 mai 2019, la définition du mètre adoptée à la 26e réunion de la CGPM73 de novembre 2018 est : « Le mètre, symbole m, est l'unité de longueur du SI. Il est défini en prenant la valeur numérique fixée de la vitesse de la lumière dans le vide, c, égale à 299 792 458 lorsqu'elle est exprimée en m s-1, la seconde étant définie en fonction de DeltaCs. » Dans cette définition, DeltavCs est la fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamental de l’atome de césium 133 non perturbé égale à 9 192 631 770 Hz. 

https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A8tre

La valeur de la vitesse lumiére devient exacte par définition sans aune marge d'erreur.

2) qu'on ne peut pas essayer de reproduire, même moins précisément, ce qui a déjà été fait (encore heureux pour des vérifications ou même simplement l'éducation des élèves) ; et

3) de faire une expérience de pensée dans laquelle on fait cette mesure.

C'est vrai, j'ignore pourquoi j'ai focus sur la précision, alors que l'experience de pensée de l'auteur parle d'une voiture qui va a 200.000 km/s et avec c=300.000 km/s
C'était hors de propos.

C'est une définition arbitraire, ça ne veut bien évidemment pas dire qu'on sait ce qu'est la vitesse de la lumière de la lumière dans le vide avec une précision infinie ... Si je me réveille demain en proclamant "l'accélération gravitationnelle dans mon lit est exactement 60 crayons/s2 en définissant le crayon et la seconde comme il faut", ça ne veut pas dire que je connais précisément ce qu'est l'accélération gravitationnelle dans mon lit, ça veut simplement dire que j'adopte une convention et déplace le problème (si je ne sais pas combien mesure un crayon ça n'avance à rien).

On peut toujours mesurer plus précisément la vitesse de la lumière dans le vide, et on le fera. Ca ne changera pas la valeur c=299 792 458 m/s -- une valeur arbitraire qu'on a décider de fixer -- mais ça changera ce que représente un mètre et/où une seconde... On aurait pu avoir exactement la même définition il y a 50, 500 ou 5000 ans ; pourtant on a fait quelques progrès depuis le temps.

On peut toujours mesurer plus précisément la vitesse de la lumière dans le vide, et on le fera. Ca ne changera pas la valeur c=299 792 458 m/s -- une valeur arbitraire qu'on a décider de fixer -- mais ça changera ce que représente un mètre et/où une seconde... On aurait pu avoir exactement la même définition il y a 50, 500 ou 5000 ans ; pourtant on a fait quelques progrès depuis le temps.

Ok je pense qu'il faudra en parler aux scientifiques alors...
Parce qu'eux ne la mesure plus en tout cas.

"Nous ne mesurons plus la vitesse de la lumière depuis le milieu des années 70, car cette valeur étalon est d'une précision telle qu'elle est considérée comme universelle", indique Richard Leonelli.

https://www.techno-science.net/actualite/comment-on-mesure-vitesse-lumiere-N14080.html

... ce qui n'a rien à voir avec le fait d'avoir donné une "valeur exacte" à la vitesse de la lumière comme tu le sous-entendais dans le message précédent, mais à voir avec le fait qu'on n'a pas (encore) trouvé de moyen d'améliorer la précision des mesures faites il y a un moment.

Le 28 juillet 2023 à 20:24:23 :
... ce qui n'a rien à voir avec le fait d'avoir donné une "valeur exacte" à la vitesse de la lumière comme tu le sous-entendais dans le message précédent, mais à voir avec le fait qu'on n'a pas (encore) trouvé de moyen d'améliorer la précision des mesures faites il y a un moment.

Je ne sous entend rien, depuis le début je te source tout ce que je dis contrairement à toi qui affirme des choses sans jamais rien sourcer.

Poste des sources sérieuses allant dans ton sens si tu en trouves, je suis curieux de les lire.

Pour la dernière fois, oui la valeur de la vitesse lumiére est exacte par définition et non ce n'est pas une question de manque de moyen technologique ou autre, c'est juste le résultat de 300 ans de mesures de plus en plus précises jusqu’à arriver à une incertitude à cause du mètre, chose réglée lorsque le mètre a été calibré avec la vitesse de la lumière.

Aujourd'hui si on cherche la précision absolue c'est sur la mesure du mètre qu'on doit être de plus en plus rigoureux en s'appuyant soit sur le temps de vol de la lumiére soit sur sa longueur d'onde (suivant l'échelle des distances à mesurer) et utilisant des outils de plus en plus sensibles.

C'est fatigant de mauvaise foi. Le système SI est construit de telle sorte que la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est fixe et exacte, ça n'implique pas qu'on sait très précisément ce qu'est cette vitesse puisque ça reporte les imprécisions sur la définition du mètre. Je sais que tu comprends ça; c'était au départ simplement pour dire que ça n'a pas de sens d'affirmer qu'on n'aura plus jamais besoin de mesurer la vitesse de la lumière parce qu'on saurait exactement ce qu'elle vaut. Adopter une convention n'est pas une astuce magique.

C'est fatigant de mauvaise foi

Je te retourne le compliment, tu es venu la bouche en cœur en disant qu'on pouvait continuer à mesurer la lumiére dans le vide pour améliorer la précision ce qui est complétement faux, je t'ai prouvé par A+B que tu avais tort en sourçant mes dires.

Maintenant si tu as connaissance d'un projet scientifique qui a pour but d'améliorer la précision de c et de chambouler tout le monde de la physique je suis curieux de le découvrir.

Le système SI est construit de telle sorte que la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est fixe et exacte, ça n'implique pas qu'on sait très précisément ce qu'est cette vitesse puisque ça reporte les imprécisions sur la définition du mètre

Non la définition du mètre ne comporte aucune imprécision :

Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide
par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde.

Les seules imprécisions possibles sont l'outil de mesure des distances et l'horloge utilisé.

Oui, je voulais dire la précision sur le mètre, pas sur la définition du mètre. Pour le reste ça tourne en rond; mesurer la vitesse de la lumière dans le vide est équivalent a mesurer le mètre. Bien sûr qu'on cherchera toujours à rendre ces mesures plus précises, et ça ne bouleversera rien du tout. La vitesse de la lumière n'est pas devenue miraculeusement connue avec exactitude le 17 octobre 1983 a 13h22 parce qu'un organisme a décidé d'une convention sur les unités SI. Il y a une différence entre connaître avec exactitude la vitesse de la lumière dans le vide et avoir donné une valeur numérique fixe à cette quantité dans un certain système d'unité. Si on la mesure par exemple un tout petit peu plus lente que ce qu'on pensait, dans ce système de mesure ça rendra le mètre un tout petit peu moins long.

Je ne sais pas quel genre de sources tu veux, c'est vraiment uniquement de la logique. D'ailleurs ce que tu cites ne va pas dans ton sens. Penser qu'adopter une convention veuille dire qu'on connaisse parfaitement la vitesse de la lumière me dépasse. Encore une fois on aurait pu adopter le même système d'unités il y a 500 ans, et j'imagine que es d'accord pour admettre qu'il y a 500 ans on ne connaissait pas aussi précisément la vitesse de la lumière. Je peux aussi créer un système d'unité dans lequel la masse d'un électron est exactement 17 machins, c'est parfaitement valable et c'est pas pour ça que je connais la masse d'un électron avec une précision infinie, parce que je n'ai aucun moyen d'avoir une précision infinie sur ce que représente un machin.

edit: Tiens, en cherchant un peu ce papier a l'air pas mal, si tu veux une source. Il explique entre autre que les système d'unité n'ont rien de fondamentaux. C'est très lisible même si publié dans un journal académique. Le contexte est différent parce que ce qui intéresse l'auteur ce sont les possibles variations temporelles des "constantes" physiques, mais les idées s'appliquent tout aussi bien en les considérant vraiment constantes.
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00107514.2014.980093?journalCode=tcph20
(acces gratuit: https://sci-hub.se/https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00107514.2014.980093?journalCode=tcph20 )

J'avoue que je ne comprend plus trop le débat en fait.

On a vu pourquoi c a été fixé à 299 792 458 m/s et pourquoi le mètre était intimement lié à c.
Pourquoi c'est une constante et que la valeur est exacte et qu'elle sera toujours c=299 792 458 m/s quelque soit la précision atteinte. Que donc c'est bien un non sens de parler d'améliorer la précision de la mesure de la vitesse lumiére...

On a vu que le mètre gagnait en précision grâce à c mais qu'il reste une dernière partie qui peut être plus précise, c'est la seconde, on est actuellement à une précision relative de 10^-14.

Pour résumer une dernière fois :

Améliorer précision de la mesure de la vitesse lumiére : NON, c'est juste un non sens (ou il faudrait revoir la définition de c)
Améliorer précision du mètre : Pas sans revoir toute la définition ou sans améliorer la mesure des secondes.
Améliorer précision des secondes : OK, ça te permettra d’améliorer la précision de l'ensemble de tes mesures...

Pourquoi c'est une constante et que la valeur est exacte et qu'elle sera toujours c=299 792 458 m/s quelque soit la précision atteinte. Que donc c'est bien un non sens de parler d'améliorer la précision de la mesure de la vitesse lumiére...

Non. Parce que la vitesse de la lumière dans le vide n'est pas connue exactement. On a défini un système d'unité dans lequel cette valeur est fixe. Oui "c" est une constante qui ne peut pas changer dans le système international d'unités, par construction. Ca ne veut pas dire qu'on connaît avec une précision absolue ce qu'est la vitesse de la lumière dans le vide (note que je ne parle pas de système d'unité dans cette phrase, mais que je dois le faire dans la précédente). Si j'adopte un système d'unité où le mètre est 1/40 millionième de la circonférence de la Terre a l'équateur -- système d'unité tout aussi valable que n'importe quel autre -- "c" dans ce système d'unité va change au fur et à mesure qu'on améliore la précision des mesures. Les lois de la physique et ce qu'on peut mesurer ne dépendent pas du système d'unité choisi ; ce qu'on connaît et sait mesurer n'a pas brusquement changé après l'adoption du système international d'unités. Cf les messages d'au dessus, le lien (qui est intéressant), les examples.

Tu pèses exactement 75kg dans mon système d'unités où le kilogramme est défini de telle sorte que tu pèses 75kg. Que tu grossisses ou maigrisses ne change rien, tu pèseras toujours 75kg dans ce système. Ca ne veut pas dire que tu connais ton poids (ou ta masse..) avec une précision absolue, ça veut juste dire que quand j'utilise mon système d'unité j'ai déplacé le problème sur la définition du kilogramme. Je peux aussi définir un système d'unité dans lequel la seconde est définie de telle sorte que le record du monde du 100 mètre est de 10s. Ca ne m'aide pas beaucoup pour m'imaginer a quel point le recordman du monde est rapide, même si je sais que son record est exactement de 10s.

Ca n'est pas juste de la sémantique. Dire que la vitesse de la lumière dans le vide à une valeur fixe dans le système international d'unité est une tautologie, le système est construit pour ça. Oui "c" a une valeur exacte et connue dans un certain système d'unité (comme absolument n'importe quelle autre valeur physique imaginable, e.g. ton poids, la masse d'un électron, le record du monde du 100 m, ...). En déduire qu'on ne peut pas améliorer la précision de la mesure de la vitesse de la lumière dans le vide est fallacieux. Le même raisonnement indiquerait qu'on connaît n'importe quoi exactement.

Dois je préciser que je parlais bien dans le contexte de la définition, c'est à dire en m/s et que dans ce contexte c sera toujours égale à 299 792 458 m/s.

Si on peut mesurer par autre chose de plus précis que des mètres et des secondes alors oui on pourra peut être améliorer la précision de la vitesse lumiére avec d'autres unités de mesures.
Mais là c'est de la science fiction...

Le fait que "c=truc exact" dans un système d'unité n'est pas lié à une connaissance précise de la vitesse de la lumière. Je ne peux rien rajouter, cf les messages d'au dessus et l'article (tu voulais absolument des "sources").