Paradoxe des jumeaux, version améliorée

[invite06fcc10b]

Soit X et Y 2 frères jumeaux, le premier vivant sur une planète A sans rotation propre et le second dans une fusée dans l'espace proche de A. Leur vitesse relative à t=0 vaut 0. Chacun vit dans un habitat complètement hermétique et n'a aucune connaissance sur l'endroit où il est.
A t=0, on démarre la fusée de Y avec une accélération égale à la gravité de la planète A. Chacun ressent donc une accélération identique, sauf que X ne bouge pas. Après avoir voyagé pendant une certaine durée avec cette accélération constante, le vaisseau de Y subit une accélération plus forte pendant quelques minutes, alors que pendant ce temps là X subit la même accélération dans une autre fusée pour quitter la planète A à la verticale.
Puis au bout de quelques temps d'un voyage en ligne droite, X subit une accélération en sens inverse pour atterrir sur une planète B dont la vitesse relative par rapport à A est nulle. De manière symétrique, Y subit la même accélération en sens inverse, comme s'il freinait.
Cette action de freinage se prolonge de sorte que Y finit par revenir vers son point de départ, alors que A subit toujours la gravité de B.
Pour conserver une symétrie parfaite, il y a encore une accélération de Y vers la fin alors que commence le voyage retour de X sur la planète A, puis un nouveau freinage de Y alors que X est revenu sur A.
Au bout du compte, X et Y se retrouvent à leur position initiale avec une vitesse relative nulle en ayant subi les mêmes accélérations.
Question : selon le problème classique des jumeaux, Y devrait être plus jeune que X (en effet, on peut considérer que la vitesse que X a acquise pendant son court voyage vers B, puis le retour vers A, est négligeable et que son référentiel temporel est le même que quelqu'un qui n'aurait pas bougé). Cependant, la parfaite symétrie de ce qu'ils ont ressenti invalide l'argument classique qui stipule que le problème n'est pas symétrique.
De plus, en relativité générale, on stipule qu'il y a une équivalence entre masse inertielle et masse gravitationnelle, donc selon ce principe, il ne peut y avoir de différence de traitement entre X et Y, non ?
Alors ???
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[GillesH38a]

C'est un peu compliqué, mais en tout cas tu ne peux pas considérer le paradoxe si ils sont en des points différents, car la simultaneité n'est pas définie de façon univoque.

Dans le paradoxe des jumeaux de Langevin, il est fondamental que les jumeaux se retrouvent au même endroit au départ et à l'arrivée pour être sûr qu'on parle des deux mêmes évènements d'espace-temps.

[invite5fc91308]

Ben, pour en savoir un peu plus sur ce paradoxe, j'ai trouvé :

http://csphysique.ens-lyon.fr/Entree...ere/relat.html

Ca me semble sympathique!!

SudInde

[invite06fcc10b]

C'est un peu compliqué, mais en tout cas tu ne peux pas considérer le paradoxe si ils sont en des points différents, car la simultaneité n'est pas définie de façon univoque.

Dans le paradoxe des jumeaux de Langevin, il est fondamental que les jumeaux se retrouvent au même endroit au départ et à l'arrivée pour être sûr qu'on parle des deux mêmes évènements d'espace-temps.

En fait, on s'en fiche, car on peut supposer que X et Y partent de la planète A, puis qu'ils se retrouvent effectivement séparés après un petit voyage en fusée pour Y.
A priori, cela ne fera qu'ajouter des microsecondes de vieillesse de l'un par rapport à l'autre et on restera très loin de ce que prévoit la relativité, non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rincevent]

En fait, on s'en fiche, car on peut supposer que X et Y partent de la planète A, puis qu'ils se retrouvent effectivement séparés après un petit voyage en fusée pour Y.
A priori, cela ne fera qu'ajouter des microsecondes de vieillesse de l'un par rapport à l'autre et on restera très loin de ce que prévoit la relativité, non ?

bah non... s'ils partent tous les deux de la planète, faut prendre en compte le champ gravitationnel, sa non-constance, etc...

m'enfin, de manière générale, c'est pas avec juste un texte comme ça que tu prendras la RG en défaut... elle a déjà passé des tests bien plus ardus avec succès...

et comme le dit très bien gillesh38, c'est un peu plus compliqué que tu ne sembles le croire...

[invite06fcc10b]

bah non... s'ils partent tous les deux de la planète, faut prendre en compte le champ gravitationnel, sa non-constance, etc...

m'enfin, de manière générale, c'est pas avec juste un texte comme ça que tu prendras la RG en défaut... elle a déjà passé des tests bien plus ardus avec succès...

et comme le dit très bien gillesh38, c'est un peu plus compliqué que tu ne sembles le croire...

Je ne crois rien du tout, d'ailleurs, je n'ai fait que poser le problème sans prendre parti.
En gros, je propose une expérience dans laquelle un des jumeaux subit un champ gravitationnel, alors que l'autre subit une accélération, mais ils ressentent finalement exactement la même force.
Or, il me semble que dans un cas, la RR suggère que l'un vieillit plus vite que l'autre (résutat classique de l'expérience des jumeaux), alors que la RG suggère que non.
Je pose donc la question, qu'en est-il ?
En réalité, je m'attends à ce que la RR s'applique, parce que je ne vois pas de différence fondamentale avec l'expérience des jumeaux classiques. La question est donc plutôt : y a t-il vraiment équivalence entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle, puisqu'on pourrait faire une expérience pour savoir laquelle s'applique sur nous ?
En fait, il y a un truc qui m'échappe, mais je ne sais pas quoi.

[godvicien]

Bien vu.

Je pense que c'est là que ca coince :

masse inertielle ~ masse gravitationnelle

Mais a mon avis la solution n'est pas pour de suite.
Il faudrait se pencher sur les nouvelles théories physiques informationnelles. L'approche étant bottom/up, et non up/down, ces nouveaux physiciens doivent tout reprendre à zéro.

Bon j'me lance pour une petite prospective de cette nouvelle science.

En concept purement informationnel, on peut envisager que notre temps macroscopique (qui n'est plus une dimension, puisque ca n'existe pas en science de l'information) pourrait être la résultante de la quantité d'information qu'un systéme échange avec son environement.
En gros, plus un systéme a d'interactions plus son temps défille.

Dans ce sens la masse gravitationnelle génére certainement bcp d'interractions, donc de temps. A l'inverse je ne suis pas sûre que la 'masse inertielle' génére ces même interractions.

Ainsi le jumeau qui part dans l'espace vielli plus lentement puisqu'il est moins solicité. Mais on s'est légérement éloigné du paradoxe de jumeaux qui reste un paradoxe relativiste


Enfin, c'est une science interréssante qui révolutionera p-e la physique dans les années a venir, même s'il faut tout reapprendre...

[Rincevent]

Je ne crois rien du tout, d'ailleurs, je n'ai fait que poser le problème sans prendre parti.

tu prends parti de nombreuses fois par les affirmations suivantes :

Or, il me semble que dans un cas, la RR suggère que l'un vieillit plus vite que l'autre (résutat classique de l'expérience des jumeaux), alors que la RG suggère que non.

le cas avec gravitation est très loin d'être aussi simple et intuitionnel que tu sembles le croire. N'oublie pas que le concept de simultanéité est relatif. Dans toute ton histoire, tu utilises sans cesse la simultanéité, mais apparemment sans réaliser que dès que des champs gravitationnels ou accélérations sont impliqués, ils convient de faire encore plus attention à ce qu'on raconte. La relativité restreinte, c'est enfantin par rapport à la RG.

Je pose donc la question, qu'en est-il ?

pour répondre à ta question il faut poser le problème plus proprement et surtout faire les calculs proprement. Or, si les deux partent de la planète (afin d'avoir initialement des horloges synchronisées), tu sembles ne pas comprendre que pour que l'un puisse quitter la planète alors que l'autre y reste, il faut qu'ils subissent des accélérations différentes. Une accélération, c'est pas uniquement la norme du vecteur accélération. C'est le vecteur dans son intégralité. Bref, y'a énormément de subtilités cachées et la réponse passe inévitablement par des calculs dans le cadre de la RG.

En réalité, je m'attends à ce que la RR s'applique, parce que je ne vois pas de différence fondamentale avec l'expérience des jumeaux classiques.

bah si : tous tes observateurs sont accélérés... la RR ne s'applique plus à personne.

La question est donc plutôt : y a t-il vraiment équivalence entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle, puisqu'on pourrait faire une expérience pour savoir laquelle s'applique sur nous ?

C'est bien plus complexe que ça. De nombreuses expériences ont été réalisées pour tenter de mettre en évidence une violation du principe d'équivalence. En principe, y'a des tonnes d'expériences pour tenter de distinguer les deux concepts. La RG prédit que c'est impossible. Tout le monde sait que cela ne peut pas être une "vérité absolue" (y'a pas mal de raisons physiques complexes pour ça). Pourtant, toutes les expériences réalisées à ce jour ont échoué à montrer des violations du principe d'équivalence et l'égalité entre masse inerte et masse gravitationnelle passive a été vérifiée avec une précision "démente" : grossièrement les tests les plus récents montrent que si écart il y a entre masse inerte et masse gravitationnelle passive, celui-ci doit être inférieur à une partie pour 1000 milliards.

En fait, il y a un truc qui m'échappe, mais je ne sais pas quoi.

toute la théorie de la RG...

[Rincevent]

Enfin, c'est une science interréssante qui révolutionera p-e la physique dans les années a venir, même s'il faut tout reapprendre...

Pour le moment ce que tu racontes n'a rien d'une science et n'est qu'un discours sans bases scientifiques. Merci de ne pas oublier que ce forum est un forum scientifique et que comme le dit la charte

(...) Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions.

Pour la modération,
R.

ps: sur les tests du principe d'équivalence, on pourra consulter :

http://wwwrc.obs-azur.fr/cerga/gmc/F...step/step.html
http://smsc.cnes.fr/Fr/physique_fonda.htm

[godvicien]

Comment ca les sciences de l'information non rien de scientifique ???

Je proteste. La science ne se limite pas aux seules mathématiques.
Je renverrais sur le dossier de science & vie, qui résume les débats, cet été, d'une cinquantaine de physiciens, parmis les plus grands spécialistes des théories quantiques, qui commencent à pencher pour une refonte des théories par une approche bottom/up, avec pour base les sciences de l'information.

La science c'est avant tout des expériences de pensée. Einstein n'aurait jamais pu établir ses théories relativistes par les simples calculs.
Il a dabord refléchit, compris et imaginé une autre voix, avant de mettre sur papier ses équations.

Faut pas non plus prétexter la science pour tomber dans un conservatisme aveugle et anti-scientifique. Restons mesurés et ouverts.

La science c'est aussi une recherche conceptuelle.

[Rincevent]

Comment ca les sciences de l'information non rien de scientifique ???

ce n'est pas ce que j'ai dit.

Je proteste. La science ne se limite pas aux seules mathématiques.

l'algorithmique sur laquelle reposent les sciences de l'information c'est des maths que cella te plaise ou pas. Mais reste qu'évidemment toutes les sciences ne se limitent pas aux maths : la biologie actuelle n'a que peu à voir avec les maths.

néanmoins ton intervention était complètement en dehors de la question initiale et l'abordait uniquement avec des convictions personnelles.

Je renverrais sur le dossier de science & vie, qui résume les débats, cet été, d'une cinquantaine de physiciens, parmis les plus grands spécialistes des théories quantiques, qui commencent à pencher pour une refonte des théories par une approche bottom/up, avec pour base les sciences de l'information.

je ne nie pas que le concept d'information semble devenir de plus en plus important. Mais c'est une approche parmi d'autres... et pour le moment, ce dont tu parles reste spéculatif. Par ailleurs, S&V n'est pas ce qu'il y a de mieux comme "référence objective", surtout pour ce genre de sujets...

La science c'est avant tout des expériences de pensée.

NON. La science, c'est une tentative de compréhension du monde qui repose avant tout sur ce monde et des expériences ou observations. Aristote avait par exemple une idée du monde esthétique, mais qui n'avait que peu à voir avec la réalité.

Einstein n'aurait jamais pu établir ses théories relativistes par les simples calculs.

pourtant ce sont justement ses calculs qui lui ont montré en quoi ses intuitions initiales étaient partiellement érronées. Je ne nie pas l'intérêt de la "réflexion imagée", mais que tu le souhaites ou non, pour faire du prédictif quantitatif (et donc du scientifique en ce qui concerne la physique), ce sont les calculs qui tranchent.

Il a dabord refléchit, compris et imaginé une autre voix, avant de mettre sur papier ses équations.

ce n'est pas aussi simple que ça...

Faut pas non plus prétexter la science pour tomber dans un conservatisme aveugle et anti-scientifique. Restons mesurés et ouverts.

il faut rester ouvert au cours de l'acte de recherche. Mais sur ce forum, on n'est pas là pour faire de la recherche. Et les choses dont tu parles sont certes intéressantes, mais spéculatives et sans aucun rapport avec la question initiale de ce fil.

La science c'est aussi une recherche conceptuelle.

mais pas uniquement des mots...

[invite06fcc10b]

Or, si les deux partent de la planète (afin d'avoir initialement des horloges synchronisées), tu sembles ne pas comprendre que pour que l'un puisse quitter la planète alors que l'autre y reste, il faut qu'ils subissent des accélérations différentes. Une accélération, c'est pas uniquement la norme du vecteur accélération. C'est le vecteur dans son intégralité. Bref, y'a énormément de subtilités cachées et la réponse passe inévitablement par des calculs dans le cadre de la RG.

Relis l'expérience, j'ai envoyé X vers laplanète B pour que justement ce soit le vecteur accélération qui soit le même et pas seulement la norme.
En fait, ajoute un troisième jumeau Z si tu veux et place le en orbite autour de la planète A, ou à une bonne distance de la planète de sorte qu'il ne ressente aucune accélération. Donc là on a bien le paradoxe des jumeaux entre Y et Z, non ?
Ensuite, comme la vitesse relative entre X et Z n'est jamais très grande, je pense qu'on peut rester en mécanique newtonienne, donc le référentiel temporel est le même pour X et Z en première approximation.
On a donc bien le problème classique des jumeaux entre Y et Z (Y fait un aller-retour et Z reste au repos), mais il y a un problème avec X qui ressent les accélérations tout comme Y.

En fait, plus simplement, pourquoi une personne sur Terre ressentant une accélération continue ne rajeunit-elle pas plus que celui qui va en orbite et ne subit aucune accélération, comme s'il était au repos ?
Parce que sa vitesse relative est faible peut-on me répondre. Ok, mais du coup, même si masse inertielle et gravitationnelle sont équivalentes en mesure, on peut dire qu'elles ne sont pas équivalentes en nature !
Après tout, j'enfonce des portes ouvertes ...
La conclusion serait que dans l'argument expliquant le paradoxe des jumeaux, la différence fondamentale ne résiderait pas dans l'existence d'une force de poussée ressentie par l'un et pas par l'autre, mais dans l'existence d'une accélération (et donc d'une variation de la vitesse par rapport à d'autres objets) !
Et j'enfonce peut-être encore une autre porte ouverte !

[Rincevent]

Donc là on a bien le paradoxe des jumeaux entre Y et Z, non ?

non. Tu ne peux pas synchroniser les horloges.

En fait, plus simplement, pourquoi une personne sur Terre ressentant une accélération continue ne rajeunit-elle pas plus que celui qui va en orbite et ne subit aucune accélération, comme s'il était au repos ?

"en orbite", si tu n'es pas accéléré, tu es en chute libre...

mais pour ce qui est de la comparaison du rythme du temps sur Terre et celui loin de la Terre, bah justement, si, on observe ce dont tu parles : quand tu es dans un champ de gravitation plus intense, ton temps "passe moins vite" que celui de quelqu'un qui est à un endroit où le champ est moins intense. C'est une prédiction de la RG vérifiée à de nombreuses occasions.

par exemple :

Le troisième "test classique" de la relativité générale concerne "l'effet Einstein", qui est le changement de fréquence subi par la lumière lorsqu'elle passe d'un endroit où le champ gravitationnel a une certaine valeur à un autre endroit où la valeur est différente. En fait, ce test, qui est équivalent à une mesure de l'influence d'un champ de gravitation sur le temps, fut plus long à réaliser que les précédents, même si la relativité générale l'a aujourd'hui passé avec grand succès dans de nombreuses conditions. Ainsi, la première vérification fut effectuée en 1960 par les Américains Robert V. Pound et Glen A. Rebka dans le champ de gravitation terrestre et avec une différence dans le champ gravitationnel ne provenant que d'une variation de hauteur de 22 mètres entre la source de lumière et le récepteur. Malgré la très faible variation relative de longueur d'onde qu'ils espéraient mesurer dans ces conditions (une partie pour 1 million de milliards, soit 10-15), ils réussirent grâce à l'utilisation d'une des "horloges naturelles" les plus précises au monde : une désexcitation atomique menant à la production d'un photon d'énergie très précisément définie, via l'effet découvert par Rudolf Mössbauer en 1957.

partie D de cette page :
http://www.futura-sciences.com/compr...ssier510-3.php

Parce que sa vitesse relative est faible peut-on me répondre.

non, non, rien à voir avec la vitesse.

Ok, mais du coup, même si masse inertielle et gravitationnelle sont équivalentes en mesure, on peut dire qu'elles ne sont pas équivalentes en nature !

en RG elles le sont.

La conclusion serait que dans l'argument expliquant le paradoxe des jumeaux, la différence fondamentale ne résiderait pas dans l'existence d'une force de poussée ressentie par l'un et pas par l'autre, mais dans l'existence d'une accélération (et donc d'une variation de la vitesse par rapport à d'autres objets) !
Et j'enfonce peut-être encore une autre porte ouverte !

selon la RG, oui...

reste que selon des théories plus "vastes", il doit exister un écart entre les deux... mais la mise en évidence de cet effet est bien plus complexe que ce que tu racontes...

[godvicien]

[color=darkgreen]Pour le moment ce que tu racontes n'a rien d'une science et n'est qu'un discours sans bases scientifiques.

Bon. C'est pas la peine d'être vert sur ce que je dis
Parce que en quoi mes propos étaient ils non scientifiques ???
Ou en quoi étaient ils Hors Sujet ??

Etre scientifique ne veut pas dire restreint aux dogmes scientifiques.
Une idée peut être scientifique sans pour autant se limiter aux théories 'officielles'. Et heureusement d'ailleurs, sinon on débattrait des masses.

Bref apprécierais des reflexions un peu plus constructives, plutot que des remarques qui font dévier le sujet sur "qu'est ce que la science ?"

[deep_turtle]

Bonjour,

Nous en sommes tous à vouloir une discussion constructive. Merci donc de bien comprendre que

1/ si nous ne sommes pas là pour discuter de "qu'est-ce que la science", nous avons le rôle et le devoir de ne pas laisser se développer ce qui ne l'est pas.

2/ On a le droit de se poser des questions sur des sujets ardus comme la relétivité générale, même si on n'y connait rien. C'est un des buts de ce forum. Cependant, merci de prêter un minimum d'attention à ce que vous répondent des experts du domaine, des gens qui ont passé une dizaine d'années avec ces équations et qui ont eu tout ce temps pour réfléchir au problème qui vous tracasse. Si Rincevent vous dit que vous vous trompez, ce n'est pas pour vous embêter, c'est parce qu'en effet vous faites une erreur classique, que nous avons eu maintes fois l'occasion de discuter ici. Vous pouvez ne pas avoir compris ces discussions, mais ne commencez pas par mettre en doute les propos des gens compétents qui vous répondent, c'est agaçant pour tout le monde.

Une idée peut être scientifique sans pour autant se limiter aux théories 'officielles'

Vous n'en êtes pas à vous démarquer d'une théorie "officielle" en cherchant ses points faibles, vous en êtes au stade où vous n'avez pas compris cette théorie officielle. Avant de dire qu'une théorie est fausse, la moindre des choses est de s'assurer qu'on l'a comprise, me semble-t-il...

Pour la modération.

[GillesH38a]

pour en revenir a l'expérience d'Argyre et à son problème, dans la mesure ou le vieillissement n'est pas calculé entre les mêmes couples de points d'espace-temps (ce que Langevin avait quand même pris la précaution de faire), il n'y a aucun paradoxe à en attendre puisque les situations ne sont aucunement symétriques, même si les accélérations ressenties sont les mêmes.

par exemple deux horloges atomiques tournant autour de la Terre à deux rayons différents, bien que n'ayant aucune accélération dans leur référentiel propre, ne vieilliront pas au même rythme.

[Floris]

De nombreuses expériences ont été réalisées pour tenter de mettre en évidence une violation du principe d'équivalence. En principe, y'a des tonnes d'expériences pour tenter de distinguer les deux concepts. La RG prédit que c'est impossible. Tout le monde sait que cela ne peut pas être une "vérité absolue" (y'a pas mal de raisons physiques complexes pour ça). Pourtant, toutes les expériences réalisées à ce jour ont échoué à montrer des violations du principe d'équivalence et l'égalité entre masse inerte et masse gravitationnelle passive a été vérifiée avec une précision "démente" : grossièrement les tests les plus récents montrent que si écart il y a entre masse inerte et masse gravitationnelle passive, celui-ci doit être inférieur à une partie pour 1000 milliards.

Bonjour Rincevent, quel sont les raisons physique qui stipule que le principe d'équivalence n'est pas valide partout?

merci à toi
Salutations
flo