Une question peut-être toute bête.

[invite80294156]

Bonjour,
Voilà, je m’interroge :
La vitesse de la lumière est donnée par c = 1/√(ε0µ0) (ε0 étant la permittivité électrique du vide et µ0 la perméabilité magnétique du vide).
La vitesse de l’onde gravitationnelle est égale à c.
En quoi l’onde gravitationnelle a-t-elle à voir avec ε0 et µ0 ?
N’y a-t-il pas là quelque chose de profond ?
Peut-être la réponse est-elle triviale, mais, âgé depuis début novembre de 90 ans, il n’est pas exclu que je radote. Dans ce cas, pardonnez-moi.
Cordialement.
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[phys4]

En quoi l’onde gravitationnelle a-t-elle à voir avec ε0 et µ0 ?

Bonjour,
Il faut inverser la question :
La relativité implique que toute forme d'énergie non liée à un milieu matériel, se déplace à une vitesse limite = c
Par conséquent les ondes d'énergie qui peuvent se déplacer dans le vide ont cette vitesse.
Je retournerai donc la question : pourquoi ε0 et µ0 sont tels que leur produit = 1/c² ?
La raison profonde se trouve surement dans les propriétés de l'électromagnétisme.

[invite80294156]

Bonjour,
Il faut inverser la question :
La relativité implique que toute forme d'énergie non liée à un milieu matériel, se déplace à une vitesse limite = c
Par conséquent les ondes d'énergie qui peuvent se déplacer dans le vide ont cette vitesse.
Je retournerai donc la question : pourquoi ε0 et µ0 sont tels que leur produit = 1/c² ?
La raison profonde se trouve surement dans les propriétés de l'électromagnétisme.

Merci pour cette réponse.
En effet, je crois que vous avez raison d'inverser la question.
Mais la raison profonde est encore à trouver.
Cordialement.

[Gilgamesh]

Merci pour cette réponse.
En effet, je crois que vous avez raison d'inverser la question.
Mais la raison profonde est encore à trouver.

Oui, elle reste à trouver.

La constante intervient fondamentalement dans la définition de la métrique de l'espace-temps (invariant de Lorentz) :

ds² = (c dt)² - dr²

Si c = ∞, l'espace et le temps peuvent être considérés comme découplés. Mais pourquoi cette forme ? Et qu'est ce qui fixe la valeur de c ?

A ma connaissance, aucune théorie ne fournit de schéma explicatif à ces questions. On constate juste que cette expression, paramétrée avec cette valeur de c, est un invariant, et donc que c'est la bonne façon de faire de la Physique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite80294156]

Oui, elle reste à trouver.

La constante intervient fondamentalement dans la définition de la métrique de l'espace-temps (invariant de Lorentz) :

ds² = (c dt)² - dr²

Si c = ∞, l'espace et le temps peuvent être considérés comme découplés. Mais pourquoi cette forme ? Et qu'est ce qui fixe la valeur de c ?

A ma connaissance, aucune théorie ne fournit de schéma explicatif à ces questions. On constate juste que cette expression, paramétrée avec cette valeur de c, est un invariant, et donc que c'est la bonne façon de faire de la Physique.

Bonjour,
Certes, c’est effectivement la bonne façon de faire de la physique : Les résultats sont là, et lorsque Roger Penrose classe la Relativité (restreinte et générale), de « théorie sublime », on ne peut qu’applaudir !
Pour ma part, et c’est peut-être en rapport avec ma première question, je ne crois pas qu’il sera possible d’unifier mécanique quantique et Relativité générale.
En particulier, je ne crois pas qu’un champ de gravitation soit d’une nature telle qu’il existe un boson, le « graviton ».
Enfin, et en admettant (je n’y crois donc pas) qu’un jour on trouve la « théorie de tout », alors non, ce ne serait pas la fin de la physique, contrairement à ce que certains physiciens ont déclaré, mais au contraire ses débuts.
Mais je sors du sujet, aussi je n’insiste pas.
Cordialement.

[invite54165721]

les choses de masse nulle se déplacent a la vitesse de la lumiere c'est un fait.
ce qui est étonnant c'est que quand on prend un corps au repos son énergie fait référence a c.
c'est effectivement lié a l'écriture de la métrique.
ce souci esthétique disparait quand on pose c = 1
E = m pour les particules massives au repos.

quand j'étais jeune j'avais en tete que peut etre tout se déplacait a la vitesse de la lumiere vu de pres
comme les petits chevaux d'un manege immobile lui...
note au modos ce n'est pas une théorie personnelle c'est un souvenir

[yves95210]

les choses de masse nulle se déplacent a la vitesse de la lumiere c'est un fait.
ce qui est étonnant c'est que quand on prend un corps au repos son énergie fait référence a c.
c'est effectivement lié a l'écriture de la métrique.

ou plutôt à un choix d'unité où on n'exprime pas les longueurs en "secondes-lumière".

ce souci esthétique disparait quand on pose c = 1
E = m pour les particules massives au repos.

et E²=m²+p², ce qui est tout aussi esthétique, et plus général, m pouvant être nulle (photon) et p également (particule massive dans un référentiel où elle est au repos), mais pas les deux en même temps.

Pour en revenir à la question initiale, ce choix d'unité permet d'écrire µ₀=1/ε₀ et donc de n'avoir plus besoin que d'une constante, ε₀. Et en y ajoutant un autre choix d'unité, on pourrait très bien poser ε₀=1. Au bout du compte, tout ce qui subsiste est la notion de vitesse limite, et le fait que dans le vide une particule de masse nulle se déplace à cette vitesse, ce qui vaut aussi pour la propagation des ondes électromagnétiques puisque la masse du photon est nulle.

[invite80294156]

ou plutôt à un choix d'unité où on n'exprime pas les longueurs en "secondes-lumière".

et E²=m²+p², ce qui est tout aussi esthétique, et plus général, m pouvant être nulle (photon) et p également (particule massive dans un référentiel où elle est au repos), mais pas les deux en même temps.

Pour en revenir à la question initiale, ce choix d'unité permet d'écrire µ₀=1/ε₀ et donc de n'avoir plus besoin que d'une constante, ε₀. Et en y ajoutant un autre choix d'unité, on pourrait très bien poser ε₀=1. Au bout du compte, tout ce qui subsiste est la notion de vitesse limite, et le fait que dans le vide une particule de masse nulle se déplace à cette vitesse, ce qui vaut aussi pour la propagation des ondes électromagnétiques puisque la masse du photon est nulle.

Oui, je comprends votre raisonnement.
Mais tout cela implique-t-il nécessairement l'existence du graviton ?

[moijdikssékool]

pourquoi ε0 et µ0 sont tels que leur produit = 1/c2 ?

la constante c peut disparaître complètement des calculs, il suffit pour cela que nous travaillons avec la bonne échelle. Pour des soucis d'homogénéité, il faudrait même que l'unité des vitesses (m/s) disparaisse. Ainsi dans l'équation d=v.t, la distance a alors l'unité du temps. Après tout, à cette échelle, 1sec correspond alors à la distance parcouru par la lumière pendant 1sec, soit 1m. Travailler avec le temps, c'est travailler avec la distance que la lumière parcourt. On pourrait finalement se passer du mètre ou de la seconde, on n'en garderait qu'une. Et alors, plus besoin de parler de la vitesse de la lumière, elle n'apparaîtrait nulle part. La vitesse serait sans unité (c'est le rapport avec la vitesse de la lumière), toujours plus petite que 1. Par exemple, toujours à cette échelle, tu aurais ε0 = 1/µ0. Te poserais-tu la question de savoir ce que fait ce 1 dans ce résultat? non, tu dirais simplement que les deux valeurs sont inverses l'une de l'autre, et puis c'est tout. Et finalement ta question se résumerait à 'mais quourpoi sont-elles inverses?' ou quourpoi la vitesse devrait être ainsi bornée: v<ε0.µ0? ou quourpoi la permittivité ε0 doit majorer v/µ0?
Pas évident de partir d'une petite équation comme celle-là (tu n'en donnes qu'une, comment veux-tu chercher quelque chose de profond?) pour avancer bien loin, il t'en faut d'autre (ε0, µ0..., les théories sous-jacentes... et un soupçon d'imagination). Mais l'idée de triturer les équations pour en tirer des trucs qui n'apparaissent pas au premier abord est souvent fructueuse

[LeMulet]

Au bout du compte, tout ce qui subsiste est la notion de vitesse limite, et le fait que dans le vide une particule de masse nulle se déplace à cette vitesse, ce qui vaut aussi pour la propagation des ondes électromagnétiques puisque la masse du photon est nulle.

C'est ça, il n'est question que de vitesse limite.
Maintenant, ce qui est peut-être intéressant de comprendre, c'est pourquoi cette vitesse limite est associée des objets de masse nulle.
Une manière de répondre, qui consiste à mon sens à botter en touche, c'est de dire que selon les lois de la relativité, il faudrait une énergie infinie pour que même le plus petit objet massique existant ou possible soit accéléré pour atteindre cette vitesse limite.
Mais ce n'est pas ce que j'appelle une grande avancée, puisqu'il n'y a rien à en retirer de plus que ce que nous savons déjà.

Une autre manière de répondre, ce serait de proposer un mécanisme physique, qui rendrait naturel ce fait, non pas par les calculs mais par une logique plus générale en adéquation avec ce mécanisme.

Pour commencer, on peut peut-être s'étonner qu'il soit possible de définir une vitesse à "quelque-chose" qui est en même temps l'espace-temps et sa manifestation, puisqu'il n'y a pas d'éther.
Classiquement, je sais exprimer la vitesse d'un corps en mouvement dans un espace, considéré comme "vide" (un éther), mais exprimer la vitesse d'un corps dans un "espace" (espace-temps dans ce cas de figure) qui est lui-même l'espace-temps...me parait étrange.
Donc dire : "Il existe une vitesse limite", est une interprétation, basée sur des durées entre évènements, et non pas une caractéristique physique propre à l'objet en mouvement, à mon avis.

[LeMulet]

Ce qui pourrait être aussi intéressant, puisqu'il est question du rapport entre C, la vitesse de la lumière, et la vitesse de propagation d'une variation du champ gravitationnel c'est de voir également quelles sont les différences entre ces deux "objets".
Déjà, d'une part, il peut être nécessaire de bien faire la distinction entre la lumière et le photon ainsi que le champ gravitationnel et le "graviton".
Le plus simple, pour ce qui est des gravitons puisqu'il s'agit d'une particule hypothétique alors que le photon lui est connu (on sait travailler sur des photons uniques), c'est de s'intéresser en premier lieu aux formes "composées", donc aux champs, qui sont respectivement la lumière et la gravitation.

Donc ici, pour ces deux "objets" physiques, on voit que le champ électromagnétique se déplace à la même vitesse que la VARIATION du champ gravitationnel (variation de la courbure de l'espace-temps)
Le champ gravitationnel, qui est établi depuis belle lurette, ne fait que s'adapter aux changements, qui se manifestent par des ondes gravitationnelles, et son pendant si j'ose dire c'est le champ électromagnétique qui se manifeste par des ondes électromagnétiques.

On a donc le champ gravitationnel issu de la courbure de l'espace-temps sur lequel se "surajoute" éventuellement une autre "courbure" de l'espace-temps, la lumière.(du moins on peut voir le "surajout" relativement à notre environnement connu, qui est constitué d'un champ de gravité établi, et non pas l'inverse qui serait un champ électromagnétique établi avec des ondes de gravitation intermittentes)

La lumière est en quelque-sorte une courbure "sans masse", mais qui a l'effet de la masse du fait que les photons qui la compose ont une quantité de mouvement.
Donc à la limite, ici, que la variation de la courbure de l'espace-temps (la gravité) se propage à la même "vitesse" que la variation de la courbure de l'espace-temps (la lumière), parait déjà moins étrange, même si on ne sait trop dire ce que signifie "vitesse".

Maintenant, il reste quand même une question, c'est de savoir pourquoi il existe une vitesse limite, c'est à dire pourquoi c'est à cette "vitesse" que les variations de l'espace-temps se propagent (que ce soit pour les ondes électromagnétiques ou les ondes gravitationnelles)

[phys4]

Maintenant, il reste quand même une question, c'est de savoir pourquoi il existe une vitesse limite, c'est à dire pourquoi c'est à cette "vitesse" que les variations de l'espace-temps se propagent (que ce soit pour les ondes électromagnétiques ou les ondes gravitationnelles)

Il faudrait repartir de la démonstration de l'effet Doppler pour des ondes n'ayant pas de support matériel. La démonstration impose une vitesse unique pour ce type d'onde, vitesse qui est le coefficient de la métrique de l'espace-temps.
Nous sommes ramenés à la question : pourquoi cette démonstration impose cela = pour que l'espace et le temps soient continus, sinon il y a aurait plusieurs temps au même endroit, ce que l'on écarte comme impossible ?

[yves95210]

Dans un espace-temps où il n'y aurait pas de vitesse limite de propagation des ondes (et des particules massives), les interactions pourraient se produire instantanément, quelle que soit la distance séparant les objets concernés. Il n'y aurait plus moyen de définir une relation de causalité entre deux évènements distants dans l'espace, puisqu'ils se produiraient au même instant. Donc plus de notion de chronologie, plus moyen de définir le "temps".
Quelque-chose me dit que l'univers décrit par cet espace-temps serait bizarre... Pour que notre univers fonctionne tel que nous le pensons d'après nos observations, il faut donc bien que parmi ses propriétés (ou du moins celles du modèle le décrivant), il y ait cette limite de vitesse.

Après, on peut se demander pourquoi cette limite devrait être la même partout et toujours, ou pourquoi elle est la même pour des ondes (et des particules) correspondant à des interactions de type différent.

D'ailleurs certaines théories de gravitation modifiée ont pour conséquence une vitesse de propagation différente pour les ondes gravitationnelles et pour les ondes électromagnétiques. Mais cette prédiction (et donc les théories en question) vient justement d'être réfutée avec une quasi-certitude par l'observation simultanée des ondes gravitationnelles et EM produites par une collision d'étoles à neutrons. Cependant cela n'enlève rien au fait qu'il est possible d'élaborer une théorie cohérente faisant ce type de prédiction - simplement ce n'est pas celle qui permet d'expliquer les phénomènes que nous observons dans notre univers.

Quant aux théories basées sur une vitesse de la lumière variable, il me semble qu'elles n'ont pas rencontré un grand succès, ne serait-ce que parce qu'aucune mesure ne permet de les corroborer - mais là on parle forcément de mesures locales, et ça ne réfute pas l'hypothèse d'une variabilité de la vitesse de la lumière dans le temps, depuis l'origine de notre univers.
Apparemment il est néanmoins possible de construire une théorie cohérente à partir de cette hypothèse. Mais elle obligerait à remettre en cause la théorie de la relativité telle qu'elle a été établie par Einstein (et avec elle tout l'édifice de la physique actuelle), tout en devant être capable d'en reproduire toutes les prédictions de celle-ci, dont aucune n'a été réfutée par les observations. Il faudrait au moins retrouver la relativité "classique" comme approximation de cette théorie, et que les écarts entre leurs prédictions soient suffisamment petits pour que les mesures faites jusqu'à présent ne permettent pas de discriminer les deux théories. D'autre part je suppose qu'une variabilité de la vitesse "de la lumière" entraîne la variabilité d'autres constantes (par exemple pour que les équations de Maxwell restent valides), et c'est bien toute la physique actuelle qu'il faudrait reconstruire. Bref, c'est pas gagné. Cependant certains chercheurs continuent de travailler sur ces théories - ou du moins l'une d'entre elles, et en ont même déduit récemment une prédiction qui pourrait donner lieu à un test.
Mais même en cas de réfutation, cela n'enlèvera rien au fait qu'il est (peut-être) possible d'élaborer une théorie cohérente basée sur l'hypothèse de la variabilité de la vitesse de la lumière - simplement il sera prouvé que ce n'est pas elle qui permet d'expliquer les phénomènes que nous observons dans notre univers.

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En fin de compte, cela ne répond pas au "pourquoi c'est comme ça ?". Et même si on découvre une théorie plus fondamentale, dont la relativité (restreinte et générale) et la physique quantique ne seraient que des sous-théories effectives, cette théorie expliquera peut-être l'existence d'une vitesse limite constante (ou pas) à partir d'autres propriétés et sa valeur à partir d'autres constantes fondamentales, mais il se trouvera certainement encore quelqu'un pour demander "pourquoi" ces propriétés plutôt que d'autres.
La science n'a pas vocation à répondre à ce type de question. Ou alors la réponse se limite à : parce que c'est comme ça que fonctionne le seul modèle que nous pouvons construire à partir des théories à notre disposition, qui permet d'expliquer tous les phénomènes que nous savons observer et dont nous avons jusqu'à présent testé avec succès toutes les prédictions. Il constitue donc la meilleure représentation que nous pouvons nous faire aujourd'hui de l'univers dans lequel nous vivons.

[daniel100]

Bonjour à tous,

J’ai vu sur wikipédia que les ondes gravitationnelles ont été décelées en 2016 et 2017.

Je me pose une question : leurs existences, dorénavant prouvées, n’affecteraient elles pas nos observations ?

Je m’explique (enfin j’essaye), l’univers en totalité doit être « baigné » par ses ondes gravitationnelles ; à petites échelles de million d’années lumière cela doit être négligeables mais sur des milliards d’al ? les distances calculées/observées ne peuvent elles pas être « faussées » ? La notion de distance entre deux points très éloignés ne devrait elle pas être redéfinie ?

[daniel100]

Bonjour à tous,

J’ai vu sur wikipédia que les ondes gravitationnelles ont été décelées en 2016 et 2017.

Je me pose une question : leurs existences, dorénavant prouvées, n’affecteraient elles pas nos observations ?

Je m’explique (enfin j’essaye), l’univers en totalité doit être « baigné » par ses ondes gravitationnelles ; à petites échelles de million d’années lumière cela doit être négligeables mais sur des milliards d’al ? les distances calculées/observées ne peuvent elles pas être « faussées » ? La notion de distance entre deux points très éloignés ne devrait elle pas être redéfinie ?

En complément à ma question,

[viiksu]

90 ans et encore curieux c'est génial une grande leçon pour tous.

[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

J’ai vu sur wikipédia que les ondes gravitationnelles ont été décelées en 2016 et 2017.

Je me pose une question : leurs existences, dorénavant prouvées, n’affecteraient elles pas nos observations ?

Je m’explique (enfin j’essaye), l’univers en totalité doit être « baigné » par ses ondes gravitationnelles ; à petites échelles de million d’années lumière cela doit être négligeables mais sur des milliards d’al ? les distances calculées/observées ne peuvent elles pas être « faussées » ? La notion de distance entre deux points très éloignés ne devrait elle pas être redéfinie ?

Ordre de grandeur...

Le strain (l'étirement relatif des longueurs) est de l'ordre de h ~ 10^-21.

Pour un OG de période 1 an, donc de longueur d'onde λ = 1 année-lumière, la variation relative de la distance est de l'ordre de λh ~ 10 µm...

Pour les OG récemment observée, la longueur d'onde est beaucoup plus petite dont l'effet est nul sur une telle distance.

[daniel100]

Merci pour cette réponse implacable.

[moijdikssékool]

@deedee
de la daube nait beaucoup de chose

ma foi je répondais à Phys4. Personne d'autre n'a répondu, tout le monde doit avoir peur de sortir des réponses jugées daubes
Pourtant ne sommes-nous pas ici pour éclaircir des à-priori sur nos connaissances? Qu'une idée fumeuse se transforme en daube fumante, ben c'est le risque...