Vitesse, temps, espace.

[MisterH]

Bonsoir, une petite réflexion à haute voix: les 3 facteurs énumérés dans le titre semblent indissociables. Comme tous est en perpétuels mouvement dans l'univers observable, ce peut-il que le temps propre de chaque galaxie ou amas de galaxie varie en fonction de sa vitesse. Ainsi si des galaxie ont une vitesse supérieures à la voie lactée, le temps pour un observateur de l'intérieur s'écoulerait-il plus lentement que le notre? Ceci pourrait-il nous donner l'impression que de notre galaxie nous nous éloignions plus rapidement et que l'expansion s'accélère?

Merci!
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[tierri]

Aucune galaxie n'atteint de telles vitesse, les seules vitesses apparentes de cet ordre mesurées sur des galaxies sont dues à l'expansion de l'espace qui nous sépare d'elles, dans ce cadre il me semble que l'on n'a aucune raison de penser qu'il puisse y avoir d'autre décalage entre les temps propres qu'apparent.

[Gilgamesh]

ce peut-il que le temps propre de chaque galaxie ou amas de galaxie varie en fonction de sa vitesse.

Le temps propre par définition ne dépend pas de la vitesse (qui est une notion relative). Et si on prend comme hypothèse régulatrice que les loi de la physique sont les même partout, une autre façon de le dire est que le temps propre ne dépend pas du lieu.

[MisterH]

Bonjour Gilgamesh, j'ai de la misère à comprendre. Si le temps varie comme dans l'exemple des jumeaux, je ne voie pas pourquoi il n'en serait pas ainsi pour les galaxies. D'autant plus que l'espace qui se crée entre elles donnerait plus ou moins une impression d'accélération. Est-ce que pour un observateur dans une des galaxies qui s'éloignent de nous de façon exponentielle ils observeraient le méme décalage en nous regardant peu importe la galaxie?

Merci!

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh, j'ai de la misère à comprendre. Si le temps varie comme dans l'exemple des jumeaux, je ne voie pas pourquoi il n'en serait pas ainsi pour les galaxies. D'autant plus que l'espace qui se crée entre elles donnerait plus ou moins une impression d'accélération. Est-ce que pour un observateur dans une des galaxies qui s'éloignent de nous de façon exponentielle ils observeraient le méme décalage en nous regardant peu importe la galaxie?

Merci!

Pour bien comprendre les jumeaux et autres paradoxes relativistes, il faut juste mettre en relation deux quantités :
- le temps propre, qui est ce que mesure chacun au cadran de sa propre montre, et qui ne varie pas,
- le temps mesuré (ou impropre) sur le cadran d'une montre en mouvement, ou dans un autre potentiel de pesanteur, qui dépend de la vitesse et du delta de gravité.

[malouxa]

Bonjour Gilgamesh, peut être connaitrais tu l'équation qui permet de déterminer l'écart temporel qui nait entre une horloge au sol immobile et celle embarquée dans un mobile indépendamment de sa vitesse (j'ai pu trouver l'équation en relation avec la vitesse). Je pensais à l'effet de la relativité générale liée à l'éloignement au centre de la terre du mobile. Je connais ses coordonnées en géocentrique en position vitesse.

[Gilgamesh]

Si dτ est l’intervalle de temps propre mesuré au niveau d'un corps situé à une altitude h et dt le même intervalle mesuré depuis la surface d'un corps de masse M et de rayon R :



avec
G la cte de gravité
c la vitesse de la lumière

[malouxa]

Merci beaucoup Gilgamesh, le produit G par M de la terre j'ai trouvé sur WIKI à 398600.4418 km3/s2
Ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Consta...avitationnelle

Pour bien comprendre, cette constante de gravité doit son existence à la rotation de la terre et ou sa rotation autour du soleil?

[Gilgamesh]

Merci beaucoup Gilgamesh, le produit G par M de la terre j'ai trouvé sur WIKI à 398600.4418 km3/s2
Ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Consta...avitationnelle

Oui, mais je te conseille de toujours travailler en SI (ici en m3/s2) pour ce genre de calcul. Une erreur d'ordre de grandeur est si vite arrivée...

Pour bien comprendre, cette constante de gravité doit son existence à la rotation de la terre et ou sa rotation autour du soleil?

G est une constante fondamentale de la Physique, elle s'applique à l'ensemble de l'Univers.

[rik 2]

Bonjour Gilgamesh! tu as écrit

Si dτ est l’intervalle de temps propre mesuré au niveau d'un corps situé à une altitude h et dt le même intervalle mesuré depuis la surface d'un corps de masse M et de rayon R

mais tu as écrit aussi

le temps propre, qui est ce que mesure chacun au cadran de sa propre montre, et qui ne varie pas,

Ces deux assertions ne sont-elles pas contradictoires?

[IgorBosko]

Bonjour à tous,

le point crucial pour comprendre l'adéquation entre les observations et la prédiction de l'expansion de l'Univers est le suivant: toutes les galaxies se fuient les unes les autres d'autant plus qu'elles sont éloignées. On mesure que les galaxies s'éloignent de la notre d'autant plus vite qu'elles sont distantes, mais cela est aussi vrai pour n'importe quel galaxie de l'Univers: toutes les galaxies s'éloignent aussi et avec les mêmes proportions de chaque galaxie que l'on prend comme point de référence pour les mesures. C'est ce fait qui est incompatible avec une description pour laquelle seules les vitesses propres des galaxies sont invoquées (et pas d'expansion de l'espace).

Par ailleurs, concernant ces questions sur le temps propre, il faut toujours distinguer les notions complètement différentes suivantes:
- le temps propre d'un observateur,
- l'intervalle de temps propre mesuré par un observateur, qui est une durée et pas un instant du temps,
- le calcul d'une durée associé à un observateur effectuée par un autre observateur distant, pour lequel la désynchronisation des temps propres est à prendre en compte (loi du changement de référentiel).

Le temps ne varie pas entre deux observateurs ayant un mouvement relatif dans l'espace-temps. Un observateur qui fait tomber une balle à ses pieds sur Terre pourra chronométrer la temporalité de ce phénomène. S'il fait cette mesure dans un vaisseau spatial voyageant à une vitesse proche de celle de la lumière, la temporalité du phénomène "la balle tombe à mes pieds" est strictement égale pour lui. C'est pour un observateur extérieur, par exemple un qui est resté sur Terre, que les temporalités des phénomènes physiques dans le vaisseau spatiale apparaîtront différents (mais gardent tjrs leur lien de causalité cependant). Et vice versa, le gars dans son vaisseau spatial ne verra plus, de loin, l'expérience faite sur la Terre avec la même temporalité. C'est la grosse différence avec la physique Newtonienne pour laquelle peut importe les vitesses (ou mouvements) relatives de deux observateurs, ils mesureront toujours les mêmes temporalités pour les phénomènes physiques peu importe le référentiel de référence. En résumé, les équations de la physique sont strictement les mêmes pour tous les observateurs dans leur référentiel propre et chaque temps propre est parfaitement équivalent d'un point de vue ontologique les uns aux autres, par contre le changement de point de vue (de référentiel) est délicat et est soumis à ce qui est communément appelé la contraction ou dilatation des durées et des longueurs.

[malouxa]

Oui, mais je te conseille de toujours travailler en SI (ici en m3/s2) pour ce genre de calcul. Une erreur d'ordre de grandeur est si vite arrivée...

G est une constante fondamentale de la Physique, elle s'applique à l'ensemble de l'Univers.

C'est bien ce que j'ai fait, mon calculateur travail en SI. Pour un mobile qui s'élève du sol, atteint une apogée vers 2000km et retombe au sol, j'ai bien un écart de même ordre de grandeur et de signe opposé avec le résultat de l'équation en relation seul avec la vitesse. Pour G, à ne définitivement pas assimiler à la gravité terrestre variable avec l'altitude
Merci beaucoup pour ces précisions

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh! tu as écrit mais tu as écrit aussi Ces deux assertions ne sont-elles pas contradictoires?

Non, l’intervalle de temps propre mesuré au niveau d'un corps situé à une altitude h, c'est la durée mesurée par un observateur qui serait sur le satellite et qui mesurerait la durée des top radio à sa propre montre.

[MisterH]

Re-salut, on sait que la vitesse C est estimée dans le vide . . Je voudrais savoir ,si on prend notre galaxie et qu'on en observe une autre, est-ce que toute cette matière noire et énergie sombre n'altérerait pas cette vitesse et nous donnerait des observations fausses. Après tout la matière noire se détecte indirectement par ses effets de gravité. Je sais que pour les puristes je viens de faire une hérésie, mais j'aimerais qu'on m'explique pourquoi alors que 95% de ce qui constitue aurait une influence restreinte?

Merci!

[malouxa]

...En résumé, les équations de la physique sont strictement les mêmes pour tous les observateurs dans leur référentiel propre et chaque temps propre est parfaitement équivalent d'un point de vue ontologique les uns aux autres, par contre le changement de point de vue (de référentiel) est délicat et est soumis à ce qui est communément appelé la contraction ou dilatation des durées et des longueurs.

A ce propos, si proche de la terre un vaiseau dans l'espace jette une pierre afin qu'elle retombe sur terre et que l'on calcule sa trajectoire balistique vu d'un observateur au sol, il va déterminer une succession de points associées à des vitesses liées au temps de l'observateur qui aboutira au calcul d'un point de chute sur terre. Ce point là serait-il le même calculé dans l'espace-temps de la pierre venant juste d'être jettée? sachant que le temps ne bat pas au même rythme comparé à l'observateur au sol et que le temps relie les longueurs et vitesses?

[Gilgamesh]

Re-salut, on sait que la vitesse C est estimée dans le vide . . Je voudrais savoir ,si on prend notre galaxie et qu'on en observe une autre, est-ce que toute cette matière noire et énergie sombre n'altérerait pas cette vitesse et nous donnerait des observations fausses. Après tout la matière noire se détecte indirectement par ses effets de gravité. Je sais que pour les puristes je viens de faire une hérésie, mais j'aimerais qu'on m'explique pourquoi alors que 95% de ce qui constitue aurait une influence restreinte?

Merci!

Ce n'est pas une question de purisme mais de compréhension de ce que signifie c (toujours en minuscule, conventionnellement). C'est une constante de l'espace-temps, et c'est une forme d'abus de langage de la définir comme la vitesse de la lumière.

Le formalisme même de la gravité est basé sur cette constante. La gravité étant défini comme une courbure de l'espace temps, le trajet de la lumière peut s'en trouver allongé entre un point A et B du fait de la présence de masses sur le trajet de la lumière, mais sa vitesse, mesurée localement (cad en chaque point du trajet), reste constante.

[Gilgamesh]

A ce propos, si proche de la terre un vaiseau dans l'espace jette une pierre afin qu'elle retombe sur terre et que l'on calcule sa trajectoire balistique vu d'un observateur au sol, il va déterminer une succession de points associées à des vitesses liées au temps de l'observateur qui aboutira au calcul d'un point de chute sur terre. Ce point là serait-il le même calculé dans l'espace-temps de la pierre venant juste d'être jettée? sachant que le temps ne bat pas au même rythme comparé à l'observateur au sol et que le temps relie les longueurs et vitesses?

Oui, le point sera le même, sinon la Relativité serait à jeter aux orties. Mais pour que ce calcul soit indépendant des observateurs, ils faut qu'ils utilisent pour leur calcul le trajet dans l'espace-temps, cad que l'élément de longueur ds qu'on intègre sur toute la trajectoire doit être :

ds² = (cdt)² - dr²

[IgorBosko]

Ce n'est pas une question de purisme mais de compréhension de ce que signifie c (toujours en minuscule, conventionnellement). C'est une constante de l'espace-temps, et c'est une forme d'abus de langage de la définir comme la vitesse de la lumière.

Le formalisme même de la gravité est basé sur cette constante. La gravité étant défini comme une courbure de l'espace temps, le trajet de la lumière peut s'en trouver allongé entre un point A et B du fait de la présence de masses sur le trajet de la lumière, mais sa vitesse, mesurée localement (cad en chaque point du trajet), reste constante.

J'ajoute aux propos de Gilgamesh que la vitesse de la lumière est différente de la valeur attribuée à la constante c dans un matériaux ou gaz, etc, parce que les photons interagissent avec les particules de matière. Dans le vide, toute particule sans masse voyage tout le temps à la vitesse maximale autorisée: c.

La matière noire a bien un effet sur les photons dans l'Univers, mais comme la matière noire n’interagit pas avec les photons, cet effet est gravitationnel. La matière noire déforme l'espace-temps du fait de sa présence et peut ainsi courber la trajectoire des photons, mais ne modifie pas leur vitesse (c'est la relativité générale qui implique cela).

L'énergie noire a aussi un effet, mais bien différent. Depuis que l'énergie noire est la forme dominante d'énergie dans l'Univers visible, ce dernier, du fait de la relativité générale, est en expansion accélérée, et cela induit une modification de la longueur d'onde des photons dans l'espace-temps, mais toujours aucune influence sur la vitesse de propagation de ces photons étant toujours sans masse.

[malouxa]

Oui, le point sera le même, sinon la Relativité serait à jeter aux orties. Mais pour que ce calcul soit indépendant des observateurs, ils faut qu'ils utilisent pour leur calcul le trajet dans l'espace-temps, cad que l'élément de longueur ds qu'on intègre sur toute la trajectoire doit être :

ds² = (cdt)² - dr²

Entendu, je ne pense pas que mon modèle balistique de la pierre qui retombe, et qui s'appuye sur un modèle affiné de la répartition de la gravité autour du globe, soit corrigé de la condition liée à ds². Mon modèle n'est donc pas parfait selon les conditions de l'observateur, c'est bon à savoir. Pour ce qui est de tenir compte du correctif cela dépasse mes compétences aujourd'hui.

[MisterH]

Merci a Gilgamesh et â Igor Bosko pour les réponses. Ce que je voulais amener c'est que la matière noire peut-elle se comporter comme un gas ou autres pour donner des observations valides de notre point de vu , mais différentes comptenu d'un autre référentiel hors de notre entourage. Un peu comme un mirage .

Merci!