Temps propre

[rik 2]

oui, t'as raison! Il faut utiliser les quadrivecteurs impulsion-énergie, ça a un côté bien plus sérieux.
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[invite6754323456711]

oui, t'as raison! Il faut utiliser les quadrivecteurs impulsion-énergie, ça a un côté bien plus sérieux.

Plus réfléchi

patrick

[GillesH38a]

excusez le retour en arrière ...

soit deux événements simultanés se produisant en A et B d'un référentiel R, le point M, milieu de AB reçoit simultanément les signaux provenant de A et B. Un observateur mobile M', tel que M' coïncide avec M quand les signaux sont émis (au temps t_o), perçoit ces signaux après des temps t_A et t_B tels que:
M'_oA = c'_A t_A
M'_oB = c'_B t_B
comme
M'_oA = MA = c t
que
M'_oB = MB = c t
que la célérité ne varie pas avec la vitesse de la source donc que
c'_A = c'_B = c
on a
t_A = t_B = t

C'est dire que l'observateur mobile M ' perçoit simultanément les signaux provenant de A et de B, en même temps d'ailleurs que l'observateur situé en M les perçoit.

D'après la définition einsteinienne de la simultanéité les signaux sont donc simultanés pour M'.

là l'erreur que tu fais est encore plus grossière, parce que tu penses que "le point A " a un sens absolu indépendant de l'observateur, alors que c'est faux même en mécanique classique.

Tu es assis dans un TGV, tu tape avec ton doigt sur la vitre. Où se trouve "le point" où tu as tapé, une seconde plus tard ? vu du train? vu du quai?

[GillesH38a]

Enfin que je ne comprenne rien à la Relativité ne change rien à la certitude de ma raison (mais c'est la raison humaine commune à tous les êtres vivants se réclamant de la nature humaine) qui me dit qu'à tout moment toutes les horloges identiques (synchronisées au départ et là c'est le problème majeur de la Relativité si je comprends bien) indiquent les mêmes mesures de temps indépendamment des vitesses et des positions relatives qu'elles ont les unes par rapport aux autres ...

et ben dis moi à quelle fréquence bat une horloge lumière "réglée" pour avoir un aller retour des photons à 20 ns (2 miroirs à 3 m l'un de l'autre) dans un référentiel, et qui est ensuite transportée dans un autre référentiel allant à 0,99c par rapport au premier, alors ?

le problème majeur n'est nullement la synchronisation au départ, les horloges n'ont absolument pas besoin qu'on leur définisse un "zéro", je pose juste la question de la fréquence à laquelle elles battent.

[rik 2]

là l'erreur que tu fais est encore plus grossière, parce que tu penses que "le point A " a un sens absolu indépendant de l'observateur, alors que c'est faux même en mécanique classique.

Là tu as raison: je ne savais pas qu'un point donné dépendait de l'observateur "même en mécanique classique"; comme quoi on ne peut se fier à rien, ni à personne d'ailleurs. Ce qui rejoint la pensée de Descartes citée dans ma signature.

[GillesH38a]

ne sachant pas très bien si tu es sérieux ou si tu ironises (tu aurais tort ..), je te reprécise le problème. Si on suppose des évènements localisés dans l'espace et le temps, le problème est de définir lesquels de ces évènements sont "tous au même endroit" (et à des temps différents ) , et lesquels sont "tous au même temps" (et à des endroits différents). Ce que plus techniquement on appelle définir un "feuilletage" de l'espace -temps (le décomposer en sous ensembles soit de fibres temporelles représentant "l"histoire" d'un point (x,y,z) = cste, t variable , soit spatiales représentant "l'état instantané" de l'univers (t = cste, et (x,y,z) variable) )

Cette opération de feuilletage, c'est à dire de regroupement de points de l'espace -temps en "même endroit" ou bien "même temps" n'a rien de trivial a priori. Ce que je te fais remarquer, c'est que définir ce qu'est l'histoire d'un point (la fibre temporelle associé à un point A) , même en mécanique classique , n'a rien d'absolu, et c'est en fait très précisément la signification de ce qu'est "définir un référentiel". Un référentiel est précisément un choix (largement arbitraire) de ce qu'on considère comme étant "le point A au cours du temps" (c'est à dire le lieu des évènements A(xo,yo,zo, t) où xo, yo, zo est constant, et t variable (la ligne d'univers de A)

Changer de référentiel, c'est très exactement changer de feuilletage.

Là où la réflexion devient intéressante, c'est que la mécanique classique POSTULE que le feuilletage "en fibres temporelles" (donc définissant "l'immobilité ou le mouvement d'un point A) est relatif à l'observateur (ce qui ne choque personne), mais elle postule aussi que le feuilletage "en fibres spartiales ") t = cste est absolu et indépendant de l'observateur. Autrement dit, en méca classique , la phrase "A et B ont eu lieu au même endroit" n'a pas de signification absolu et dépend du référentiel (ce qui, encore une fois, ne choque personne). Alors que la phrase "A et B ont lieu en même temps" a une signification absolu, tous les observateurs adoptant le même "regroupement" des points à t = cste.


La seule chose (et elle est fondamentale) qu'introduit la RR, c'est de remarquer que cette convention impliquerait la non-invariance des lois physiques avec le changement de référentiel (la lumière n'irait pas à la même vitesse dans tous les référentiels et selon la direction par exemple), et que pour restaurer l'invariance des lois physiquement, il faut AUSSI supposer que le feuilletage t = cste dépend de l'observateur, tout comme le feuilletage (x,y,z) = cste.

Si tu ne trouves pas ça "normal", explique moi pour quel raison ce serait plus "normal" que la condition (x,y,z) = cste dépende de l'observateur, plus que celle t = cste ....

[rik 2]

excusez le retour en arrière ...
là l'erreur que tu fais est encore plus grossière, parce que tu penses que "le point A " a un sens absolu indépendant de l'observateur, alors que c'est faux même en mécanique classique.
Tu es assis dans un TGV, tu tapes avec ton doigt sur la vitre. Où se trouve "le point" où tu as tapé, une seconde plus tard ? vu du train? vu du quai?

excusez aussi le retour en arrière ...

en mécanique classique on utilise un repérage, en coordonnées cartésiennes, cylindriques ou sphériques.

Pour le point A' marqué par mon doigt sur la vitre, en coordonnées cartésiennes on obtient A'(x',y',z') = cste en restant dans le train
et A'(x,y,z) avec x = vt, y = cste, z = cste en restant sur le quai s'il s'agit d'un mru à plat.

Il y a plein de figures géométriques (cercle, ellipses, etc.) auxquelles correspondent des équations algébriques; c'est assez intéressant mais il est vrai que ce n'est que du programme de lycée...

[GillesH38a]

excusez aussi le retour en arrière ...

en mécanique classique on utilise un repérage, en coordonnées cartésiennes, cylindriques ou sphériques.

Pour le point A' marqué par mon doigt sur la vitre, en coordonnées cartésiennes on obtient A'(x',y',z') = cste en restant dans le train
et A'(x,y,z) avec x = vt, y = cste, z = cste en restant sur le quai s'il s'agit d'un mru à plat.

tu n'as manifestement pas compris la question que je posais. Quand tu as frappé la vitre avec le doigt, le point où tu as frappé etait quelque part dans le référentiel du quai, au milieu de la gare.

Ou est "le même point au même endroit " une minute plus tard ? il est resté dans la gare, ou bien il s'est déplacé avec le train ?

ou encore, pendant cette minute, la Terre s'est déplacé de 1800 km dans l'espace. Est ce que "le point" est resté à l'endroit où il était dans le système solaire, en laissant la Terre poursuivre son chemin? ou est ce qu'il a suivi la Terre ?

[rik 2]

tu n'as manifestement pas compris la question que je posais. Quand tu as frappé la vitre avec le doigt, le point où tu as frappé était quelque part dans le référentiel du quai, au milieu de la gare.

toi tu n'as manifestement pas compris ce qu'était une coïncidence: le point sur la vitre fait partie de la vitre donc du train -de l'espace (euclidien) lié au train-, il coïncide à un moment donné avec un point du quai donc avec un point de l'espace (euclidien) lié au quai (à la Terre); le point sur la vitre n'est pas le point sur le quai, ils ne font pas partie du même espace, ils vivent chacun leur vie.

[GillesH38a]

merci de m'expliquer ce que j'enseigne à mes étudiants . Tu es donc d'accord que "le point A " en tant que ligne temporelle (l'ensemble des évènements ayant lieu en un point donné pour t allant de - l'infini à + l'infini) dépend donc du référentiel, et que la véracité de la phrase "A et B ont eu lieu au même endroit" est donc également dépendant du référentiel ? (par exemple si tu tapes 2 fois au même endroit sur la vitre quand le train roule, les 2 évènements ont lieu "au même endroit" pour toi, mais pas pour un observateur sur le quai ?

et ceci indépendamment de toute théorie de la relativité, c'est même vrai en méca classique (c'est aussi vrai en relativité bien sûr).

on est bien d'accord la dessus ?

[rik 2]

entièrement d'accord!

[GillesH38a]

bien, ceci étant acquis, se pose maintenant la question : pourquoi serait-il fondamentalement plus étrange que "A et B ont lieu en même temps" dépende de l'observateur, plus que " A et B ont lieu au même endroit" dépende aussi de l'observateur ? en fait rien n'oblige fondamentalement à ce que la notion de simultaneité soit absolue, pas plus que celle de colocation.

[rik 2]

en fait rien n'oblige fondamentalement à ce que la notion de simultanéité soit absolue, pas plus que celle de colocation.

si ça te fait plaisir...

[Amanuensis]

La charte du forum fait une distinction entre "ce qui fait plaisir" et qui est conforme aux théories admises (et les théories admises font plaisir à Gilles), et "ce qui fait plaisir" et qui ne l'est pas (ce qui semble faire plaisir à rik2 ?).

La seule vocation de Futura-Sciences étant la vulgarisation scientifique de bon niveau ce n'est pas le lieu pour des questionnements ou remises en cause de théories admises dont seuls des spécialistes ont les compétences pour débattre, ni pour l'exposé de théories strictement personnelles. Une telle démarche aurait sa place uniquement dans un séminaire ou un congrès scientifique.

[invite3741b1f2]

pourquoi serait-il fondamentalement plus étrange que "A et B ont lieu en même temps" dépende de l'observateur, plus que " A et B ont lieu au même endroit" dépende aussi de l'observateur ? en fait rien n'oblige fondamentalement à ce que la notion de simultaneité soit absolue, pas plus que celle de colocation.

Les deux propositions semblent également absurdes, indépendamment de postulats préalables, défiant le sens commun. Comment se peut-il, concrètement, non en rêve, que deux phénomènes physiques se produisent au même endroit ? Au même moment c’est pensable. Au même endroit, même à des moments différents, c’est plus compliqué à admettre. Comme l’espace « gonfle » sans cesse (big-bang) comment peut-il y avoir « un même endroit » quelque part à quelque moment que ce soit ?

Ensuite est-ce bien raisonnable de comparer les comportements luminiques de photons, particules sans masse, à ceux (luminiques) d’objets macroscopiques dotés de masses, à ceux (luminiques) d’organismes vivants ? Comment est-ce possible de comparer tout ce beau monde alors que tout un chacun comprend sans peine que tout ce beau monde est difficilement comparable ? N’est-ce pas interpréter hâtivement de hautes théories abstraites, faire dire à des théories hautement abstraites ce que probablement elles sont incapables de dire, toutes ces histoires bizarres de gens luminiques à la frères Bogda qui vieilliraient plus vite là-bas, moins vite ici etc.

A-t-il jamais été faite quelque expérience concrète vraiment concluante là-dessus ? Plutôt que de dépenser des milliards de dollars dans la course à Mars ne serait-il pas plus intéressant de financer des expériences concrètes pour voir de plus près les effets relativistes sur le vieillissement des organismes vivants ?

[invite6754323456711]

pour voir de plus près les effets relativistes sur le vieillissement des organismes vivants ?

Aucun. je viens de faire économiser des milliards de dollars , si on pouvait m'en reverser

Patrick

[GillesH38a]

Les deux propositions semblent également absurdes, indépendamment de postulats préalables, défiant le sens commun. Comment se peut-il, concrètement, non en rêve, que deux phénomènes physiques se produisent au même endroit ? Au même moment c’est pensable. Au même endroit, même à des moments différents, c’est plus compliqué à admettre. Comme l’espace « gonfle » sans cesse (big-bang) comment peut-il y avoir « un même endroit » quelque part à quelque moment que ce soit ?

l'expérience que je proposais est tout à fait possible en imaginant un espace sans gravitation, celui de la relativité restreinte, où il n'y a pas d'expansion. Le problème n'a donc rien à voir avec le big bang. Est ce que tu es d'accord que "A et B ont lieu au même endroit" a un sens défini pour chaque observateur, mais qu'ils ne sont pas d'accord entre eux sur ce qui est au même endroit ou pas ?

Ensuite est-ce bien raisonnable de comparer les comportements luminiques de photons, particules sans masse, à ceux (luminiques) d’objets macroscopiques dotés de masses, à ceux (luminiques) d’organismes vivants ? Comment est-ce possible de comparer tout ce beau monde alors que tout un chacun comprend sans peine que tout ce beau monde est difficilement comparable ? N’est-ce pas interpréter hâtivement de hautes théories abstraites, faire dire à des théories hautement abstraites ce que probablement elles sont incapables de dire, toutes ces histoires bizarres de gens luminiques à la frères Bogda qui vieilliraient plus vite là-bas, moins vite ici etc.

ben qu'est ce que ton "bon sens" te dit alors sur la fréquence à laquelle battrait une horloge lumière, sur un quai, ou sur un train allant à 0,99 C ? si tu es dans le train et que tu regardes ton horloge, tu la vois battre à quelle fréquence à ton avis ?

A-t-il jamais été faite quelque expérience concrète vraiment concluante là-dessus ? Plutôt que de dépenser des milliards de dollars dans la course à Mars ne serait-il pas plus intéressant de financer des expériences concrètes pour voir de plus près les effets relativistes sur le vieillissement des organismes vivants ?

je ne sais pas où tu habites , mais si tu veux venir à Grenoble, tu verras par exemple un synchrotron qui marche parfaitement bien alors qu'il a été construit sur les principes de la Relativité, alors que bien sûr il ne marcherait pas du tout si ces principes étaient faux. Et si tu penses que tes principes sont meilleurs, alors réponds au moins à la question sur l'horloge lumière, on ne te demande même pas de construire un synchrotron .

[rik 2]

si tu es dans le train et que tu regardes ton horloge, tu la vois battre à quelle fréquence à ton avis ?

D'après ce qui a été dit, étant immobile par rapport à l'horloge je la vois battre à la même fréquence que si j'étais dans la gare "en train" de regarder une horloge immobile.

[GillesH38a]

ben pourtant le rayon lumineux ayant plus de distance à parcourir vu du quai, entre 2 AR entre les miroirs , on devrait la voir battre plus lentement non ?

et en plus , à un rythme différent suivant que les miroirs sont parallèles ou perpendiculaires au "mouvement" (ce n'est bien sur qu'une présentation plus simplifiée de l'interféromètre de Michelson qui revient en fait à mesurer ce temps d'AR entre deux miroirs perpendiculaires ...)

[rik 2]

ben pourtant le rayon lumineux ayant plus de distance à parcourir vu du quai, entre 2 AR entre les miroirs , on devrait la voir battre plus lentement non ?

1. Ce n'est pas parce qu'un phénomène périodique bat plus lentement que le temps change: il ne s'agit que d'un changement de fréquence, je crois que c'est là que tu fais une erreur.
2. tu posais la question pour un observateur dans le train qui regardait sa propre horloge (montre?).

[GillesH38a]

1. Ce n'est pas parce qu'un phénomène périodique bat plus lentement que le temps change: il ne s'agit que d'un changement de fréquence, je crois que c'est là que tu fais une erreur.
2. tu posais la question pour un observateur dans le train qui regardait sa propre horloge (montre?).

ah oui quand la fréquence diminue, le temps ne change pas ?

que vois l'observateur en mouvement en comparant la fréquence de son propre coeur par rapport à la fréquence de l'horloge par exemple? sa montre, ou l'horloge lumière qu'il a construit exactement de la même manière que celui sur le quai ?

[Deedee81]

Salut,

L'utilisation de l'horloge lumineuse est là pour faciliter les raisonnements. Mais la description de l'expérience permet aisément de voir que ce n'est pas propre à cette horloge et son "battement", sa fréquence. C'est bien le temps qui est affecté.

Le raisonnement plus "rigoureux" en RR est clair sur ce point (les expériences de pensée ne sont qu'une description imagée de la théorie, a but pédagogique en général). Les coordonnées sont établies sur les processus de mesure du temps (qui peut être donné par tout processus évoluant au cours du temps) et les transformations de Lorentz sont établies sur ces coordonnées. C'est bien le temps que l'on trouve dans ces équations, pas la fréquence.

Il ne faut pas non plus oublier (comme le suggère la dernière question de Gillesh) que la fréquence émise par celui qui est en mouvement ne change pas. C'est celui qui est immobile qui constate un ralentissement. Il n'y a donc aucune raison magique pour que la mesure par celui qui est immobile concerne uniquement la fréquence de l'horloge !!!!

Ce sont des points sur lesquels on n'insiste pas assez, je trouve, dans les petites présentations de l'horloge lumineuse pour le profane sur internet.

[rik 2]

ah oui quand la fréquence diminue, le temps ne change pas ?

ben non ! Là je crois rêver!

[rik 2]

excuse-moi je croyais que tu parlais de l'effet Doppler (puisqu'on mène les deux sujets en parallèle); car le temps ne change pas dans le cas de l'effet Doppler (seule la fréquence perçue change).

[Deedee81]

ben non ! Là je crois rêver!

Stricto sensus, tu as raisons. En effet, si je fais varier la fréquence d'un oscillo en tournant le bouton, le temps ne change pas (j'ai failli reprendre gillesh d'ailleurs).

Par contre, si le temps change, la fréquence change. Dans le cas Doppler c'est délicat de raisonner comme ça, on en a assez discuté dans l'autre fil Par contre, dans le cas de la relativité, voir ce que j'en disais plus haut, la fréquence change CAR le temps change. Et l'horloge lumineuse est juste l'illustration sur la manière dont ça affecte la fréquence de l'horloge. Il est difficile de faire mieux avec une exéprience puisque tout processus de mesure du temps fait appel peu ou prou à une fréquence. C'est pourquoi une approche plus formelle comme celle que j'ai décrite dans les très grandes lignes plus haut est préférable.

L'idéal serait peut-être que tu trouves un bon cours de RR. Celui là est vraiment excellent : http://www.amazon.fr/Th%C3%A9orie-re.../dp/B0014MLIPE sans être une grosse brique. Malheureusement je vois qu'il n'est pas bon marché (sans doute parce que il est devenu rare, quand je l'avais acheté aux défuntes éditions Mir, je n'avais pas payé si cher).

Il y a sans doute de meilleurs bouquins. Mais celui là, je l'ai vraiment apprécié. Je conseille de lire très attentivement le premier chapitre où ils présente les bases physiques, historiques et expérimentales. Par après il détaille la construction des TL, etc....

Il est agréable à lire en plus.

Dans la biblio virtuelle, ici Electromagnétisme et relativité / J.M. Raimond, tu as dedans un pdf sur la RR. Mais je ne l'ai pas lu.

[Deedee81]

car le temps ne change pas dans le cas de l'effet Doppler (seule la fréquence perçue change).

Pffffff, tu es désespérant. Je suppose que tu vas encore répéter ça souvent, gratuitement, sans preuve. Alors que j'ai expliqué pourquoi il y avait dilatation apparente du temps et que tu n'as même pas daigné mettre un seul petit commentaire sur cette explication. Je t'ai aussi proposé un exercice élémentaire le montrant noir sur blanc, et là, beeep beeep, plus d'abonné Rik au téléphone.

Je sens que je vais laisser tomber. Contraire à mes cours, ici je ne suis pas payé

[rik 2]

Pffffff, tu es désespérant. Je suppose que tu vas encore répéter ça souvent, gratuitement, sans preuve.

La preuve a été donnée sur l'autre fil.

une onde périodique sinusoïdale progressive a pour équation:
q = a sin w_o(t + r/c)
sa dérivée totale par rapport au temps dq/dt est fonction de la vitesse, de même sa dérivée totale seconde:
q" + w² q = 0
w qui est la pulsation dépend de la vitesse relative de l'émetteur et du récepteur, v = dr/dt

La fréquence f perçue par un observateur mobile par rapport à la source sera donc différente de la fréquence f_o émise par la source et perçue par un observateur immobile par rapport à celle-ci.

et tu semblais d'accord avec cette réponse d'ailleurs.

Oui, c'est très connu. C'est exactement ce qu'on disait plus haut.

pourquoi ce revirement?

[GillesH38a]

oublie l'effet Doppler stp et reviens à la question posée : si tu mesures le nombre de battements de l'horloge lumineuse pendant un battement de coeur, estc e que ça change ou pas quand tu es en mouvement, selon toi ?

[invite3741b1f2]

l'expérience que je proposais est tout à fait possible en imaginant un espace sans gravitation, celui de la relativité restreinte, où il n'y a pas d'expansion. Le problème n'a donc rien à voir avec le big bang. Est ce que tu es d'accord que "A et B ont lieu au même endroit" a un sens défini pour chaque observateur, mais qu'ils ne sont pas d'accord entre eux sur ce qui est au même endroit ou pas ?

Vous proposez une expérience dans un espace imaginaire : contradictoire, impossible à réaliser concrètement. Vous pouvez difficilement vous situer dans le champ de l’expérience possible et dans un espace imaginaire qui n’a rien de concret. Beaucoup de gens très intelligents ont perdu de vue que la Physique est une science positive, qu’en Physique « le temps » n’est pas quelque chose d’obscur, que « le temps » du Physicien est une réalité positive parfaitement bien définie dès lors qu’est admis le déterminisme physique. « Le temps » du physicien n’a rien à voir avec les sentiments ou les divagations métaphysiques.

ben qu'est ce que ton "bon sens" te dit alors sur la fréquence à laquelle battrait une horloge lumière, sur un quai, ou sur un train allant à 0,99 C ? si tu es dans le train et que tu regardes ton horloge, tu la vois battre à quelle fréquence à ton avis ?

Fréquence d’un phénomène physique : N = 1/T : dans une seconde combien y a-t-il de fois T, T étant la période du phénomène. Bon maintenant si vous êtes sur le quai quelle seconde de référence prenez-vous ? Est-ce la même seconde de référence sur le quai et dans le train ? Maintenant que le bonhomme du quai voit ceci plutôt que cela est-ce la question véritable ? La question véritable n'est-elle pas plutôt de savoir quelle est la fréquence réelle de l’horloge indépendamment du lieu et de l’instant desquels on la regarde ou mesure ?

C'est bien le temps qui est affecté.

C'est bien le temps que l'on trouve dans ces équations, pas la fréquence.

si le temps change, la fréquence change

De quel « le temps » parlez-vous ? Voulez-vous parler de l’unité de temps, la seconde ? L’unité de temps est-ce « le temps » ?

Il ne faut pas non plus oublier (comme le suggère la dernière question de Gillesh) que la fréquence émise par celui qui est en mouvement ne change pas. C'est celui qui est immobile qui constate un ralentissement.

Pour véritablement « con-stater » il faut un objet et un observateur immobiles l’un par rapport à l’autre et inversement mais encore qu’ils soient au même endroit au même moment : contradictoire autant qu'absurde

[invite3741b1f2]

Bon maintenant si vous êtes sur le quai quelle seconde de référence prenez-vous ? Est-ce la même seconde de référence sur le quai et dans le train ?

Deux solutions à cela :

1 vous dites que les unités de temps de référence (les secondes) sont les mêmes sur le quai comme dans le train => ce qui semble devoir être affecté par la vitesse faramineuse et cela seulement est la période du phénomène périodique qui cadence l’horloge donc l’horloge elle-même par la même occasion.

2 vous dites que les unités de temps, les secondes ne sont pas les mêmes : ce qui semble devoir être affecté par la vitesse faramineuse c’est l’unité de mesure du temps à savoir la seconde et aussi peut-être la période de l’horloge.

Dans tous les cas vous devez dire que les horloges de même facture originaire changent de nature, ne sont plus identiques au final.

=> Comme à l’évidence les choses ne sont pas claires pour tout le monde mieux vaudrait voir concrètement, lors d’expériences concrètes véritablement concluantes, les effets relativistes sur le vieillissement des populations.

Du moment que des expériences concrètes véritablement concluantes n’auront pas été faites là-dessus moi je ne monterai pas dans un vaisseau luministe car je ne veux pas rapetisser ou devenir singe, mammouth, insecte ou brin d’herbe