Blabla 18-25 ans

Salut à vous les kheys

J'ai remarqué que beaucoup de gens ici s'amusaient avec les principes de la relativité pour troller, mais sans chercher à comprendre réellement, pensant que c'est hors de leur portée... or il n'en est rien

Ayant personnellement réussi en me creusant la tête à avoir une image nette de comment marchait la relativité restreinte, je me dis qu'avec de bons élements de vulgarisations, vous le pouvez aussi

J'ai bon espoir que cela vous aide à comprendre CONCRETEMENT la relativité restreinte, qui est réellement passionnant ça demande évidement de se gratter un peu les méninges et de bien se représenter les choses, allons-y donc !

Vous trouverez en cas pratique à la fin l'exemple du paradoxe des jumeaux, c'est du concret au moins !

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Quelques points avant de commencer sur lesquels j'insiste (en particulier le premier)

• La notion de vitesse n'a de sens que par rapport à un référentiel. Ainsi, dire qu'un objet va à 99,9% de c (vitesse de la lumière) ne donne aucune information sur l'objet si vous ne précisez pas par rapport à quoi.

La vitesse est donc une notion relative à un observateur, et n'a pas de sens intrinsèque. D'ailleurs si un objet va à 99,9% de c par rapport à vous, de son point de vue, vous aussi (et oui...)
En conséquence c'est la même chose pour l'énergie d'ailleurs, qui dépend entièrement du référentiel. Là encore dire qu'un objet quasiment à la vitesse de la lumière a une énergie 'presque infinie' (c'est moche je sais) n'est donc vrai... que du point de vue d'un certain référentiel, la terre par exemple
A contrario de son point de vue c'est la terre qui serait une boule d'énergie 'presque infinie'. (1/2 m v²)
Comme quoi "l'énergie infinie" c'est pas forcément si impressionnant

• Tout ceci se fait sans aucun paradoxe, sans aucune remise en question de la causalité

• Inutile de tenter de se mettre à la place d'un photon, c'est inutile pour la compréhension au début, ça fait mal à la tête, et ça risque de nous embrouiller bien plus qu'autre chose De même dire "aller à la vitesse de la lumière" est plutôt inutile, mieux vaut s'imaginer tendre vers cette vitesse.

Maintenant on passe aux points intéressants :

• Il est impossible de dépasser la vitesse de la lumière. Mais ça vous le savez déjà tous, donc passons On va tenter de comprendre pourquoi..

• La vitesse de la lumière est la même quelque soit le référentiel. Pour faire simple, si j'allume un laser à côté d'un train en marche, je verrai son faisceau progresser à la vitesse c. Mais une personne dans ce même train en marche verra le faisceau progresser... à la même vitesse c ! En effet, les vitesses entre différents référentiels ne s'additionnent pas. Sinon il serait facile de dépasser la vitesse de la lumière.

De la même façon si je suis un observateur O, qu'un objet D se déplace à 99% de c à ma droite, qu'un objet G se déplace à 99% de c à ma gauche, eh bien du point de vue de D G se déplacera non à 198% de c mais à 99,xx % de c. Voyons pourquoi..

• La dilatation du temps : Une bonne façon pour penser la relativité peut se faire en imaginant des horloges. Admettons qu'une horloge se déplace à 99% de c par rapport à moi (peut importe la direction et sa position), je verrais ses aiguilles tourner anormalement lentement, donc l'horloge au ralenti.

Mais ce qu'il est important de noter, c'est que de son point de vue, c'est moi qui suis en déplacement ! donc cet horloge me verrait elle aussi au ralenti. La situation est bien symétrique. On verra après pourquoi il n'y a pas de paradoxe

• La contraction des longueurs : même chose au sujet des longueurs, de mon point de vue l'horloge sera contracté dans le sens de son déplacement par rapport à moi. Et vice-versa, on se trouve toujours dans un situation de symétrie entre moi et l'horloge.

• Les équations de la relativité sont assez simples et correspondent aux transformations de Lorentz : https://fr.wikipedia.org/wiki/Calculs_relativistes#Les_transformations_de_Lorentz (pas besoin de chercher à les comprendre ici). Elles indiquent que le temps n'est pas quelque chose d'absolu, et qu'il peut être considéré comme une dimension à part entière. On passe d'un système de coordonné (x, y, z, t) à un système (x', y', z', t') [et le point de l'espace-temps à l'origine est (0, 0, 0, 0) dans les 2 systèmes]

Réponses aux questions attendues désormais

• Pourquoi donc n'y a t-il pas de paradoxe malgré les 2 points précédents ? Comment une personne A peut-elle voir une personne B aller au ralenti, et cette même personne B voir A au ralenti (et pareil concernant les longueurs), vu que A deviendrait moins jeune que B, et B moins jeune que A en même temps

En fait, pour comparer leur âge, il faut avoir à l'esprit que ces 2 personnes doivent être au même endroit (sinon on ne pourrait observer de paradoxe). Et cette comparaison ne peut avoir lieu qu'une fois si A et B ne changent pas de vitesse relative. Autrement, A (ou B) doit changer de référentiel pour revenir tous les deux à une même position et comparer leur âge, et dans ce cas de leur deux points de vue les calculs relativistes donneront finalement un même âge bien défini à chacun lors de leur rencontre. Ouf, pas de paradoxe (voir cas pratique tout en bas sur le 'paradoxe' des jumeaux).

• Dans le cadre de la relativité, on ne peut en effet pas dire qu'un évènement a eu lieu avant ou après l'autre car tout dépend du référentiel. De même façon la simultanéité des évènements dépend du référentiel et n'est pas absolue. La causalité ne peut toutefois être remise en cause.

• Un objet ne peut-il donc pas accélérer infiniment , il sera bloqué par cette barrière de vitesse c ? Comme on l'a vue, cette barrière de vitesse (du point de vue d'un observateur) n'est pas là par hasard, mais s'explique par la contraction des longueurs et la dilatation du temps : si une fusée possède une poussée de force uniforme au fils du temps, elle continuera bien à accélérer infiniment. Seulement, du point de vue de l'observateur terrestre, la contraction de la fusée et la dilatation du temps rendent l'accélération moins perceptible au fur et à mesure qu'elle se rapproche de c, de telle façon que la fusée ne peut pas dépasser cette vitesse (toujours du point de vue de l'observateur terrestre).

Et n'oubliez pas que du point de vue de la fusée, c'est la même chose quand elle regarde la Terre, la vitesse relative entre la Terre et la fusée définit simplement comment ces 2 entités se percevront l'une l'autre ce n'est pas une caractéristique de la fusée !

• Pour interpréter ce manque de sensibilité aux forces environnantes, on a tendance à attribuer une nouvelle masse m' plus importante la fusée (toujours du point de vue d'un observateur, toujours !).

Cas pratique : le paradoxe des jumeaux (il n'y a évidement pas de paradoxe en réalité)

• Imaginons l'expérience suivante : Bob décide de partir faire un aller-retour pour l'étoile Alpha, situé à 1 Al de la Terre, délaissant sa compagne Alice. Étudions alors chaque étape de son voyage dans l'espace.

• Phase 1 : Le départ, accélération de la fusée. En fait, on peut considérer que cet étape se fait instantanément, et même ne pas parler d'accélération ! on va plutôt dire que la fusée change de référentiel, quittant le référentiel Terrestre pour s'ancrer dans le référentiel de croisière aller, avec une vitesse relative très proche de la vitesse de la lumière par rapport à la Terre. Une conséquence relativiste de ce changement de référentiel pour Bob sera que celui ci verra l'étoile Alpha vieillir fortement. Mais on s'en fou, Bob n'a d'yeux que pour Alice (et ce vieillissement n'a lieu que pour des choses éloignées de l'observateur quand celui-ci change de référentiel). La distance Terre-Alpha se contracte aussi très fortement pour Bob

temps propre écoulé : instantanée pour Bob et Alice

• Phase 2 : Le voyage aller. Phase de voyage assez chiante, où Bob et Alice se lorgnent du regard en voyant chacun son conjoint au ralenti et contracté. Toutefois du point de vue de Bob, cette étape est quasi instantanée car il aura aussi vu la distance Terre-Alpha se contracter fortement, là où Alice verra Bob mettre un an (et des poussières) à atteindre l'étoile Alpha.

temps propre écoulé : quelques secondes pour Bob et un an (et des poussières) pour Alice

• Phase 3 : Le demi-tour. L'étape intéressante, où Bob change une nouvelle fois de référentiel, pour celui de la croisière de retour. La distance Terre-Alpha reste alors la même pour lui (il garde la même vitesse par rapport aux deux astres, mais change simplement de sens), en revanche, Alice étant éloignée de lui lors de ce changement de référentiel, Bob voit Alice vieillir ... de près de deux ans !

temps propre écoulé : instantanée pour Bob et Alice

• Phase 4 : Le voyage retour. même chose que Phase 2

temps propre écoulé : quelques secondes pour Bob et un an (et des poussières) pour Alice

• Phase 5 : L'arrivée, décélération. Même chose que la Phase 1, la planète Alpha vieillit fortement du point de vue de Bob, car elle est éloignée lors de son changement de référentiel.

temps propre écoulé : instantanée pour Bob et Alice

• Au final, en additionnant leur temps propre, Bob aura vieillit de quelques secondes, et Alice de 2 ans et quelques secondes. De plus on a bien suivi évolution de leur point de vue respectif sans déceler de paradoxe. Alice n'aura pas vu Bob dépasser la vitesse de la lumière, et Bob a pu voyager instantanément mais de son point de vue seulement. Par contre Alice aura vieillit d'au moins 2 ans (et l'étoile Alpha aussi). Bob, en mâle-alpha, quitte alors Alice pour une plus jeune gourgandine...

• On trouve bien une asymétrie. Ainsi, on ne peut pas considérer que la fusée est immobile et que c'est ce qui a autour d'elle qui se déplace, et que c'est Alice qui se retrouve plus jeune que Bob. Un référentiel galiléen est en fait quelque chose d'absolue, et la fusée n'étant pas ancré dans un référentiel galiléen au cours de son voyage, elle a subit des effets relativistes.

Pour conclure, sachez donc qu'il est en fait possible de se déplacer instantanément d'un point A à un point B pour un voyageur interstellaire !!! (PADANLESPACE) mais bien évidement l'entourage de ce pauvre voyageur risque de ne pas avoir survécu à son retour... (https://fr.wikipedia.org/wiki/Voyage_relativiste)

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Voilà, maintenant si vous êtes parvenus jusqu'ici (en lisant tout ) et avez des questions, n'hésitez pas !

Bon, c'est la première fois que j'ai écris un tel pavé, ça m'a pris presque 2h, donc me laissez pas bider

Après vous pouvez prendre votre temps pour lire ou le lire plus tard

Ah et si vous avez des critiques, notamment sur l'écriture ou des imprécisions à certains moment, n'hésitez pas

Je te débide avant de lire ! Super initiative

putain j'ai la hyper flemme dsl mais jte up

Le 07 septembre 2016 à 00:11:42 Mojo-Joe a écrit :
Je te débide avant de lire ! Super initiative

Après c'est quand même pas facile d'écrire un tel pavé et d'être clair, surtout que ça nécessite d'être précis et que je ne peux pas être exhaustif sur un tel sujet, donc je ne sais pas ce que ça peut donner

J'ai rien appris car je connais déjà pas mal, mais c'est très bien vulgarisé, bravo !

Je viens de tout lire, c'est vachement bien

Le 07 septembre 2016 à 00:18:44 Barkalo a écrit :
J'ai rien appris car je connais déjà pas mal, mais c'est très bien vulgarisé, bravo !

A vrai dire il y a parfois de bonne vulgarisation, mais elles sont bien trop rare

Alors qu'avec les bonnes expériences de pensée et en appuyant sur les points souvent mal compris ou confus, c'est largement compréhensible

Ah et pour ceux qui voudraient aller plus loin (car la lecture de ce seul post sera forcément incomplet), je vous conseil d'aller voir ce lien ensuite https://fr.wikipedia.org/rg/wiki/Diagramme_de_Minkowski

ça illustre en quelques sorte les équations de cette théorie de manière très simple (le passage d'un référentiel à un autre)

Je met ça en favoris , là j'ai plus le courage de me taper un pavé.

Le 07 septembre 2016 à 00:31:37 Ebony-Hyperion a écrit :
Je met ça en favoris , là j'ai plus le courage de me taper un pavé.

Je comprend à cette heure là mais n'hésitez pas à poster sur le sujet plus tard je répondrais

C'est sûr que rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière? Car tu l'affirmes mais je crois bien que dans le monde scientifique. Rien a été déclaré dans ce sens. Surtout qu'il y a peu (2 ans je crois), on pensait que le boson de Higgs allait plus vite que la vitesse de la lumière d'après certains tests qui a ensuite été désapprouvé par d'autres tests.

Le 07 septembre 2016 à 00:53:30 SciencesBeatch a écrit :

Le 07 septembre 2016 à 00:42:00 Gallay a écrit :
C'est sûr que rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière? Car tu l'affirmes mais je crois bien que dans le monde scientifique. Rien a été déclaré dans ce sens. Surtout qu'il y a peu (2 ans je crois), on pensait que le boson de Higgs allait plus vite que la vitesse de la lumière d'après certains tests qui a ensuite été désapprouvé par d'autres tests.

Alors après je manque peut-être de culture scientifique à ce sujet, mais il ne me semble pas non qu'on puisse la dépasser.. du moins pas directement

Nul doute qu'il y a peut-être des moyens de contourner cette limite, mais pas au sens où on l'entend je pense. Certaines notions nous semble simple dans notre vision euclidienne des choses mais sont plus complexe dans un cadre plus général.

Quand des chercheurs avaient annoncé cela pour le neutrino, la majorité des scientifiques a pensé à une erreur expérimental, et ce fut en effet le cas

Après vérification, c'est Einstein qui a donné comme limite infranchissable la vitesse de la lumière. Bon, pour l'instant il a pas tord. A voir dans le futur.

Voilà l'article que j'ai retrouvé : http://www.maxisciences.com/vitesse-de-la-lumi%E8re/decouverte-inattendue-de-particules-qui-depassent-la-vitesse-de-la-lumiere_art17193.html

Gallay Rien que le voyage relativiste (lien à la fin de mon pavé) semble dire qu'on peut s'affranchir de cette limite d'ailleurs comme quoi la notion de vitesse est bien relative comme je le dit

Admettons qu'une horloge se déplace à 99% de c par rapport à moi (peut importe la direction et sa position), je verrais ses aiguilles tourner anormalement lentement, donc l'horloge au ralenti.

tu dis ça comme si ça coulait de source, alors que s'il y a bien quelque chose qui ne tombe pas sous le sens, c'est bien ça

Le 07 septembre 2016 à 15:02:59 Grillitsch a écrit :

Admettons qu'une horloge se déplace à 99% de c par rapport à moi (peut importe la direction et sa position), je verrais ses aiguilles tourner anormalement lentement, donc l'horloge au ralenti.

tu dis ça comme si ça coulait de source, alors que s'il y a bien quelque chose qui ne tombe pas sous le sens, c'est bien ça

Bah c'est un des effets que l'on peut constater, c'est tout Il n'y a pas forcément de raison supérieure à cela, c'est simplement la relativité. Après ça peut être interprété de différente façon (par les équations, géométriquement..)

Après si de parle du fait de pouvoir un jour observer et distinguer une horloge se déplacer à cette vitesse par rapport à toi, c'est simplement ce qu'on appelle une expérience de pensée mais c'est bien ce qu'il se passerait

Oui mais tu affirmes le phénomène sans l'expliquer là
Enfin, heureusement perso je le comprends grâce aux fameuses étoiles lointaines dont on reçoit les images "du passé" avec un décalage de plus en plus important au fur et à mesure qu'elles s'éloignent, mais tout le monde n'a peut-être pas assimilé le truc

Le 07 septembre 2016 à 15:21:37 Grillitsch a écrit :
Oui mais tu affirmes le phénomène sans l'expliquer là
Enfin, heureusement perso je le comprends grâce aux fameuses étoiles lointaines dont on reçoit les images "du passé" avec un décalage de plus en plus important au fur et à mesure qu'elles s'éloignent, mais tout le monde n'a peut-être pas assimilé le truc

non ça c'est tout simplement le fait que la lumière met un certain temps à arriver jusqu'à nous

enfin oui ça explique le pourquoi de cette vitesse, mais il faut se détacher du fait que l'information met aussi un certain temps à arriver, sinon on se complique trop la vie si on veut se représenter la relativité