Paradoxe des jumeaux : J'ai un problème avec ça

[invite632f483b]

Bonsoir,

A part dans l'espace avec sa fusée à une vitesse proche de C.
B reste sur terre.

D'après ce que j'ai lu sur Wikipédia, B verrait A vieillir moins vite et A constaterait le même phénomène sur B.
Sauf que si A revenait après plusieurs années il se serait écoulé des milliers d'années sur terre.
Je trouve ça illogique, pourtant j'ai relu, y'a vraiment quelque chose que je n'arrive pas à comprendre car pour moi la perception du temps de A dans sa fusée devrait être altérée mais dans le sens inverse : Il devrait voir B vieillir plus vite, si non comment expliquer qu'il soit déjà mort à son retour ?

Pouvez-vous m'expliquer ce que je n'ai pas compris ?

Merci et bon réveillons !
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[JPL]

Le phénomène n'est pas inverse. Il le serait si les deux observateurs étaient dans deux référentiels en mouvement rectiligne uniforme l'un par rapport à l'autre. Or dans le cas des jumeaux de Langevin on peut considérer (en première approximation) que l'un d'eux reste fixe tandis que l'autre dans la fusée, subit des accélération (positives ou négatives) au départ, au moment où il fait demi-tour et au moment où il freine pour s'arrêter.

[invité576543]

Le phénomène est bien "inverse" pendant les phases de vitesses constantes. (I.e., il est correct de dire que pendant ces phases, A voit vieillir B moins vite que lui et B voit vieillir A moins vite que lui. Toute la question est dans le mot "voit".)

L'expérience de pensée la plus claire à ce sujet est celle des "trains relativistes".

C'est un excellent exercice pour comprendre la relativité de la simultanéité.

Cordialement,

[invite632f483b]

Merci pour vos réponses et bonne année.

Ce que vous essayez de me dire est que A voit B vieillir moins vite que lui alors qu'en réalité B vieillit plus vite que A ?

Le paradoxe du train illustre bien ma question : Qu'est-ce que la réalité dans cet évènement ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité576543]

Ce que vous essayez de me dire est que A voit B vieillir moins vite que lui alors qu'en réalité B vieillit plus vite que A ?

Non. Plutôt que le mot "voir" n'est pas aussi simple qu'on peut le croire, et qu'une partie importante de la difficulté du problème se cache derrière ce mot.

Quand les jumeaux se rejoignent, ils comparent leurs âges en mettant côte à côte leurs horloges personnelles (qu'ils ont gardé avec eux pendant tout la période du voyage), non seulement en coïncidence spatiale (même endroit) mais aussi dans un même état de mouvement (elles sont immobiles l'une par rapport à l'autre).

La notion de différence d'âge est alors claire : c'est la différence entre ce qu'affichent leurs horloges. (Et au passage on constate aussi que le vieillissement progresse alors à l'identique : la différence d'âge ne change pas.)

Il est donc simple de parler de la différence d'âge avant le voyage (supposée nulle) et celle après le voyage, une fois les horloges de nouveau côte à côte. Et on constate qu'un des deux est plus vieux que l'autre à ce moment là (i.e., après le voyage).

Mais quand ils sont en mouvement l'un par rapport à l'autre, comme mesure-t-on le vieillissement relatif?

Manifestement la méthode "mettre les horloges personnelles côte à côte en immobilité l'une par rapport à l'autre" est impossible à appliquer pendant les phases de mouvement.

Alors, que veut dire "voir" l'autre vieillir?

Cordialement,

[ansset]

quand tu dis A "voit" B en fait , il reçoit comme une lettre de B
mais la lettre ne correspond pas du tout au moment ou il l'a envoyé.

il n'y a pas de paradoxe, si on tient compte de ça.
quand A s'en va , le temps de reception de la lettre s'allonge.

"voir" n'a pas de sens equivalent pour l'un et l'autre.

[invite632f483b]

Mais quand ils sont en mouvement l'un par rapport à l'autre, comme mesure-t-on le vieillissement relatif?

J'ai du mal à accepter quelque chose que je n'arrive pas à me représenter mentalement alors je vais t'expliquer comment je vois la chose, ensuite tu me diras ce que tu en penses si tu veux bien.

Einstein disait que tout est relatif, pour illustrer cela il avait dit un truc du genre : "Passe ta main 2 mn sur le feu t'auras l'impression que ça aura duré 2 heures, reste 2 heures à côté d'une belle nana t'auras l'impression que ça aura duré 2 mn", tout est une histoire de "perception" du temps, le cerveau joue un rôle dans cette histoire.

Pour moi, lors d'une phase d'accélération à une vitesse proche de la lumière la masse du vaisseau est tellement importante qu'elle déforme l'espace autour d'elle : Comme une boule qui entoure le vaisseau, cette boule contient des paramètres liés à la perception du temps, qui donnent des instructions au cerveau. La personne dans le vaisseau vie sa vie normalement, mais tout autour d'elle semble s'accélérer : Si il observait la terre, il la verrait tourner à toute vitesse.

Pour la personne qui est sur terre, il verrait celle qui voyage dans son vaisseau immobile comme une statue de cire : Ils n'ont pas les mêmes paramètres, le temps reste synchronisé des deux côté, c'est juste que pour celui qui est sur terre, celui qui est dans le vaisseau mettra 100 ans pour boire un verre d'eau, alors que celui qui est dans le vaisseau aura accompli cette action normalement, sauf que 100 ans se seront écoulés sur terre.

Chacun vie sa vie normalement, c'est juste une histoire de perception et d'effet sur le corps : C'est comme un papillon qui vit un jour, mais qui nous dit que pour lui un jour n'est pas aussi long que 80 ans à échelle humaine ? Qui nous dit qu'il ne perçoit pas nos actions au "ralentie" ?

Je ne sais pas si tu comprends ce que je veux dire mais j'y ai réfléchis pendant 5 ans, ce n'est pas quelque chose que je dis comme ça sur un coup de tête.

[invité576543]

Einstein disait que tout est relatif, pour illustrer cela il avait dit un truc du genre : "Passe ta main 2 mn sur le feu t'auras l'impression que ça aura duré 2 heures, reste 2 heures à côté d'une belle nana t'auras l'impression que ça aura duré 2 mn", tout est une histoire de "perception" du temps, le cerveau joue un rôle dans cette histoire.

Déjà, aucune raison de considérer Einstein comme un gourou sur tous les sujets. Même si j'ai de profonds doutes qu'il ait dit quoi que ce soit de ce genre, l'aurait-il dit que ce n'est pas pertinent sur le sujet.

La théorie de la relativité restreinte n'enseigne pas "tout est relatif", mais, principalement, que la simultanéité est relative. Cela veut dire que deux observateurs peuvent dire l'un, "l'évènement A s'est passé au même instant que l'événement B", l'autre "l'évènement A s'est passé à un autre instant que l'événement B", et avoir tous les deux raisons. La simultanéité de A et B dépend de l'observateur.

Selon mon expérience, la difficulté principale avec la relativité et en particulier le paradoxe des jumeaux est d'admettre que "A et B simultanés" dépend de l'observateur.

Chacun vie sa vie normalement, c'est juste une histoire de perception et d'effet sur le corps :

Le problème c'est que l'effet dont on parle se mesure parfaitement avec des horloges. On ne parle pas de perception de l'écoulement du temps par des humains, mais d'horloges, qui sont de très simples dispositifs physiques.

Cordialement,

[invite632f483b]

ansset pourrais-tu m'expliquer plus précisément ce don tu parles ?

Le problème c'est que l'effet dont on parle se mesure parfaitement avec des horloges. On ne parle pas de perception de l'écoulement du temps par des humains, mais d'horloges, qui sont de très simples dispositifs physiques.

Il est normal que les horloges affichent un résultat différent car pour l'horloge une seconde restera toujours une seconde, peu importe ou elle se trouve : Une horloge mesure simplement un intervalle dans le temps, elle ne mesure pas le temps, le temps n'a pas de valeur fixe, la valeur du temps est attribuée par les paramètres de son environnement.
Pour la personne qui est dans le vaisseau, si tout s'accélère autour de lui il est normal que les deux horloges affichent un résultat différent à son retour, ainsi qu'une date différente : Mais pour les deux observateur une seconde était toujours une seconde.

[invite9cd736bc]

Bonsoir,

Tout ceci découle d'une loi de la nature qui veut que la vitesse de la lumière est invariante quelque-soit le repère considéré, qu'il soit en mouvement rectiligne uniforme, ou en mouvement accéléré.

Cela va à l'encontre du bon sens : Si un rayon lumineux se propage à côté de moi, et que j'accélère, le sens commun me dit que c'est comme-ci je rattrapais une voiture, et je devrais la voir ralentir...

Hors pour la lumière ce n'est pas le cas...Quelque-soit ma vitesse, ou mon accélération, sa vitesse à elle reste de 300 000 Km/sec..

La conclusion s'impose : Si lorsque j'accélère la vitesse de la lumière reste constante, c'est que le temps s'écoule plus lentement...

Cordialement,

Dignaga

[invite5456133e]

La conclusion s'impose : Si lorsque j'accélère la vitesse de la lumière reste constante, c'est que le temps s'écoule plus lentement...

ben oui! c'est évident je me demande pourquoi on en a fait tout un plat de cette histoire.

[Carcharodon]

Salut,

En langage vulgarisé, la relativité générale dit que la vitesse d'écoulement du temps dépend du référentiel considéré (entre deux points de l'espace).

si on prend arbitrairement un référentiel qui se situe dans le système solaire, mais a plusieurs dizaines de millions de km du plus proche corps, on peut alors comparer ce qui se passe dans les autres endroits du système.
par exemple, à la surface de la terre, le temps s'écoule déjà un (minuscule, mais réel) poil plus lentement.
A la surface du soleil encore un poil plus lentement que sur terre.
Mais ça reste des chouïa misérables.

Si on reprend nos jumeaux, et que lorsqu'ils ont 20 ans, on en envoie un dans l'espace pendant 40 ans avant de le faire revenir sur terre avec sa montre, on constatera déjà une différence notable entre les horloges des deux jumeaux.
Pas grosse, mais claire et nette.

pourquoi si petite ? car la déformation de l'espace temps induite par la présence de ces grosses masses (terre ou soleil) reste très faible.

Il faut approcher des extrêmes mathématiques (en masse ou en vitesse) pour que les effets relativistes passent de "négligeables" a "importants".

Dans les faits, ça se traduit par atteindre une vitesse proche de c, ou se positionner a très faible proximité de la singularité d'un trou noir.
deux hypothèses qu'on ne peut pas raisonnablement envisager aujourd'hui.
dans le premier cas, il faudrait accélérer un engin habité a une vitesse proche de c, ce qui demanderait une énergie considérable, dans le deuxième cas, l'humain qui se rapprocherait de la singularité serait broyé ou écartelé par les forces gravitationnelles et ne pourrait jamais ressortir pour vérifier sa montre avec son jumeaux.

Comme il est dit plus haut, la seule et unique façon de comparer les deux horloges et de les placer dans le même référentiel.
Donc, quelque soit les trajectoires qui ont été opérées par l'une et l'autre des deux horloges (en fait on s'en fout des jumeaux ), il n'y a de sens a les comparer que lorsqu'elles sont dans le même espace temps !
Et si l'horloge émettait ses informations, celles-ci seraient fausses en nous arrivant, justement a cause des effets relativistes.
La seule façon de pouvoir mesurer correctement un effet relativiste est donc de replacer les deux objets dans le même référentiel, sinon, la mesure n'a pas de sens.

[Carcharodon]

La conclusion s'impose : Si lorsque j'accélère la vitesse de la lumière reste constante, c'est que le temps s'écoule plus lentement...

Attention, ce n'est pas du tout un phénomène rectiligne uniforme, les effets relativistes ne se font vraiment ressentir que proche des limites, pour partir rapidement en exponentielle.
Tel que tu le dis ici, on pourrait y voir un phénomène progressif (genre a 100km, j'ai cet effet donc j'ai deux fois plus d'effet a 200km), ce qui n'est pas le cas, c'est un phénomène extrémiste qui n'existe presque pas sauf a l'extrême ou, rapidement, il devient majoritaire puis totalement prépondérant.

[invite9cd736bc]

Bonjour,

Je ne dis pas que le phénomène est quantitativement linéaire, mais il est valable pour toutes les vitesses, et quelque-soit l'accélération.
Même s'il n'est pas perceptible. En toute rigueur, le temps s'écoule plus vite, au niveau de ma tête, qu'au niveau de mes pieds...L'accélération de la gravité étant plus intense au niveau des pieds...
Une horloge atomique placée en haut de la tour Eiffel, oscillera plus vite qu'une horloge de même construction placée au sol.
Quelque-soit votre vitesse, quelque-soit votre accélération, la vitesse de la lumière reste invariante.

Cordialement,

[invité576543]

L'accélération de la gravité étant plus intense au niveau des pieds...

En RG, ce n'est pas la différence d'accélération qui détermine une différence relative d'écoulement du temps, mais la différence de potentiel.

Quand à l'expression "le temps s'écoule plus vite", elle donne une idée fausse de la question (pour toute personne, quelle que soit sa vitesse, etc., le temps s'écoule très exactement à 1 seconde par seconde).

Cordialement,

[invite81608250]

moi aussi, voir la réponse du Professeur David Deutsch sur la page

http://fasgenitor.com/?page_id=262

[invite9cd736bc]

En RG, ce n'est pas la différence d'accélération qui détermine une différence relative d'écoulement du temps, mais la différence de potentiel, par rapport à son horloge de référence.

Quand à l'expression "le temps s'écoule plus vite", elle donne une idée fausse de la question (pour toute personne, quelle que soit sa vitesse, etc., le temps s'écoule très exactement à 1 seconde par seconde).

Cordialement,

Bonjour,

En toute rigueur, il faudrait introduire, la notion de géodésique d'espace-temps... En effet pour chaque observateur, le temps "s'écoule tout à fait normalement".

Il n'en demeure pas moins, que lorsqu'on descendra l'horloge atomique de la tour Eiffel, et qu'on la comparera à l'horloge restée au sol, on constatera un décalage entre les 2 horloges. Celle de la tour, sera "en avance", par rapport à celle restée au niveau du sol....

Cordialement,

[invité576543]

Il n'en demeure pas moins, que lorsqu'on descendra l'horloge atomique de la tour Eiffel, et qu'on la comparera à l'horloge restée au sol, on constatera un décalage entre les 2 horloges. Celle de la tour, sera "en avance", par rapport à celle restée au niveau du sol...

Comment le constate-t-on?

Cordialement,

[invite9cd736bc]

Et bien, on descend l'horloge du la tour, et on compare, les indications...Bien sûr une fois les 2 horlges au même niveau, elles battent le même rythme...

[invite6754323456711]

Et bien, on descend l'horloge du la tour, et on compare, les indications...Bien sûr une fois les 2 horlges au même niveau, elles battent le même rythme...

J'ai bien peur que la difficulté soit que le problème de comparaison d'horloge est un problème de synchronisation d'horloge.

Les problèmes de synchronisation d'horloge pour être précis font appel à des correctifs découlant de la RG que l'on cherche à validé dans le cas précis ici.

Comment valider la RG sans faire appel à des correctif liés à la RG ?

Patrick

[JPL]

Je ne comprends pas ton objection : sans correction on constate que les compteurs des deux horloges ont compté un nombre différents de périodes émises par les atomes de césium.

[invite6754323456711]

Je ne comprends pas ton objection : sans correction on constate que les compteurs des deux horloges ont compté un nombre différents de périodes émises par les atomes de césium.

Concernant les horloges atomique, pour ces étalons primaires de fréquence, les différents décalages de fréquence, y compris ceux dus à l’effet Doppler relativiste lié au mouvement des atomes, au rayonnement thermique de l’environnement (décalage dû au rayonnement du corps noir) et à plusieurs autres effets liés à la conception et au fonctionnement des horloges, sont estimés et corrigés.

De plus Il convient de noter qu’à de tels niveaux d’exactitude, on ne peut plus ignorer l’effet de la non-uniformité du champ gravitationnel sur des distances de l’ordre de la taille de l’appareil.

Patrick

[invité576543]

Et bien, on descend l'horloge du la tour, et on compare, les indications...Bien sûr une fois les 2 horloges au même niveau, elles battent le même rythme...

Par ce moyen, la seule chose qu'on peut conclure c'est qu'en montant puis descendant une horloge elle perd sa synchronisation avec une horloge restée au sol. (Pas le même nombre de périodes pour l'oscillateur pilotant l'onde excitant les atomes de césium, comme dit JPL, entre le moment juste avant le début de la montée et le moment juste après la fin de la descente.)

Comment distinguer l'effet des mouvements de montée et descente et ce qu'il se passe pendant que les horloges sont immobiles l'une par rapport à l'autre, l'une en haut l'autre en bas?

Cordialement,

[invite6754323456711]

Par ce moyen, la seule chose qu'on peut conclure c'est qu'en montant puis descendant une horloge elle perd sa synchronisation avec une horloge restée au sol.

Comment détecte t-on cette désynchronisation d'horloge et comment peut on l'attribuer uniquement à un effet relativiste ?

L'ordre de grandeur absolu de la précision et stabilité des horloges qui serait >> à l'effet relativiste ?

Patrick

[invite5456133e]

Par ce moyen, la seule chose qu'on peut conclure c'est qu'en montant puis descendant une horloge elle perd sa synchronisation avec une horloge restée au sol.

Comment fait-on pour synchroniser l'horloge d'un vaisseau spatial?

[invite9cd736bc]

Bonsoir,

En fait il y a une manière plus simple de comparer les 2 horloges :

Il suffit de filmer l'une des 2 horloges et de transmettre son image,
par la voie des ondes sur le lieu de la 2ième horloge, on connait exactement le décalage, dû à la durée de transmission du signal électromagnétique : dt=dx/c, qu'il faut retrancher à la lecture, de l'horloge filmée. On peut ainsi faire une comparaison, mettant en jeu, les états respectifs des 2 horloges...

Cordialement,

[invité576543]

annulé... temps de réflexion.

[GillesH38a]

pas besoin de film, le raisonnement classique est d'imaginer une horloge envoyant des tics électromagnétiques toutes les secondes, vers un récepteur. Dans une métrique statique, le récepteur les recevra à des intervalles de temps différents d'une seconde (le quotient des ) On peut interpréter ça en disant que le temps s'écoule plus lentement dans les potentiels gravitationnels plus profonds, mais bien sur localement il n'y a rien de mesurable. Dans une métrique non statique, c'est plus compliqué, on peut voir ça comme un effet Doppler généralisé (par exemple pour le décalage vers le rouge ), plus éventuellement un effet gravitationnel. Les effets conduisant aux fluctuations du 3K mélangent par exemple tout ça de manière assez compliquée.

[invite9cd736bc]

Moi je me plaçais d'un point de vue expérimentale. Je pense que mon idée fonctionne.Il me semble aussi que c'est le même principe qui est mis en œuvre , pour le système de positionnement GPS sauf que là c'est la distance qu'on cherche...

Cordialement,

[physeb]

Moi je me plaçais d'un point de vue expérimentale. Je pense que mon idée fonctionne.Il me semble aussi que c'est le même principe qui est mis en œuvre , pour le système de positionnement GPS sauf que là c'est la distance qu'on cherche...

Cordialement,

Bonjour,

je suis désolé mais d'un point de vue expérimental cela n'a pas de sens. Tu dois alors prendre en compte:
-temps de propagation horloge-> CCD
-temps de l'électronique de lecture
-temps d'intégration de l'information puis de l'électronique d'envois
-temps de l'électronique de reception de l'information

puis pour finir tu fais quoi de l'image???? Il y a un super héro qui regarde l'image et qui synchronise avec ses yeux et ses mains les deux horloges à la quinzième décimale?

Ce n'est pas quelque chose de simple surtout dans ce cadre là. Il faut les synchroniser l'une à côté de l'autre (ce qui est déjà extrêmement compliqué) puis de caractériser la déviation entre les deux. On ne peux pas faire autrement.