Vitesse de la lumiere

[inviteff2218f2]

Bonjour a tous

alors voila j'ai pu voir recemment une emission traitant de l'univers et donc ont ete abordees les notions de temps et vitesse.

une experience de pensee etait de prendre 2 miroirs face a face et un photon faisant des allers retours au milieu. Pour simplifier les choses l'aller retour dure 1 seconde. lorsqu'on fait bouger le systeme on peut voir que l'aller retour dure plus longtemps, donc le temps ralentit avec la vitesse.
Mais cela ne voudrait il pas dire que la vitesse de la lumiere diminue ? Cela entre en contradiction avec le fait que la vitesse de la lumiere est constante quelque soit le referentiel.

*J'ai du louper quelque chose donc si une ame charitable pouvait m'eclairer a ce sujet ce serait gentil. Merci.

desole pour les accents et les majuscules j'ecris depuis un iphone.*
-----

[papy-alain]

Bonjour a tous

alors voila j'ai pu voir recemment une emission traitant de l'univers et donc ont ete abordees les notions de temps et vitesse.

une experience de pensee etait de prendre 2 miroirs face a face et un photon faisant des allers retours au milieu. Pour simplifier les choses l'aller retour dure 1 seconde. lorsqu'on fait bouger le systeme on peut voir que l'aller retour dure plus longtemps, donc le temps ralentit avec la vitesse.
Mais cela ne voudrait il pas dire que la vitesse de la lumiere diminue ? Cela entre en contradiction avec le fait que la vitesse de la lumiere est constante quelque soit le referentiel.

*J'ai du louper quelque chose donc si une ame charitable pouvait m'eclairer a ce sujet ce serait gentil. Merci.

desole pour les accents et les majuscules j'ecris depuis un iphone.*

Il faudrait que tu sois plus précis dans la description de l'expérience : on fait bouger les miroirs dans quels sens ? Ils se rapprochent ? Ils s'éloignent ? Ils bougent ensemble ? Ils suivent une trajectoire uniforme ?

[Gilgamesh]

Bonjour a tous

alors voila j'ai pu voir recemment une emission traitant de l'univers et donc ont ete abordees les notions de temps et vitesse.

une experience de pensee etait de prendre 2 miroirs face a face et un photon faisant des allers retours au milieu. Pour simplifier les choses l'aller retour dure 1 seconde. lorsqu'on fait bouger le systeme on peut voir que l'aller retour dure plus longtemps, donc le temps ralentit avec la vitesse.
Mais cela ne voudrait il pas dire que la vitesse de la lumiere diminue ? Cela entre en contradiction avec le fait que la vitesse de la lumiere est constante quelque soit le referentiel.

*J'ai du louper quelque chose donc si une ame charitable pouvait m'eclairer a ce sujet ce serait gentil. Merci.

desole pour les accents et les majuscules j'ecris depuis un iphone.*

L'expérience de l'horloge à photons n'est qu'une expérience de pensée. Dans la réalité les miroirs ne sont pas complètement réflechissant. Le taux de reflexion d'un bon miroir usuel se situe dans les R ~ 95-98%. Si les photons rebondissent n fois il ne reste qu'une fraction (1-R)ⁿ au n-ième rebonds. Pour R=0,98 et n=10, il ne reste qu'un 10^-17 ème de la population initiale.

La constance de la vitesse de la lumière dans le vide est mesurée sur d'autre base, par exemple par interférométrie (voir par exemple l'expérience de Michelson et Morley).

a+

edit : pour papy alain : expérience de l'horloge à photons

[papy-alain]

L'expérience de l'horloge à photons n'est qu'une expérience de pensée. Dans la réalité les miroirs ne sont pas complètement réflechissant. Le taux de reflexion d'un bon miroir usuel se situe dans les R ~ 95-98%. Si les photons rebondissent n fois il ne reste qu'une fraction (1-R)ⁿ au n-ième rebonds. Pour R=0,98 et n=10, il ne reste qu'un 10^-17 ème de la population initiale.

La constance de la vitesse de la lumière dans le vide est mesurée sur d'autre base, par exemple par interférométrie (voir par exemple l'expérience de Michelson et Morley).

a+

edit : pour papy alain : expérience de l'horloge à photons

On ne doit pas parler de la même chose : tu te réfères à une expérience où les deux miroirs sont fixes. Dans la question présente, on parle de faire bouger les miroirs, mais sans autre précision, d'où mes questions.

Edit : oui, pardon, on déplace l'ensemble du dispositif. Mais bon, je ne sais toujours pas si on parle bien de la même expérience. Une petite précision supplémentaire est nécessaire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteff2218f2]

Oui veuillez m'excuser je n'ai absolument pas été précis dans la description.
On imagine les miroirs horizontaux (et entièrement réflechissants) et un photon faisant des allers-retours au milieu (toujours en 1 seconde). En déplacant les miroirs ensembles et horizontalement (donc de manière à ce que nous ayons une vitesse relative par rapport au système), si on observe le photon, son déplacement formera un signal triangulaire. Ce que l'on cherchait à nous montrer était que le photon parcourait une plus grande distance donc que la seconde "durait" plus longtemps.
Ce que je ne comprends pas est que l'on nous dit que la vitesse de la lumière est la même quelque soit le référentiel. Donc pour nous qui sommes en déplacement par rapport au système, nous devrions quand meme voir le photon se déplacer à la vitesse c et toujours mettre une seconde pour faire l'aller retour.
Il y a necessairement quelque chose que je n'ai pas compris.
J'espère avoir été plus clair cette fois ci.

[Deedee81]

Salut,

Par rapport à toi, le photon parcourt un trajet en zig zag et donc plus long. Tu peux facilement le vérifier en disposant un axe vertical et un axe fertical (fixes par rapport à toi) et en traçant la position du photon point par point au cours du temps sur ce graphique. Tu peux alors aisément calculer la longueur de la trajectoire.

A noter que ce phénomène n'a rien à voir avec la relativité. C'est vrai aussi en mécanique classique.

Par contre 'c' invariant, ça c'est typiquement relativiste.

[inviteff2218f2]

Je suis d'accord mais peut-on toujours appliquer ici la relation V = D/T ? Si c'est le cas celà permet-il de prouver que V(ou c dans notre cas) = constante (car D augmente et T également) ?

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
pour répondre à la question, c'est parce que la vitesse de la lumière est une vitesse constante dans les deux référenciels que l'espace-temps n'est pas le même et non l'inverse.

je me demande ce que devient l'expérience si les miroirs sont orientés orthogonalement par rapport à l'axe de déplacement?

[Xoxopixo]

Bonjour,

edit : pour papy alain : expérience de l'horloge à photons

C'est une experience de pensée en effet.

Si j'ai bien compris.
Le photon pour l'observateur dans la boite (pauvre de lui), va inflechir sa trajectoire apparente.
Mais pour l'observateur à l'exterieur, le photon va aller tout droit.
Puisque le photon suit les isoclines gravitiques.
Il suit le champ gravitationel...dans lequel sont plongés les boites.
Le champ gravitationel ou disons l'Espace-Temps est un peu l'equivalent de l'Ether en somme, si j'ose la comparaison.

Le photon n'est donc pas influencé par l'inertie de la boite.
Il ne va pas se decaler en zigzag.
Si on le lance vers le haut, sur terre du moins, il va continuer sa course vers le haut.

A moins évidement que la boite soit dotée d'un puissant champ gravitationel, qu'elle soit une autre planete par exemple, là d'accord, on peut reflechir à ce qui peut se produire.

Apres, pour les atomes consituant la boite, il y a certainement d'autres effets que ceux appliqués au photon.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,



C'est une experience de pensée en effet.

Si j'ai bien compris.
Le photon pour l'observateur dans la boite (pauvre de lui), va inflechir sa trajectoire apparente.
Mais pour l'observateur à l'exterieur, le photon va aller tout droit.
Puisque le photon suit les isoclines gravitiques.
Il suit le champ gravitationel...dans lequel sont plongés les boites.
Le champ gravitationel ou disons l'Espace-Temps est un peu l'equivalent de l'Ether en somme, si j'ose la comparaison.

Le photon n'est donc pas influencé par l'inertie de la boite.
Il ne va pas se decaler en zigzag.
Si on le lance vers le haut, sur terre du moins, il va continuer sa course vers le haut.

A moins évidement que la boite soit dotée d'un puissant champ gravitationel, qu'elle soit une autre planete par exemple, là d'accord, on peut reflechir à ce qui peut se produire.

Apres, pour les atomes consituant la boite, il y a certainement d'autres effets que ceux appliqués au photon.

bonsoir, *
Je pense que le photon est tiré avec un certain angle de la façon à
impacter le miroir qui va le réfléchir.

[Xoxopixo]

Je pense que le photon est tiré avec un certain angle de la façon à
impacter le miroir qui va le réfléchir

Tricheur.

Donc l'obervateur à terre il tire son photon en diagonal aussi. ?
Les rayons ne devraient-ils pas alors rester paralleles ?
Quelle est la difference avec la boite au repos ?
A part qu'il va ressortir apres quelques rebonds ?

[papy-alain]

Si les miroirs sont en déplacement rectiligne uniforme au moment où le photon est émis, celui-ci accompagnera le mouvement du système. Si les miroirs sont immobiles par rapport à l'observateur extérieur, puis qu'ils sont mis en mouvement APRES que le photon ait été émis, alors le photon restera dans le plan de l'observateur et s'échappera du système.

[Xoxopixo]

Bonjour,

Si les miroirs sont en déplacement rectiligne uniforme au moment où le photon est émis, celui-ci accompagnera le mouvement du système

Donc on considere qu'il existe un ether ?

L'interprétation de ce résultat a conduit les physiciens à mettre en doute l'existence de l'éther (qui était le support matériel des vibrations d'une onde électromagnétique comme la lumière) ou tout au moins de son mouvement. Cela montrait aussi que la vitesse de la lumière était la même dans toutes les directions jusqu'au deuxième ordre en (v/c), qui était la précision de l'expérience.

C'est dans l'histoire de la physique une des plus importantes et une des plus célèbres expériences, elle valut à Michelson le prix Nobel de physique en 1907.

Plusieurs tentatives d'explications classiques échouèrent et c'est Ernst Mach qui le premier émit l'hypothèse qu'il fallait rejeter le concept d'éther.

Parallèlement, des progrès théoriques permettaient, par la contraction des longueurs de Fitzgerald-Lorentz, d'expliquer le résultat expérimental, mais c'est finalement ce qui est devenu la relativité restreinte d'Einstein postulant l'invariance de c qui a permis d'expliquer l'étonnant résultat de Michelson et Morley.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%...chelson-Morley

Puisque le photon suit les isoclines gravitiques.
Il suit le champ gravitationel...dans lequel sont plongés les boites.

Cette affirmation parait incoherente ?
Je pose la question, on ne sait jamais.

Si les miroirs sont immobiles par rapport à l'observateur extérieur, puis qu'ils sont mis en mouvement APRES que le photon ait été émis, alors le photon restera dans le plan de l'observateur et s'échappera du système.

Par contre ici, je ne sais pas trop comment comprendre cette affirmation.
Le "paradoxe" réapparait au prochain rebond de toutes façon.

On n'a pas parlé de la longueur d'onde apparente du photon jusqu'à maintenant, il est vrai.

[papy-alain]

Bonjour,
Donc on considere qu'il existe un ether ?

Je ne vois pas le rapport. Je parle ici de la trajectoire du photon entre les miroirs, qu'est ce que l'éther vient faire là dedans ?
Quand tu fais rebondir une balle verticalement dans un train en mouvement, ta balle retombe au même endroit pour celui qui est dans le train, mais pas pour l'observateur extérieur qui est immobile par rapport à la voie. Pas besoin d'ether pour ça.

Par contre ici, je ne sais pas trop comment comprendre cette affirmation.
Le "paradoxe" réapparait au prochain rebond de toutes façon.

Si maintenant tu fais rebondir ta balle quand le train est à l'arrêt, puis que le train démarre, ta balle va rester au même endroit pour l'observateur extérieur et filer vers l'arrière du train pour celui qui est à l'intérieur.

[Xoxopixo]

Quand tu fais rebondir une balle verticalement dans un train en mouvement, ta balle retombe au même endroit pour celui qui est dans le train, mais pas pour l'observateur extérieur qui est immobile par rapport à la voie. Pas besoin d'ether pour ça.

On est d'accord, pas besoin d'Ether pour cela.
Concernant la balle par contre, il s'agit simplement que la balle a la même vitesse horizontale que le train.
Cette vitesse en conservée, puisque la balle a une inertie.
Mais le photon ?
Il a une inertie ?

Si les deux photons se dirigent dans le même sens, on s'attendrait à ce que le deuxième se déplace au double de la vitesse de la lumière par rapport au laboratoire. En fait, il n'en est rien, le deuxième photon se déplace exactement à la vitesse de la lumière par rapport au laboratoire. Ceci peut paraître étonnant, mais découle directement de l'expérience de Michelson. Celle-ci montre en effet que la lumière se propage de la même façon dans les directions parallèle et perpendiculaire au mouvement de la Terre. Sa vitesse est donc identique dans les deux directions et insensible à la distinction introduite par le déplacement de la Terre sur son orbite. De nombreuses autres expériences ont d'ailleurs confirmé cet état de fait.

Ceci implique que la lumière ou le photon n'a pas de masse donc pas
d'inertie.

d'"inertie" telle que définie pour la balle.
L'inertie du photon c'est son energie.
Elle n'est pas sensible à la vitesse initiale de la boite.

http://www.dialogus2.org/EIN/vitesse...questions.html

Evidement cette reference est insuffisante.
Mais ici c'est plus clair.

Cela veut dire simplement que le temps est une vitesse négative car l'espace se mesure nécessairement par le temps passé et le temps par l'espace parcouru. "Ainsi, on peut considérer que certaines démonstrations traditionnelles de la relativité sont un peu artificielles puisqu'elles sont fondées sur la propagation d'un signal lumineux (par exemple, pour synchroniser des horloges, pour discuter de la relativité de la simultanéité, pour démontrer la dilatation du temps)" p92.

Cela peut faire penser comme Gabriel Faivre par exemple (et quelques autres dont Poincaré) que "cette relation de transformation ne peut seulement être appliquée qu'aux signaux. Il n'y a pas de dilatation du temps ou contraction des longueurs. Par contre, la durée des signaux émis par le mobile observé sera reçue dilatée selon cette relation par l'observateur". Effectivement, comme on le verra, la relativité restreinte est étroitement liée à l'électro-magnétisme et aux équations de Maxwell (autre grand génie) qu'elle simplifie et généralise alors qu'elle ne semble pas s'appliquer à la dynamique des corps en mouvement qui reste apparemment galiléenne. C'est même l'incompatibilité des deux logiques que la transformation de Lorentz est censée résoudre, entre une vitesse d'interaction constante, indépendante de la vitesse de la source, et la composition des vitesses relatives entre masses pesantes, nécessaire à la conservation de l'énergie cinétique. Il n'empêche qu'il n'y a pas de contraction réelle des longueurs ni de véritable dilatation du temps mais seulement du point de vue relatif (et réciproque), de l'angle sous lequel apparaît un corps en mouvement par rapport au référentiel d'inertie supposé immobile. Ce qu'exprime la relativité c'est qu'il n'y a pas plus de temps et de simultanéité absolue qu'il n'y a d'immobilité absolue mais que la mesure des temps et des distances dépend des vitesses relatives, avec une vitesse limite C. Cette vitesse limite représenterait la vitesse "normale" mais il n'y aurait rien, ni espace, ni temps, ni photon sans l'inertie des corps, leur vitesse négative par rapport à C, leur profondeur de champ.

http://jeanzin.fr/ecorevo/sciences/relativi.htm

Un peu de lecture.
http://o.castera.free.fr/pdf/bup.pdf

Apres, si on considere la masse des elements, un champs gravitationnel, il faut se trourner vers la Relativité Generale, et non pas la Relativité Restreinte comme ici.

[papy-alain]

On est d'accord, pas besoin d'Ether pour cela.
Concernant la balle par contre, il s'agit simplement que la balle a la même vitesse horizontale que le train.
Cette vitesse en conservée, puisque la balle a une inertie.
Mais le photon ?
Il a une inertie ?

Si tu te trouves dans un vaisseau qui voyage à très grande vitesse par rapport à la Terre et que tu te regardes dans un miroir, ton image ne va pas disparaître sous prétexte que tu te déplaces très vite par rapport à un autre référentiel. Pour toi, le miroir est immobile et toi aussi. Ton image dans le miroir "voyage" avec toi, ce qui illustre donc bien ceci : http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...tration_simple
Si à présent tu te places du point de vue du terrien qui regarde passer le vaisseau, le photon ne peut pas suivre une autre trajectoire, vu qu'il ne peut pas se dédoubler pour suivre deux trajets différents.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Donc on considere qu'il existe un ether ?

Bonjour,
S'il n'y avait pas d'effet d'entrainement, l'observateur comme le voyageur seraient obligés de tirer les photons obliquement afin de pouvoir impacter le miroir réfléchissant. Donc cela sous entend l'existence d'un référentiel absolu (un éther) dans lequel le tir vertical est possible.
Ce qui n'est pas vraiment dans l'esprit de la RR.
Donc il y a bien un effet d'entraînement. et
si le tir vient de l'observateur au repos, il doit être oblique, sinon, le voyageur doit procéder à un tir vertical, quelle puisse être sa vitesse.

[Xoxopixo]

Si tu te trouves dans un vaisseau

Quel vaisseau ?
Il n'est pas question d'un vaisseau concernant le cas abordé.
Je sais, c'est tentant.

Le Vaisseau, si on veut on voir un c'est la Terre ici.
On estime que les boites sont sur Terre et dans cet exemple, je considere que les deux boites sont plongées dans un même champ gravitationnel isotrope, si cela a un sens ici.

On est donc dans le domaine de la RR.

En admetant alors un Vaisseau, ou même la boite qui se deplace à une vitesse proche de celle la lumiere.
Effectivement sa "masse apparente" change. Elle augmente grandement.
Le champs gravitationel n'est donc plus isotrope par rapport celui de l'observateur. La gravité dépend de la masse.
Le rayon lumineux oui, renvoi toujours l'image en face de lui.

Je compend isotrope comme homogene en valeur et directions.

[Castitatis]

En admetant alors un Vaisseau, ou même la boite qui se deplace à une vitesse proche de celle la lumiere.
Effectivement sa "masse apparente" change. Elle augmente grandement.
Le champs gravitationel n'est donc plus isotrope par rapport celui de l'observateur. La gravité dépend de la masse.
Le rayon lumineux oui, renvoi toujours l'image en face de lui.

ça me dérange parce que dans la FAQ de la partie physique il est dit

La masse est un invariant, elle n'augmente pas avec la vitesse. La notion de "masse relativiste" qui dépend de la vitesse est une notion dépassée que plus personne n'utilise sérieusement, sauf pour s'adresser à des non-scientifiques qui ne peuvent entrer dans les détails.

donc qui croire?

[Xoxopixo]

La masse est un invariant, elle n'augmente pas avec la vitesse. La notion de "masse relativiste" qui dépend de la vitesse est une notion dépassée que plus personne n'utilise sérieusement, sauf pour s'adresser à des non-scientifiques qui ne peuvent entrer dans les détails.

Il y a une controverse sur ce point ?
Je ne savais pas et effectivement je parle de "masse apparente" pour tenter d'expliquer.

[Castitatis]

oui mais si la masse est invariante, comment le champ gravitationnel peut-il varier?

[Xoxopixo]

oui mais si la masse est invariante, comment le champ gravitationnel peut-il varier?

La masse est invariante, on est d'accord.
L'effet de la masse dans le temps, un flux, c'est le champ gravitationel, à mon sens.

En physique classique, un champ gravitationnel ou champ de gravitation est un champ réparti dans l'espace et dû à la présence d'une masse susceptible d'exercer une influence gravitationnelle sur tout autre corps présent.

Le champ gravitationnel est un champ scalaire représenté par le scalaire nommé « potentiel gravitationnel ». Ce potentiel est newtonien et ses propriétés ont fait l'objet d'études approfondies.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_gravitationnel

Et cet effet, non la masse comme dit plus haut, peut être relatif.

qui définit la masse en relativité restreinte. Cette quantité est un invariant de Lorentz

http://fr.wikipedia.org/wiki/Invariance_de_Lorentz

[Castitatis]

je trouve ça étrange, donc un objet assez proche de c peut se transformer en trou noir?

[Xoxopixo]

je trouve ça étrange, donc un objet assez proche de c peut se transformer en trou noir?

Tient c'est rigolo, c'est ce que je m'etait dit aussi, apres coup.
A confirmer je dirais, on ne connait pas bien les effets des valeurs limites peut-être ?
Mais c'est hautement spéculatif j'imagine.

[Castitatis]

Tient c'est rigolo, c'est ce que je m'etait dit aussi, apres coup.
A confirmer je dirais, on ne connait pas bien les effets des valeurs limites peut-être ?

edit : j'ai rien dis

[papy-alain]

Il ne peut y avoir deux conséquences physiques différentes pour une même cause. Un objet animé d'une vitesse proche de c par rapport à un référentiel donné reste cependant au repos dans son référentiel. Un objet peut être accéléré autant qu'on veut, il ne deviendra jamais un trou noir pour cette seule cause.

[Xoxopixo]

Il ne peut y avoir deux conséquences physiques différentes pour une même cause. Un objet animé d'une vitesse proche de c par rapport à un référentiel donné reste cependant au repos dans son référentiel. Un objet peut être accéléré autant qu'on veut, il ne deviendra jamais un trou noir pour cette seule cause.

"Un objet animé d'une vitesse proche de c par rapport à un référentiel donné reste cependant au repos dans son référentiel"

Oui,
c'est comme ça que le comprend aussi.
Mais un trou noir est vu comme tel pour un observateur éloigné.
Donc je ne vois pas en quoi ces deux points de vue seraient incompatibles. C'est un aspect Relatif.

[LAZAR]

"Un objet animé d'une vitesse proche de c par rapport à un référentiel donné reste cependant au repos dans son référentiel"

Oui,
c'est comme ça que le comprend aussi.
Mais un trou noir est vu comme tel pour un observateur éloigné.

Un trou noir (ou un astre en général) éloigné a plus l'air immobile que d'aller à c.
De tout façon la masse est un invariant relativiste, que l'objet soit en mouvement, ou non.

lazar

[Xoxopixo]

Un trou noir (ou un astre en général) éloigné a plus l'air immobile que d'aller à c

Immobile pour un observateur éloigné, on est d'accord.

Maintenant rien n'empeche, que le trou noir soit en rotation.

En astrophysique, un trou noir de Kerr désigne un trou noir en rotation et de charge électrique nulle. Il est décrit dans le cadre de la relativité générale par la métrique de Kerr, qui ne dépend que de la masse M et du moment angulaire J.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir_de_Kerr
http://www.astrosurf.com/luxorion/trounoir.htm

[papy-alain]

Immobile pour un observateur éloigné, on est d'accord.

Maintenant rien n'empeche, que le trou noir soit en rotation.

Oui, mais pour rester dans l'esprit de la question de départ, ce n'est ni sa vitesse ni sa rotation qui peut transformer un corps en trou noir.