Relativité : qui bouge?

[Bigonoff]

Salut
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Un spécialiste pourra certainement répondre à mon interrogation, qui va d'ailleurs probablement paraître débile, mais vu que ça me tracasse...

Voila :

On nous dit partout que le temps subit une compression lorsqu'on augmente la vitesse.

On prend comme exemple, une fusée qui s'éloignerait de la terre à une vitesse proche de celle de la lumière, et à bord de laquelle le temps se déroulerait plus lentement.

On nous dit également que si ses passagers revenaient, ils seraient plus jeunes que ceux restés sur la terre.

Or, je n'assimile pas cette notion de vitesse, présentée comme absolue, alors que j'ai toujours cru qu'une vitesse ne pouvait être que relative (comme, en électronique, une différence de potentiel).

SI la vitesse est relative, alors, ceux qui sont dans la fusée voient la terre s'éloigner à une vitesse proche de celle de la lumière.
Donc, le temps sur la terre se contracte.
Donc, de retour sur terre, les habitants de la terre seraient plus jeunes que ceux de la fusée.

Où est-ce que je me plante?

Pourquoi ce qui est vrai pour les uns ne l'est pas pour les autres?

A+ et merci d'avance

Bigonoff
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[sai]

salut!
je suis pas specialiste en la matiere, mais je peux peut etre apporter un element de reponse.

La contraction du temps observé pour un objet se deplacant a garnde vitesse se passe dans le referentiel dudit objet. ainsi, vu de la terre le temps dans la fusée ralenti, mais vu de la fusée, le temps de la terre accelere. Cette contraction du temps est sans soute imperceptible pour ceux qui voyagent.

Sai qui espere ne pas dire trop de betises...

[invite7ef605fc]

salut

je dirai que la vitesse à cette particularité d'être relative tant qu'elle n'atteind pas celle de la lumiere.
si A se deplace à 100km/h et B à 20km/h et dans le sens opposé effectivement la vitesse est relative.Si je suis A et que je mesure la vitesse de B elle sera de :100 + 20 pour moi soit 120km/h.Pareil si je mesure la vitesse de A a partir de B.
Maintenant on fera 100 - 20 soit 80km/h si A et B vont dans le même sens.
Il se trouve qu'à la vitesse de la lumiere tout change et devient absolu.Si A va à la vitesse de la lumiere et que je la mesure à partir de B elle sera toujours égale à la vitesse de la lumiere et non a (environ et simplement) 300000+20 dans notre premier cas et pareil dans le second.Pareil aussi si je mesure la vitesse de B à partir de A.

Après je suis d'accord avec Sai tout se passe dans le référentiel d'observation,et le temps parait ralentir pour celui qui regarde la fusée à la vitesse de la lumiere et inversement,tout cela sans que les deux observateurs n'aient conscience de marcher au ralenti ou en accéléré.Bref Sai l'a déjà dit cela.

message de la moderation (Max)
-doublon efface-

[Bigonoff]

Salut
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Merci pour ces éléments de réponses.
Cependant, je savais déjà cette notion d'absolu de la vitesse de la lumière. Je reprends donc ma question autrement.

A est sur terre
B sur la fusée.

B s'éloigne de A a une vitesse, disons de C/2

Tout ce qu'on peut dire, et tout ce qu'on peut mesurer, ce sont les vitesses relatives.

Donc, dire que B s'éloigne de A à C/2 est strictement similaire à dire que A s'éloigne de B à C/2. Ou même, que chacun s'éloigne d'un point central à une vitesse de C/4 (ou toute autre valeur intermédiaire).

Ce n'est même pas tout à fait faux, puisque A, sur terre, n'est immobile que par rapport à lui-même, la terre étant en mouvement par rapport aux autres astres.

Donc, puisque A voit s'éloigner B, il en déduit que le temps de B s'écoule plus doucement. Donc, A vieillit plus vite que B. Si donc, on pouvait ramener instanténément B sur A, B serait plus jeune.

MAIS, B, lui, il voit s'éloigner A, il en déduit que son temps......
Donc, si B revenait instantanément sur A, A serait plus jeune.

Comme A et B seraient tous les deux plus jeunes, il n'y aurait au final aucune différence.

Or, on a mesuré cette différence.

Que n'ai-je pas compris?

A+
Bigonoff

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef7177163]

Salut,
Bon, je ne suis pas un expert en relativite, mais voici ce que j'ai compris du "paradoxe" des jumeaux.

Que n'ai-je pas compris?

Simplement que B ne subit pas les memes accelerations que A, et c'est ca qui fait toute la difference.
Ce n'est pas le fait que l'un aille a une certaine vitesse constante par rapport a l'autre qui le fera vieillir moins vite, car vu que la vitesse est relative, par symetrie les deux personnes viellissent avec la meme 'rapidite' (on se place dans les referentiels respectifs aux deux personnes).
Si on ne considere que la fusee, pour qu'elle s'eloigne et puisse revenir sur terre (faut bien faire les comparaisons a la fin de l'experience!) il faut qu'elle subisse une poussee avec ses reacteurs (dans les deux sens), et de ce fait B va subir des accelerations alors que A ne subira rien sauf la gravitation terrestre qui est constante. Aussi, le fait que B aille dans l'espace, a vitesse constante, il ne subira pas les mes forces de pesanteur que B.
Et c'est la ou est la dissimetrie qui fait que B sera plus jeune que A lors du retour et de l'arret de la navette ... Un des principes d'equivalence de la relativite est l'indiscernabilite entre gravitation et acceleration, ce qui fait que les deux auront les meme effet sur le temps, et ce n'est pas pour rien que les deux sont homogene (meme unite).

J'espere que ca clarifie les choses.
C'est vrai que cela pose d'autre question, comme a savoir l'effet de la duree de l'apesanteur sur la difference d'age lors des comparaisons lors du retour sur terre. Perso je pense que si elle est suffisament grande (vieillissement accelere par / a la terre), il peut y avoir une compensation des periodes d'acceleration (vieillissement ralentis par / a la terre) qui fait que A et B auront le meme age a la fin de l'experience.

Max

[Bigonoff]

Salut
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Effectivement, je n'avais pas pensé à l'accélération, qui diffère. Merci

Mais alors, question subsidiaire, la contraction est-elle seulement durant la phase d'accélération? Car dans ce cas, la durée du voyage n'a aucune incidence.

Et le sens de l'accélération a-t-il une incidence (décélération ou accélération)? En d'autre terme peut-on dilater aussi bien que contracter le temps?

Merci
A+
Bigonoff

[invitef7177163]

Salut,

D'une part il faut garder en tete que gravitation et acceleration ont les memes effets sur le temps, donc il faut prendre en compte ces deux elements en meme temps et non separement. D'autre part, quand on parle de ralentissement ou acceleration du temps, on se refere a la difference d'age entre la fusee et la terre lors des comparaison au repos. c'est a dire que l'on n'inclus pas les effet relativistes de la vitesse qui de part sa symmetrie n'influence pas la difference d'age constatee apres le retour sur terre (au repos).

Maintenant si on prend la Terre comme referentiel, alors le temps sera ralentit pour la fusee si elle subit une acceleration + attraction gravitationelle (du a la terre ou autre objet celeste) superieure a 1G (9.81 m/s^2). Et inversement, le temps sera accelere pour la fusee si l'acceleration + attraction grav. est inferieure a 1G. Ce dernier cas est ce qui se passe par exemple quand un ascenceur est en phase d'acceleration lors d'une descente. Ou quand on est en avion a altitude et vitesse constante, et que la gravitation terrestre est plus faible qu'au sol.

Pour revenir au cas de la fusee; Si elle va effectivement dans l'espace et s'echappe de l'influence gravitationelle de la terre ou autre corps celeste, alors a vitesse constante la duree du voyage aura une influence sur la difference d'age mesuree a la fin de l'experience, sur Terre. Ceci car acceleration + attraction grav. est inferieur a 1G, donc le temps sera accelere (par rapport a qqun sur Terre).

A++

Max

[rosebud]

je me souviens qu'au retour du premier voyage sur la lune, les responsables du projet avaient dit aux astronautes, sous forme de plaisanterie, que leurs salaires serait réduit étant donné que la durée de la mission était moindre par rapport à la terre.

[invitef7177163]

ha ha! trop excellent!

[Bigonoff]

Salut
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Merci beaucoup d'avoir pris la peine de me répondre

A+
Bigonoff

[invitef7177163]

ben de rien ... c'est bien a ca que sert ce forum, non?

A++

Max

[Bigonoff]

Salut
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... ben oui, mais ça n'empêche pas de dire merci

A+
Bigonoff

[invite0777d5c1]

La réponse, finalement, n’est pas trop compliquée : La fusée a eu des moments où son énergie, plus exactement le nombre de joules par kilo, était plus élevée que sur son référentiel de départ.
Comme, en outre, elle ne peut avoir une énergie négative à celle de son référentiel de départ (en fait elle y a emprunté son énergie) le résidu est toujours positif et, par conséquent, le pilote revient moins vieux.

Bien, c’est un peu bref comme exposé, mais je puis développer.

Mais, et jusqu’à preuve qu’on puisse établir que deux référentiels sont équivalents (ce qui demanderait également à être développé) ce n’est qu’au retour que l’on pourra dire que le voyageur a moins vieilli.
0
Conscient de que ce résumé puisse paraître un peu abrupt…

[invite0777d5c1]

Un peu d’explication en RR :

Je lance une balle fixée par un élastique à mon pied, c’est moi, le référentiel, (mais hum… peut-être pas une référence ?) qui ait fourni l’énergie.

En vertu des formules de ce cher Albert elle va voir l’écoulement son temps diminuer en fonction de sa vitesse.
Vitesse qui ira en décélérant.
En fin de course, sa vitesse sera nulle et son temps s’écoulera comme le mien.
Puis elle va ré-accélérer en revenant vers moi et là encore, son horloge va retarder.

Si en fin de course je l’arrête, il se passe plusieurs choses :
a) Je récupère l’énergie que je lui ai fournie.
b) Son horloge retarde par rapport à la mienne.
c) Physiquement le système balle /je se retrouve dans les conditions, hors ce retard, dans les conditions initiales.

En RG, par contre, et dans certains cas, ça me semble moins convaincant :
On lance un projectile verticalement sur terre, en dessous de la vitesse de libération.

Là, nous avons deux phénomènes distincts :
a) L’horloge projectile ralentit en fonction de la vitesse.
b) L’horloge projectile accélère en fonction de la diminution de la gravitation.

Pour une certaine partie du trajet c’est le ralentissement qui prime, pour l’autre c’est l’augmentation de l’écoulement du temps qui l’emporte.
On peut également constater, qu’au point le plus haut, la où l’on pourrait penser que comme en RR ce référentiel serait équivalent au notre, ce n’est absolument pas le cas puisque, si la vitesse est nulle par rapport au référentiel terre, le champ de gravitation est inférieur et donc le temps s’y écoule plus vite.

La balance de tout cela, je dois bien avouer ne pas avoir calculé ce qu’elle pourrait être dans ce cas de la RG.
0

[Cécile]

C'est vachement plus clair que ton message précédent. Peut-être faut-il juste préciser pour les non spécialistes que RR est relativité restreinte et RG relativité générale.

Cécile, qui pinaille

[invite0777d5c1]

Oui il fallait !
0
ops:

[Bigonoff]

Salut
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Merci pour les explications, je commence à mieux voir. Le seul point qui me tracasse depuis le début, est celui justement qui me pose problème, LOL.

(mais hum… peut-être pas une référence ?)

Ben oui, parceque si je prends la balle comme référence, c'est la terre qui accélère et décélère, donc c'est son temps qui diminue, LOL.

Et dans une fusée, si on prend la terre comme référentiel, l'énergie n'est pas fournie par le référentiel.

Tu vois, mon problème c'est que je n'arrive pas à comprendre comment définir le référentiel, justement. Je pensais que tout était relatif, donc rien n'était absolu, d'où l'absence de référentiel. Alors, sans référentiel, les effets s'annulent, puisque chacun des mobiles voit le temps de l'autre ralentir.

Note que je suis parfait ignare en la matière, c'est pourquoi celà semble probablement beaucoup plus évident pour toi que ça ne l'est pour moi

A+
Bigonoff

[Cécile]

Salut Bigonoff,

Je ne suis pas physicienne, mais je vais essayer de répondre en partie.

Ben oui, parceque si je prends la balle comme référence, c'est la terre qui accélère et décélère, donc c'est son temps qui diminue

Ben non : autant on ne peut pas sentir sa vitesse (dans un train, si on a les yeux bandés, on ne surait pas si on avance s'il n'y avait pas de cahots), autant on sent l'accélération (dans l'avion au décollage, par exemple). Donc même dans son propre référenciel, la balle sent bien qu'elle est en accélération (bon, d'accord, les sensations d'une balle sont peut-être sujettes à caution ). Donc au moins en relativité restreinte, on peut définir un référenciel, c'est celui qui ne ressent aucune accélération.
En relativité générale, ça se complique, puisqu'elle postule que l'accélération et la pesanteur sont équivalentes. Donc quelqu'un qui ressent une accélération permanente ne sait pas s'il est soumis à une accélération ou à un champ de pesanteur. Et là, les histoires de relativité deviennent trop compliquées pour moi ... je passe le relai.

[invite0777d5c1]

Ce que je n’aime pas trop dans la fusée c’est qu’elle est autonome. Son référentiel absolu est son point de départ, c’est à dire son centre de masse.
C’est pourquoi je préfère utiliser un système de projection mécanique. Là il y a clairement mouvement du référentiel de départ et du projectile. C’est vrai que c’est un peu philosophique comme argument, mais, au moins, on voit plus nettement qui a vu son niveau d’énergie par kilo de masse augmenter.

Sinon, comme le dit Cecil, on doit se baser sur des sensations d’accélération ce qui, en principe, revient à utiliser des notions de RG pour démontrer un paradoxe de RR.

Ce qui nous amène à parler de l’équivalence gravitation/accélération.
C’est probablement le point faible de la démonstration d’Einstein, puisque deux mesures permettent à coup sûr de faire la différence, les lois n’étant pas les mêmes.

Restent deux solutions, à mon avis, plus que boiteuses pour faire passer la pilule :
a) Considérer des référentiels ponctuels, mais un point sans dimensions, comme également un photon, ne peut être un référentiel par définition. Et de plus on est en dessous de l’infiniment petit, là où la relativité n’a plus sa place.
b) Considérer un champ de gravitation uniforme ce qui pose d’autres problèmes :
- En relativité nous avons alors une courbure nulle, puisque tous les points de l’espace temps jouissent des même caractéristique, dès lors, comment tomber dans cette courbure ?
- En mécanique simple, on tombe dans la direction du champ le moins élevé vers le plus élevé, ou, si on préfère, et pour éviter quelques écueils en cas de chute dans un puits, du point où l’énergie potentielle est la plus élevée vers celui où elle est la plus basse.
Ce qui pourrait également poser le double problème de la possibilité de chute et de ressentir physiquement quelque chose si on est dans un champ constant.
0

[Cécile]

J'ai pas compris

[Bigonoff]

Salut
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Je pige ce que dit Cécile. Anthracite, c'est déjà plus dur

Mais je note qu'une fois de plus on en revient à l'accélération

Dernière question : existe-t-il des ouvrages pour assimiler tout ça, où est-ce utopique, car nécessitant une longue formation pointue en la matière ?

Je n'aime pas ne pas savoir

Merci

A+
Bigonoff

[invite1c9ac015]

Salut,

Tu peux commencer par un truc facile :

"La théorie de la relativite restreinte et générale"
par Albert Einstein

Très simple à comprendre et très rapide à lire.

@+
Aurélien

[invite0777d5c1]

Le gros hic est que l’observation ne suffit pas pour déterminer un référentiel.

Sinon j’ai été une fois de plus trop rapide dans mes explications et j’en suis désolé.
Mais il n’est pas défendu de me poser des questions à ce sujet… ou d’attendre que je trouve le courage et, miracle, la clarté pour m’expliquer.
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[invite0777d5c1]

Salut Bigonoff,

En fait, et si j’ai bien compris ta question, elle se résume ainsi : Qui va vieillir le plus vite ce qui peut s’énoncer par une autre question : Qui bouge ?
Et bien, en RR on ne peut pas le dire.

Evidement ça te laisse sur ta faim, tu te dis, non sans raison qu’il y a comme un problème :
Si on pousse les choses un peu plus loin on examine le cas du photon et là ce n’est plus réversible du tout.
Le photon n’ayant pas de dimension spatiale ou temporelle il ne peut servir de référentiel dans un cadre spatio-temporel.

C’est bien pourquoi et c’est la seule différence qui ne fasse pas trop appel à la RG, je t’ai donné la piste énergie.

Sinon, tu dois te résoudre à considérer cette expérience dans le cadre de la RG où une solution peut être trouvée : le voyageur reviendra plus vieux ou plus jeune ou, encore avec le même âge que son jumeau, suivant les conditions d’accélérations et de gravitation…
0
Qui espère, sans trop oser le croire, avoir été une miette plus, sinon compréhensible, du moins précis.

[Bigonoff]

Salut
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Merci pour toutes ces explications.

Effectivement, tu as parfaitement compris ma double question, et ta réponse m'indique d'où provient mon problème.

Si j'ai lu à l'époque un peu de littérature scientifique sur la RR, je n'ai jamais abordé la RG. c.q.f.d.

Probablement que c'est d'un niveau hors de ma portée, n'étant pas physicien (quoi que j'adore la physique), mais, comme il ne faut pas mourir idiot, je vais me rafraîchir la mémoire sur la RR avec le livre conseillé par AurelAlex , puis trouver un livre plus ou moins abordable sur la RG.

Merci pour tous ces efforts de vulgarisation

A+
Bigonoff

[invite1c9ac015]

Salut,

je vais me rafraîchir la mémoire sur la RR avec le livre conseillé par AurelAlex , puis trouver un livre plus ou moins abordable sur la RG.

Ce bouquin parle déjà pas mal de RG dedans (enfin c'est une intro bien faite disons...)

@+
Aurélien.

[zaqiel]

J'ai un autre problème à vous soumettre: Si vous prenez deux vaisseaux qui se rapprochent l'un de l'autre à la vitesse de 150.000km seconde leur cumul sera de 300.0000. Si vous prenez deux autres vaisseaux qui partent du même endroit mais chacun à la vitesse de 200.000km seconde, étant donné que leur vitesse cumulée ne peut pas dépasser 300.000km seconde vont ils se croiser au même endroit et au même moment que les deux premiers?

[Cécile]

Si vous prenez deux vaisseaux qui se rapprochent l'un de l'autre à la vitesse de 150.000km seconde leur cumul sera de 300.0000

Ben non, je ne connais plus la loi exacte, mais on commence à voir les effets relativistes à cette vitesse là, donc leur cumul ne sera pas de 300 000 km/h. D'autre part, d'autres effets relativistes interviennent, à savoir la contraction des longueurs et la dilatation du temps, donc les deux couples de vaisceaux ne se croiseront pas en même temps.

Cécile, qui a fait appel à de vieux souvenir, mais qui préfèrerait que quelques vrais physiciens répondent

[zaqiel]

J'ai toujours entendu dire qu'on pouvair cumuler les vitesses mais que ce cumul ne pouvait pas dépasser 300.000km seconde sans avoir des effets qui pourraient modifier le simple rapport mathématique, c'est vrai que l'avis d'un spécialiste serait le bienvenu. Le problème est que si on a une distance de 1 a.l. du point de vue physique ces vaisseaux devraient se croiser après avoir franchi 4.750 milliards de km en 6 mois effets relativstes ou pas.

[invite0777d5c1]

Le blème est que ton temps ne se déroule pas de la même façon à 200 000 km/s qu'à 150 000 km/s.

En clair, plus on va vite moins les vitesses s'additionnent et que la somme tend de plus en plus vers C mais sans jamais l’atteindre.
Et a C, comme pour un photon, le temps ne s'écoule plus du tout.
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