Question de novice sur la relativité

[Rubix]

Bonjour à toutes et tous,

Je ne suis absolument pas plongé dans la science, et ne fait pas d'etude dans ce domaine. La question que je vais poser peut alors vous paraitre à la fois très bête et très inutile. Cependant, je pense que personne ne me repondra mieux qu'ici.
Au cours d'une conference, avec des amis, nous avons approchés, de facon basique, la fameuse relativité d'
Einstein. L'exemple qui nous a été donné est le suivant, pour introduire cette notion est la suivante : Deux freres vivent sur Terre. Le deuxieme va passer une journee dans l'espace dans une navette se deplacant a la vitesse de la lumiere. Lorsqu'il revient sur Terre, apres une journee pour lui seulement donc, celle-ci a vielli de 1000 ans ( c'est un exemple ).
Je concois tres bien que c'est une approche surement tres basique et restreinte de la relativité, mais je dois m'en contenter pour base.
La question a laquelle nous avons alors etes confrontés, bien qu'elle puisse vous paraitre inutile, est celle-ci : Est ce que si, durant un an, la Vitesse de rotation de la Terre augmentait de facon exceptionelle, la Terre viellirait beaucoup plus vite ? C'est à dire est ce que au coup de ces "un an" la Terre aurait-elle pu viellir de 1000 ans, par exemple.
Le conferencier soutenait que oui, tous mes amis egalement mais je reste convaincu que non. Je ne vous expliquerai pas les raisons de mon non car il y a peut être une grossiere erreur a la base du probleme, ou que la reponse est en realite evidente.
Voila j'attends vos reponses sur ce probleme ( avec explication si possible ). Merci d'avance !

Cordialement.
-----

[invite6754323456711]

: Deux freres vivent sur Terre. Le deuxieme va passer une journee dans l'espace dans une navette se deplacant a la vitesse de la lumiere. Lorsqu'il revient sur Terre, apres une journee pour lui seulement donc, celle-ci a vielli de 1000 ans ( c'est un exemple ).
Je concois tres bien que c'est une approche surement tres basique et restreinte de la relativité, mais je dois m'en contenter pour base.

En rouge, c'est "faux", sans rigueur on peut inférer tout et son contraire. La base est la compréhension des différentes notions de temps, avant de chercher à inférer l'applicabilité à des exemples. Faire aussi la différence entre temps, durée, datation.

Sur FS il y a un nombre quasi innombrable de sujet sur les jumeaux de Langevin.

Patrick

[Rubix]

Tres bien merci, je vais lire ca. Est ce que cela repondra a mon probleme ?

[invite6754323456711]

Tres bien merci, je vais lire ca. Est ce que cela repondra a mon probleme ?

http://www.apmep.asso.fr/IMG/pdf/503_Villani-Metz.pdf :

Parfois, Poincaré a été accusé injustement d’avoir fait des erreurs. L’exemple le plus célèbre peut être présenté comme une erreur de communication.
Voici ce qu’il écrit dans la Valeur de la Science «Il n’y a pas d’espace absolu ; ces deux propositions contradictoires : « la Terre tourne » et « la Terre ne tourne pas » ne sont donc pas cinématiquement plus vraies l’une que l’autre. Affirmer l’une, en niant l’autre, au sens cinématique, ce serait admettre l’existence de l’espace absolu.»

On comprend bien aujourd’hui ce que veut dire Poincaré : plus d’un siècle après l’invention de la relativité, on sait qu’il n’y a pas dans l’espace un référentiel unique et que le choix d’un référentiel est un choix arbitraire. Comme dit notre collègue astronome Jacques Laskar, «moi, je n’ai aucun problème à fixer la Terre au centre de mon référentiel et à dire que le Soleil tourne autour. » C’est une question de convention.

Mais ce texte est destiné au grand public, et Poincaré avait mis la barre un peu haut! La presse en fit ses gros titres : « un savant français a fait une découverte, Galilée avait tort, la Terre ne tourne pas, etc. »

Patrick

[A voir en vidéo sur Futura]

[ThM55]

Bonsoir. Quel est le rapport entre ce texte sur Poincaré et la question? Je ne comprends pas.

La question concerne ce qui se passerait si la rotation de la terre était bien plus rapide et (je suppose) que la vitesse à sa surface approchait la vitesse de la lumière (c'est bien ça?). Si les observateurs sont liés à la terre, leur temps propre sera le même que celui du sol qui les emporte, donc il n'y aurait pas pour eux de vieillissement. Mais c'est une question très fumeuse, car bien avant d'arriver à une telle vitesse les forces d'inertie aplatiraient et sans doute disloqueraient complètement la terre.

[Rubix]

@ThM55

Bonjour, peut etre que l'origine de ce probleme vous eclairerait un peu plus quant a son utilité : la conférence à laquelle j'assistais tentait de concilier l'Age du monde scientifique ( quelques milliards d'année ) et l'Age du monde biblique ( 5700 ans à peu pres ). Sans rentrer dans tous les details, une interpretation de la Bible voudrait que pendant 1 an, la Terre se serait mise a tourner beaucoup plus rapidement ( aucune valeur approximative mais on est tres loin de la vitesse de la lumiere ), ce qui aurait entrainé un viellissement accélerré de la Terre.
Je ne suis pas scientifique et mes paroles n'ont que peu de valeur, cependant je pense que ce raisonnement est érroné. Voila comment je concois la chose : chaque homme, chaque objet, a une " esperance de vie", qui est traduite par le viellissement. Cette "esperance de vie" est independante du referentiel dans lequel se trouve le sujet. C'est a dire qu'un homme a une esperance de x années. Ce x ne varie jamais, cependant on peut l'appeler de differentes facons en fonction de la facon dont le temps s'ecoule. Ce x peut ainsi prendre la valeur de 70 ans ou de 1000 ans en fonction du referentiel mais les deux restent egaux. Ainsi, l'acceleration de la Terre n'aurait pu entrainé un viellissement accéleré des êtres et des choses s'y trouvant. Pour conforter cette idée, je me suis basé sur les jumeaux de Langevin : celui qui va dans l'espace, a une vitesse bien superieure a celle de la Terre, ne vieillit pas plus vite !. Il vivra la même durée de vie que ses congénères sur Terre !

Dites moi s'il vous plait ce que vous en pensez. Evidemment, ne repondez pas en vous mettant dans le rôle d'un scientifique qui rejeterait categoriquement tout ce qui a trait à la Bible. Si cette interprétation est possible, et que j'ai tort, n'hesitez pas a me le dire.

Cordialement.

[Deedee81]

Bonjour,

La question est scientifiquement légitime, je laisse donc ce fil ouvert.

Mais merci de ne pas aller au-delà de cette remarque sur la bible comme étant la source des chiffres utilisés pour le problème scientifique. Les sujets en rapport avec la religion étant strictement hors charte. Restons en à l'analyse dans le cadre RR (et désolé de ne pas avoir le temps moi-même de me plonger plus avant sur la question posée).

Merci,

[invite6754323456711]

Bonsoir. Quel est le rapport entre ce texte sur Poincaré et la question? Je ne comprends pas.

La relativité.

il n'y aurait pas pour eux de vieillissement.

Quel que soit le référentiel que nous prenons, nous vieillissons toujours au même rythme, sinon sous serions capable d'identifier un référentiel absolu.


Patrick

[Gilgamesh]

@ThM55

Bonjour, peut etre que l'origine de ce probleme vous eclairerait un peu plus quant a son utilité : la conférence à laquelle j'assistais tentait de concilier l'Age du monde scientifique ( quelques milliards d'année ) et l'Age du monde biblique ( 5700 ans à peu pres ). Sans rentrer dans tous les details, une interpretation de la Bible voudrait que pendant 1 an, la Terre se serait mise a tourner beaucoup plus rapidement ( aucune valeur approximative mais on est tres loin de la vitesse de la lumiere ), ce qui aurait entrainé un viellissement accélerré de la Terre.

La démarche relève d'une sottise stratosphérique et irrémédiable, à la base : il n'y a aucune bonne raison à rechercher une validité scientifique moderne dans un texte du premier millénaire av. JC.

Je ferme le débat sur cet aspect. On n'y revient plus.


Si on considère l'hypothèse en soi, d'un point de vue purement scientifique, c'est tout aussi nul :

1/ il n'y a aucune cause invocable de telles variation de de la vitesse angulaire, dans un sens puis dans l'autre.
2/ la Terre volerait en éclat sous l'effet de la force centrifuge, et tout finirait éparpillé dans l'espace.
3/ c'est l'effet relativiste inverse qui serait constaté (c'est le bouquet, ça) : vu depuis le reste de l'univers, la surface de la Terre vieillirait moins vite que si elle était au repos.

Je ne suis pas scientifique et mes paroles n'ont que peu de valeur, cependant je pense que ce raisonnement est érroné. Voila comment je concois la chose : chaque homme, chaque objet, a une " esperance de vie", qui est traduite par le viellissement. Cette "esperance de vie" est independante du referentiel dans lequel se trouve le sujet.

Oui bien sûr, mais là n'est pas la question, d'un point de vue de relativiste.

Le temps propre de l'individu est une constante, propre à son espèce biologique et à son histoire de vie, disons. Ca ok.

Mais ce temps propre mesuré depuis un autre référentiel, par exemple une station en orbite qui verrait la surface défiler follement sous elle (en aadmettant que la planète arrive à maintenir sa cohésion physique ce qui comme on l'a vue ne serait pas le cas), verrait les êtres à sa surface vieillir plus lentement.

[Rubix]

@Gilgamesh

Tres bien, donc trois choses a retenir :

- Hypothese impossible pour diverses raisons.

- La durée de vie est une constante invariable et independante du referentiel. En d'autres termes, en theorie, peu importe la vitesse de rotation de la Terre, les etres ne vieilliront ni plus vite ni plus lentement.

- Depuis un autre referentiel la Terre paraitrait viellir plus lentement. Oui je comprends pourquoi, c'est logique.

Je sais que j'ai une approche relativement basique de la chose. Dites moi si j'ai faux quelque part.

Cordialement.

[Deedee81]

Salut,

Je sais que j'ai une approche relativement basique de la chose. Dites moi si j'ai faux quelque part.

Cette synthèse est correcte mais attention à :

les etres ne vieilliront ni plus vite ni plus lentement.

Ca pourrait être interprété de diverses manières.

Je dirais plutôt qu'ils meurent au même âge quel que soit le référentiel (étant entendu que l'âge est une notion intrinsèque, l'âge de ses artères comme on dit parfois) ou qu'une personne fera un certain nombre de chose dans sa vie (par exemple fêter des anniversaires qui ne dépendent pas du référentiel servant à l'observer.

L'âge est en sommes le temps propre. Pour une définition complète : http://fr.wikipedia.org/wiki/Temps_propre

C'est cohérent avec le début de la phrase ("la durée de vie est une constante..."). Juste un tout petit truc : quand on parle d'une grandeur indépendante du référentiel utilisé on dit plutôt "invariant". "constant" signifie plutôt "qui ne varie pas au cours du temps" ou "identique pour tous les être humains (dans ce cas)" ce qui n'est évidemment pas vrai.

Attention aussi à "paraître vieillir plus lentement". Ce n'est ni une illusion ni un effet apparent. Notons aussi que cette dilatation du temps est réciproque (avec une grosse complication ici à cause de la rotation, donc je parle plutôt d'une manière générale de l'effet relativiste), elle s'apparente à la parallaxe que tu dois connaitre. Si ce n'est que la parallaxe concerne l'espace et la dilatation du temps l'espace-temps. Mais géométriquement c'est le même genre de phénomène.

[invite6754323456711]

les etres ne vieilliront ni plus vite ni plus lentement.

Pour mieux comprendre les fondements de la relativité restreinte puis générale, afin de pouvoir inférer un discours minimal, mieux vaut éviter les discours sur le vieillissement, dilations du temps sans bien connaître le cadre théorique. Par exemple la a notion de plus jeune ou plus vieux n'a de "sens" que entre deux coïncidences spatio-temporelles que l'on peut exprimer pour la RR dans un l'espace-temps de Minkowski. Le principe de relativité s'exprime dans le cadre de la RR comme une propriété essentielle de l'espace-temps de Minkowski à savoir, in fine, les référentiels inertiels équivalents pour la physique (Plus mathématique dans ce cadre la physique est invariante par une transformation du groupe de Poincaré).

Tout cela pour dire avec les mains que le terme que l'on rencontre bien souvent dans la vulgarisation "écoulement du temps" est une propriété liée aux seules trajectoires, ligne d'univers. Commencer plutôt par la notion de ligne d'univers est plus fécond pour se débarrasser de nos à-priori induit par les notions de temps et d'espace absolu.

Patrick

[Rubix]

@Deedee81

Je pense avoir compris l'essentiel. Je n'ai pas saisi le dernier paragraphe, j'ignore la notion de parallaxe. Je vais essayer de me renseigner dessus.

@Patrick

Voila ma reaction quad j'ai lu votre reponse : . Plus serieusement, je suis loin d'avoir les bases necessaires pour comprendre votre message. J'ai commencé a lire vos references, mais ca risque de mettre du temps si je veux tout saisir.

Un tres grand merci sinon.

[Deedee81]

La relativité restreinte nécessite fort peu de bases mathématiques pour être abordée. Bien sûr, idéalement, quelques connaissances en algèbre linéaire (espaces vectoriels, etc.) et en analyse sont très utiles. Mais on peut s'en passer en première lecture (et beaucoup de cours/livres expliquent ce qui est nécessaire). C'est tout de même assez rare pour être signalé. De même en physique, il faut connaitre la mécanique classique (mais ça c'est facile, cinématique galiléenne + Newton) et l'électromagnétisme est un plus important (mais qu'on peut bypasser en première approche).

Idéalement, il faudrait que tu trouves un bon bouquin expliquant la relativité restreinte de long en large depuis les bases. Ca ne manque pas sur le marché. J'ai énormément apprécié La Relativité Restreinte de Ougarov, mais il est devenu introuvable (tout comme moi, ce n'est pas de première jeunesse).