La gravitation n'est pas une force

[invite030b88ca]

Bonjour,

Sans formation scientifique, j'ai un souci pour comprendre une affirmation universellement répandue en physique: "La gravitation n'est pas une force". Ayant déjà lu par ailleurs des réponses sur cette question, je précise tout de suite que je cherche à la comprendre dans le cadre de la RG. C'est à dire que toute explication faisant intervenir la mécanique quantique ne m'aiderait pas vraiment à comprendre une affirmation qui concerne la RG. Par ailleurs encore, j'ai lu des réponses faisant intervenir le mouvement et/ou deux observateurs différents: ce genre de réponse oublient qu'un observateur seul et immobile dans un champ gravitationnel, par exemple assis sur sa chaise, va ressentir l'effet de la gravitation et pouvoir le mesurer. Nul mouvement à travers des "géodésiques" n'est nécessaire. L'accélération est permanente, sans avoir à bouger de sa chaise. C'est donc dans ce contexte que je ne comprend pas comment, en étant immobile dans le référentiel gravitationnel considéré (mettons sur Terre), quelle que soit la courbure de l'espace-temps à un endroit donné, on puisse mesurer la pesanteur sans le besoin d'un observateur extérieur, et en même temps dire que la pesanteur n'est pas une force (au sens de force fondamentale qu'on constate, sans pouvoir en dire plus un peu comme la charge électrique). Quelqu'un peut m'éclairer ?
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[invitec998f71d]

Ce sujet a dejà été discuté ici meme
http://forums.futura-sciences.com/as...ace-temps.html
Ca pourra te servir de base pour de futures questions non abordées.

[mach3]

Assis sur une chaise, ce n'est pas la gravitation que l'on ressent, mais la "force de réaction" de la chaise (due au fait que la matière condensée ne peut pas s’interpénétrer). La chaise (et le sol qui la supporte) nous empêche de suivre une géodésique, notre ligne d'univers naturelle en absence de force, celle que l'on suit de par notre inertie.
Être assis sur une chaise à la surface de la terre, c'est localement exactement la même situation que d'être assis sur une chaise dans une fusée qui accélère à 9,81m/s² dans le vide spatial : dans les deux cas, la force que l'on ressent, c'est celle de la chaise qui nous pousse les fesses. C'est le principe d'équivalence.

On peut examiner la situation inverse : si vous sautez d'un avion, alors pendant les premières secondes (quand les forces de frottements sont encore négligeables, sinon on peut sauter d'un vaisseau survolant la lune, mais c'est plus difficile à réaliser...), vous ne ressentez aucune force, exactement comme si vous flottiez loin de tout au milieu du cosmos.

m@ch3

[invitec998f71d]

sI de meme en apesanteur dans le vide on est porteur d'une charge electrique et qu'on est dans un champ statique; ressent on une force electrique?
Doit on ressentir les choses pour qu elles existent ou suffit il de les observer?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite93279690]

Bonjour,

Sans formation scientifique, j'ai un souci pour comprendre une affirmation universellement répandue en physique: "La gravitation n'est pas une force". Ayant déjà lu par ailleurs des réponses sur cette question, je précise tout de suite que je cherche à la comprendre dans le cadre de la RG. C'est à dire que toute explication faisant intervenir la mécanique quantique ne m'aiderait pas vraiment à comprendre une affirmation qui concerne la RG. Par ailleurs encore, j'ai lu des réponses faisant intervenir le mouvement et/ou deux observateurs différents: ce genre de réponse oublient qu'un observateur seul et immobile dans un champ gravitationnel, par exemple assis sur sa chaise, va ressentir l'effet de la gravitation et pouvoir le mesurer. Nul mouvement à travers des "géodésiques" n'est nécessaire. L'accélération est permanente, sans avoir à bouger de sa chaise. C'est donc dans ce contexte que je ne comprend pas comment, en étant immobile dans le référentiel gravitationnel considéré (mettons sur Terre), quelle que soit la courbure de l'espace-temps à un endroit donné, on puisse mesurer la pesanteur sans le besoin d'un observateur extérieur, et en même temps dire que la pesanteur n'est pas une force (au sens de force fondamentale qu'on constate, sans pouvoir en dire plus un peu comme la charge électrique). Quelqu'un peut m'éclairer ?

Salut,

Pour moi, on ne peut pas dire que la gravitation n'est pas une force sans stipuler des éléments de définition d'une force, selon une théorie donnée, que la gravitation ne satisfait pas.

En l'occurrence, la gravitation ne semble pas être une force dans le sens des forces fondamentales du Modèle Standard de la physique des particules qui sont relayées par des bosons de jauge dans le cadre de théories quantiques des champs renormalisables.

C'est tout.

De ce point de vue, la gravitation n'est peut etre pas une force "elementaire" véhiculée par une particule bien identifiable et identifiée mais elle n'en est pas moins (une force) fondamentale car elle contrôle la trajectoire naturelle des corps d'épreuve telle qu'observée dans n'importe quel référentiel en l'absence des forces du Modèle Standard.

[invite030b88ca]

Merci pour votre réonse,

Pour moi, on ne peut pas dire que la gravitation n'est pas une force sans stipuler des éléments de définition d'une force, selon une théorie donnée, que la gravitation ne satisfait pas.

Je suis bien d'accord, et ce n'est pas moi qui dit que la gravitation n'est pas une force. Comme je l'ai précisé dans ma question, c'est la RG qui nous dit cela. Le concept "force" ici est donc à comprendre tel qu'il était admis au moment où cette théorie a été présentée.

En l'occurrence, la gravitation ne semble pas être une force dans le sens des forces fondamentales du Modèle Standard de la physique des particules qui sont relayées par des bosons de jauge dans le cadre de théories quantiques des champs renormalisables.

C'est tout.

Oui mais justement ma question porte sur la compréhension de la RG en elle-même, par elle-même. Pour le dire autrement, je crois qu'Einstein n'a pas utilisé la MQ ou les bosons de jauge pour établir le fait que selon sa théorie, la gravitation n'est pas une force, cela en donnant au mot "force" le sens qu'il avait a son époque. Je peux essayer de formuler autrement : s'il s'agissait de faire comprendre le concept de monde sublunaire au sens d'Aristote, la révolution copernicienne ne serait d'aucune aide pour expliquer les raisonnements d'Aristote sur ce sujet.

De ce point de vue, la gravitation n'est peut etre pas une force "elementaire" véhiculée par une particule bien identifiable mais elle n'en est pas moins (une force) fondamentale[...]

Les interactions au sens quantique ont été conceptualisées après (et en dehors) de la RG. Ce que la MQ peut avoir à dire sur la gravitation ou sur la RG est surement passionnant et important, mais c'est un autre sujet; ma question ici c'est plus d'essayer de mieux comprendre ce que la RG elle-même dit sur la gravitation, pas ce qu'en dit la MQ.

[invite030b88ca]

sI de meme en apesanteur dans le vide on est porteur d'une charge electrique et qu'on est dans un champ statique; ressent on une force electrique?

Il me semble que oui, car la charge sera accélérée par une force électromotrice.

Doit on ressentir les choses pour qu elles existent ou suffit il de les observer?

Il y a deux parties dans la question. Je pense qu'il n'y a pas de différence substantielle entre ressentir, observer, mesurer, interagir. Par contre j'ai le sentiment que Lune existe même quand je ne la regarde pas, mais je ne parierais pas d'argent là-dessus.

[invite030b88ca]

Assis sur une chaise, ce n'est pas la gravitation que l'on ressent, mais la "force de réaction" de la chaise (due au fait que la matière condensée ne peut pas s’interpénétrer). La chaise (et le sol qui la supporte) nous empêche de suivre une géodésique, notre ligne d'univers naturelle en absence de force, celle que l'on suit de par notre inertie.
Être assis sur une chaise à la surface de la terre, c'est localement exactement la même situation que d'être assis sur une chaise dans une fusée qui accélère à 9,81m/s² dans le vide spatial : dans les deux cas, la force que l'on ressent, c'est celle de la chaise qui nous pousse les fesses. C'est le principe d'équivalence.

Bien d'accord avec vous. Mon exemple voulait simplement se placer or du cas d'observateurs différents en mouvement à travers des espaces-temps de plus en plus courbés (explications qui m'ont déjà été données, mais ne m'aident pas puisque la gravitation est là, même lorsqu'on est seul et immobile dans le champ).
L'observateur peut légitimement se demander pourquoi lui et la chaise flottent dans l'air quand on stoppe le moteur de la fusée. Il conclura que la réaction dont vous parlez n'existe que grâce à un moteur et pourra calculer les "forces" en présence. En l'absence de moteur, il flotte dans sa fusée. Revenu sur Terre, il pourra conclure qu'une force qui est "comme" l'accélération est maintenant aussi à l'oeuvre. Comme je n'ai pas le niveau pour comprendre les équations (sinon je ne poserais pas la question) ma question est: est-il possible d'expliquer ce qu'il y a dans la RG qui permette de dire à la fois qu'il n'y a pas de force de gravitation tout en expliquant qu'on est accéléré (=mis en mouvement) par la gravitation.

[invite93279690]

Merci pour votre réonse,

Je suis bien d'accord, et ce n'est pas moi qui dit que la gravitation n'est pas une force. Comme je l'ai précisé dans ma question, c'est la RG qui nous dit cela.

ah bon ? De quelle manière ?

Pour le dire autrement, je crois qu'Einstein n'a pas utilisé la MQ ou les bosons de jauge pour établir le fait que selon sa théorie, la gravitation n'est pas une force, cela en donnant au mot "force" le sens qu'il avait a son époque.

quel est ce sens au juste ?

Les interactions au sens quantique ont été conceptualisées après (et en dehors) de la RG. Ce que la MQ peut avoir à dire sur la gravitation ou sur la RG est surement passionnant et important, mais c'est un autre sujet; ma question ici c'est plus d'essayer de mieux comprendre ce que la RG elle-même dit sur la gravitation, pas ce qu'en dit la MQ.

La RG est une théorie métrique de la gravitation et stipule que, moyennant un principe de la dynamique basé sur les géodésiques d'espace-temps, la gravitation est l'effet de corps massiques (entre autres) sur la métrique sur laquelle repose ce principe de géodésiques. Compte tenu de cela, considérer la gravitation comme force me semble un choix purement sémantique : ce n'est pas une force dans le sens où, une fois la métrique prise en compte, la modification d'une trajectoire géodésique ne peut être causée que par d'autres forces; c'est une sorte de généralisation de la seconde loi de Newton où la première loi est remplacé par le principe géodésique. En revanche, le principe géodésique n'a pas la même universalité du point de vue des trajectoires que le principe d'inertie ne serait ce que parce que la distribution de l'énergie dans l'espace est variable. Ainsi, si on prend comme référence les géodésiques dans un espace temps plat, la gravitation intervient comme force agissant sur la metrique de l'espace temps lui même , dès lors modifiant la trajectoire qu'aurait suivi un corps d'épreuve fut-il isolé du reste de l'univers.

[invite030b88ca]

ah bon ? De quelle manière ?

Ok, j'aurai du dire "Je suis bien d'accord, et ce n'est pas moi qui dit que la gravitation n'est pas une force. Comme je l'ai précisé dans ma question, ce sont les vulgarisations de la RG qui nous disent cela" - et j'aimerai donc bien comprendre ce qu'il y a dans la RG qui permet aux vulgarisateurs (que je remercie par ailleurs) de dire cela.

quel est ce sens au juste ?

Le même que celui que les vulgarisateurs donnent au mot "force" quand ils l'emploient dans le cadre d'une vulgarisation de la RG à destination d'un public non spécialiste dans une phrase type comme "La gravitation n'est pas une force". Quelque chose donc peu ou prou comme ayant le sens de "transfert d'énergie" ou "ce qui est la cause d'une action".

[...]considérer la gravitation comme force me semble un choix purement sémantique : ce n'est pas une force dans le sens où, une fois la métrique prise en compte, la modification d'une trajectoire géodésique ne peut être causée que par d'autres forces [...]

D'une part, si c'est "purement sémantique", alors ça serait ajouter du flou au flou. Mais d'autre part : vous pointez exactement mon problème. J'ai placé ma question dans un cadre précis, où il n'y a aucune autre force qui vienne modifier mon immobilité dans mon référentiel (et non mon parcours d'une géodésique), et dans ce cadre la vulgarisation de la RG me dit que c'est la gravitation elle-même qui va me mettre en mouvement, même si je suis immobile, mais que ce ne serait pas une force qui déclenche cette mise en mouvement.
Moi je cherche à comprendre ce qu'il y a dans la RG qui décrit cette mise en mouvement que je constate (et pas la modification d'un mouvement inertiel déjà entamé, ça je comprend) si ce n'est pas une force, comme, encore une fois, la vulgarisation me le dit.

C'est une sorte de généralisation de la seconde loi de Newton où la première loi est remplacée par le principe géodésique.

Oui mais ça m'oblige à répéter ce que j'ai dit ci-dessus. En vulgarisation, la RG est expliquée par l'exemple d'une modification de mouvements inertiels (exemple ici: ici - et à force d'avoir lu 100 fois ces explications, je pense avoir "un peu" compris. Mais ce n'est pas du tout ma question, car je ne me place où l'on est immobile dans son référentiel et mis en mouvement par la force de gravitation... qui ne serait pas une force selon la vulgarisation, d'où mon incompréhension. Compte tenu que la littérature de vulgarisation parle en permanence de force de gravitation et stipule en même temps que ce n'est pas une force, ça m'aiderait si ce point était éclaircit.

[invite030b88ca]

Ce sujet a dejà été discuté ici meme
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Ca pourra te servir de base pour de futures questions non abordées.

Merci pour le lien, effectivement j'aurais du poser ma question dans le prolongement de ce fil que j'avais pas vu. Si je comprend ce qui y est dit, la gravitation telle que définie dans la RG est donc une force, et ce sont les vulgarisateurs qui en lui refusant ce statut ("ce n'est pas une force") s'amusent à jouer sur les mots et ajouter du mystère là où il y en aurait déjà suffisamment sans cela.

[mach3]

Je crois cerner un peu mieux votre question. Revenons à la mécanique classique pour commencer.

Les lois de Newton sont valides dans des référentiel dits inertiels (ou galiléen), ce qui limite donc fortement le choix de référentiel pour résoudre un problème donné. On a donc étendu les lois de Newton aux référentiels non galiléens en ajoutant ce qu'on appelle des forces d'entrainement, ou encore des forces fictives (la force de coriolis ou la force centrifuge en sont des exemples bien connus). On dit que ces forces sont fictives parce qu'elles sont le reflet du choix d'un référentiel, pas celui de la situation physique du système étudié : si on se met dans un référentiel inertiel, ces forces sont absentes.

Deux exemples (choisis sournoisement ) :

-une fusée qui accélère dans l'espace vide

si on décrit cela dans un référentiel inertiel, la fusée est soumise à une force (la poussée de ses réacteurs) et accélère donc. Les occupants ressentent une force qui n'est autre que la réaction du plancher qui les poussent, ils accélèrent eux-aussi. Les objets qu'ils lachent sont rattrapés par le plancher (aucune force ne s'exerce alors sur eux au moment du lâcher, ils partent à vitesse constante alors que le plancher accélère à leur rencontre).
si on décrit cela dans un référentiel où la fusée est immobile, alors il faut introduire une force d'entrainement qui va annuler la poussée, de façon à ce que la somme des forces soit nulle et donc l'accélération nulle (vu que la fusée est immobile). Les occupants sont également immobiles, pour expliquer cette immobilité malgré la réaction du plancher qui s'exerce sur eux, il faut ajouter, de même, la force fictive qui va compenser exactement. Les objets lâchés par les occupants ne sont par contre soumis qu'à la force fictive, ce qui explique que dans ce référentiel, ils accélèrent vers le plancher. Ils "tombent".

-une personne se cramponnant à une poignée sur un tourniquet

si on décrit cela dans un référentiel inertiel, le mouvement circulaire uniforme de la personne s'explique par la force de traction qu'exerce la poignée sur lui, via son bras. Si cette force n'était pas là, la personne devrait continuer en mouvement inertiel et donc être éjectée tangentiellement au tourniquet, ce qui ne manque pas d'arriver si elle lâche la poignée... d'ailleurs les objets qui tombent de sa poche partent suivant une telle trajectoire tangente.
si on décrit cela dans le référentiel ou la personne est immobile, alors on doit introduire une force fictive appelée force centrifuge, qui compense la traction de la poignée et permet ainsi un bilan des forces nuls et donc une accélération nulle. C'est cette force centrifuge qui éjecte les objets qui tombent de la poche de la personne, voire la personne elle-même si elle lâche la poignée.

Revenons maintenant au cadre de la relativité restreinte. Einstein a refondé la cinématique afin qu'elle soit compatible avec l'électromagnétisme. On a toujours cette distinction entre référentiel galiléen et non galiléen : les lois de la dynamique (refondée elle aussi) se formulent bien dans les premiers et nécessitent des modifications dans les seconds (toujours aussi fictives car dépendant du choix arbitraire du référentiel). Les deux exemples qui précèdent ont d'ailleurs été rationalisés dans ce cadre, via l'invention des coordonnées de Rindler et des coordonnées de Born, qui permettent de décrire le point de vue d'un observateur en mouvement rectiligne uniformément accéléré (la fusée) ou en mouvement circulaire uniforme (le tourniquet).

Sur le chemin de la relativité générale, Einstein remarque que des situations de ce type sont analogues à ce qui se passe dans un champ de gravitation : les objets en chute libre se comportent comme si ils étaient en mouvement inertiel et les objets "attachés" ou "posés au sol" subissent une force. La force de gravitation ne serait alors rien d'autre qu'une force fictive de plus, due à un mauvais choix de référentiel. En relativité générale, les "référentiels de chute libre" généralisent les référentiels galiléens, et en contrepartie, certains référentiel qu'on considérait jusqu'alors comme galiléens (ceux où des objets sont immobile dans un champ de gravitation) perdent ce statut.

Pour résumer, si l'on ressent une force sous nos pieds et que les objets que l'on lâche partent s'écraser au sol, ce n'est pas parce qu'il y a une "vraie" "authentique" force de gravité : c'est une force fictive due à un mauvais choix de coordonnée. La situation dans le référentiel de chute libre est bien plus simple : le sol accélère vers le haut (comme le plancher d'une fusée), nous imprimant une force sous les pieds et nous accélérant également vers le haut, ainsi les objets que l'on lâche sont vite rattrapés par le sol.

C'est en ce sens que la gravitation n'est plus une force en relativité générale. En fait elle est autant une force que ne le sont les autres forces d'entrainement comme coriolis ou la centrifuge.

Pour aller un peu plus loin, remarquez que ce "référentiel de chute libre" (en fait cette appellation n'est pas très valable...) est un peu bizarre : si on considère toute la terre, et que partout, sa surface accélère vers l'extérieur (localement le haut), alors c'est qu'elle devrait enfler... c'est parce que l'analyse est pseudo-classique : on réfléchit ici avec un arrière plan Newtonnien et un espace euclidien.
Pour sortir de là, il faut sauter le pas vers l'équation des géodésiques, qui met en relation l'accélération "propre" et l'accélération coordonnée via le symbole de Christoffel qui peut se voir justement comme le pendant d'une force fictive Newtonnienne. C'est un saut dans l'espace-temps courbé, non-euclidien : les objets suivent des géodésiques et n'en dérogent que si de "vraies" forces s'exercent sur eux.

m@ch3

[invite93279690]

Mais ce n'est pas du tout ma question, car je ne me place où l'on est immobile dans son référentiel et mis en mouvement par la force de gravitation... qui ne serait pas une force selon la vulgarisation, d'où mon incompréhension. Compte tenu que la littérature de vulgarisation parle en permanence de force de gravitation et stipule en même temps que ce n'est pas une force, ça m'aiderait si ce point était éclaircit.

Qu'entendez-vous par "immobile" ? Que la vitesse initiale du corps d'epreuve est nulle dans le référentiel du laboratoire ? Si vous placez une pierre à 10m du sol, que vous la lâcher et que rien d'autre ne la retient, elle va accélérer vers le sol et finir par entrer en contact avec ce dernier. Le fait que la pierre était initialement "immobile" était dû à la presence d'autres forces (forces de contact en l'occurence) pour modifier la géodésique qu'elle devait suivre. Il est aussi important de garder en tete que la géodésique en question en RG est une géodésique d'espace-temps; on ne passe donc pas d'un cas "sans trajectoire d'espace-temps" à un cas "avec trajectoire d'espace-temps" en lachant l'objet mais plutot de trajectoires rectilignes d'espace-temps (dans le référentiel dans lequel la pierre est initialement immobile) à des trajectoires d'espace-temps qui sont courbes et géodésiques. Cette observation en RG n'a rien d'incompatible selon moi avec la version Newtonienne qui veut que la gravite cause une acceleration qui met la pierre initialement immobile en mouvement. Par ailleurs, je réitère également ce que j'ai dit : le fait de qualifier la gravitation de force ou non est un choix quasiment politique; j'ai précisé dans quel contexte ce n'etait pas une force et dans quel contexte cela pouvait rester une force au sein de la RG.

Dans le lien que vous donnez il est dit

les observateurs inertiels sont ceux qui sont en chute libre, c'est-à-dire qui ne subissent aucune autre force que la gravitation

cela correspond au (premier) contexte dans lequel les trajectoires géodésiques, quelque soit la distribution d'énergie, sont définies comme étant inertielles. Il est important de voir ici qu'il y a un glissement sémantique et c'est celui que vous notez : les trajectoires inertielles de la RG ainsi définies ne sont plus les memes que les trajectoires inertielles de Newton. La premiere loi de la dynamique de Newton (ou plutot son equivalent en mécanique Einsteinienne) s'en voit chamboulée et ce que l'on considère comme des "forces" modifiant les trajectoires inertielles (gravitationnelles) ne peut contenir la gravitation qui est deja présente.

Mais comme je l'ai dit dans mon precedent message, ce n'est qu'un point de vue parmi d'autres. Il me semble qu'il est tout a fait possible de proposer des trajectoires inertielles au sein de la RG qui soient compatibles avec l'acception Newtonienne; et ce sont les géodésiques d'espace-temps plat qui jouent ce role. Ici je garde le terme "géodésique" car il recouvre toutes les trajectoires (géodésiques) possibles observables par changement de coordonnées global dans un espace temps plat. Vu que seul le caractère géodésique importe (et non l'aspect "ligne droite" de Newton), le choix du référentiel bénéficiant du statut de référentiel privilégié me semble importer peu. Dans ce contexte, la gravitation est l'action de la matière-énergie sur la structure de l'espace-temps qui modifie la definition des géodésiques. Elle reste donc une force (particulière j'en conviens) non pas parce qu'elle modifie la nature géodésique des trajectoires mais parce qu'elle modifie le type de géodésiques suivies par les corps d'épreuve.

Enfin, il est à noter que l'alternative que je donne ci-dessus (qui me semble raisonnable et doit exister tant elle est à la base des calculs perturbatifs en RG type développements dits Post-Newtoniens) ne change en rien la RG mais seulement le vocabulaire associé à certains types de trajectoires et l'interpretation de la notion de force qui en découle (on se rend compte ici de l'importance extreme de la premier loi de Newton). Il existe pour autant des interpretations qui reformulent la théorie de la gravitation de la RG comme étant un champ (un peu comme un champ électromagnétique) qui vivrait dans un espace-temps de Minkowski.

A cette dernière remarque, vous me direz sans doute que ce n'est pas le propos de votre question mais mon point est justement de montrer qu'il n'existe pas une seule RG mais plein de RG différentes (pourtant avec les memes equations) en fonction de comment l'on souhaite interpreter la théorie. Cette remarque est d'ailleurs bien opportune pour placer une video que j'ai vu récemment de J-M Levy Leblond sur La Theorie de la Relativite et la Relativite des Theories .

[Amanuensis]

cela correspond au (premier) contexte dans lequel les trajectoires géodésiques, quelque soit la distribution d'énergie, sont définies comme étant inertielles. Il est important de voir ici qu'il y a un glissement sémantique et c'est celui que vous notez : les trajectoires inertielles de la RG ainsi définies ne sont plus les memes que les trajectoires inertielles de Newton.

C'est là une des modifications les plus importantes du sens de certains mots, cela mérite d'être souligné.

Mais comme je l'ai dit dans mon precedent message, ce n'est qu'un point de vue parmi d'autres. Il me semble qu'il est tout a fait possible de proposer des trajectoires inertielles au sein de la RG qui soient compatibles avec l'acception Newtonienne; et ce sont les géodésiques d'espace-temps plat qui jouent ce role.

Hmm... Il y a deux possibilités pour la notion de "inertiel". Soit, comme plus ou moins proposé là, en faire un terme de signification arbitraire, choisie pour des raisons "pratiques" de communication. Soit on cherche à y donner un sens conceptuel, profondément physique. Dans le second cas, les deux sens (newton et RG) ne sont pas compatibles.

Je pense qu'il faut garder "inertiel" pour le concept, et qu'alors c'est le sens appliqué en mécanique de Newton qui pose problème.

Ici je garde le terme "géodésique"

Là aussi il y a un problème de vocabulaire. Le terme de géodésique est mathématique, non physique. Il serait tout à fait normal de considérer les trajectoires rectilignes dans un référentiel inertiel au sens de la mécanique classique comme des géodésiques, car répondant à l'équation (dt, dv) = 0, qu'on peut présenter comme l'équation géodésique.

Et on peut proposer pour la gravitation de newton un modèle d'espace-temps avec connexion tel que les géodésiques y soient les trajectoires de chute libre.

C'est en rapport direct avec le statut de la force de gravitation (et on peut le poser en classique!). Si on note D l'opérateur tel que l'équation géodésique est mDv = F, alors on a le choix entre la modélsation usuelle telle que Dv = Fg + Fv (D est alors la dérivation en composantes dans un référentiel "inertiel"), avec Fg la force de gravitation et Fv les autres forces, et une autre modélisation, telle que mD'v = Fv, avec la relation D'v = Dv - g dans un référentiel "inertiel", où g est le champ d'accélération de la gravitation.

(Note 1: les notations ci-dessus sont hérétiques, c'est juste pour le sens, pas pour la rigueur.)

Bref, personnellement je pense qu'il est préférable de garder à "inertiel" et "géodésiques" des sens clairs, ceux donnés avec du recul sur les deux théories. Une trajectoire géodésique est alors définie mathématiquement, ce qui demande le concept de connexion (aka dérivée covariante, une géodésique est alors une trajectoire qui annule la dérivée covariante de sa "vitesse"). Et le terme "inertiel" réservé au concept physique d'inertie.

En espace-temps de Newton, les trajectoires rectilignes dans un référentiel "inertiel "sont des géodésiques, mais n'auraient pas dû être appelées "inertielles". En RG, les géodésiques sont inertielles.

Si l'histoire pouvait être ré-écrite, on parlerait de référentiel euclidien (par exemple, ou autre chose mais pas "inertiel") en newtonnien, et de trajectoires rectilignes uniformes pour les géodésiques correspondantes (plutôt que inertielles).

Évidemment, il y a une relation entre le sens de "inertiel" et celui de "force". Deux possibilités là encore, soit on lie la notion de force à celle d'inertie, selon l'idée qu'une trajectoire inertielle est suivie en l'absence de force, soit on lie le terme de "force" à celui de géodésique, une force étant ce qui fait dévier par rapport aux géodésiques, selon l'équation mDv = F, l'opérateur D dépendant du modèle choisi.

Dans le second cas (que je préfère...), la notion de force n'est pas "physique", mais juste un terme dont le sens vient des maths du modèle, alors que le terme "inertie" est physique. Le problème est que la présentation usuelle de la mécanique classique suit le premier cas!

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Le point principal est que le problème de concept et de vocabulaire du mot "force" ne peut pas être séparé des problèmes correspondants pour "inertiel" et "géodésique", et que la question (physique) de fond est la notion d'inertie.

[invite93279690]

Je pense qu'il faut garder "inertiel" pour le concept, et qu'alors c'est le sens appliqué en mécanique de Newton qui pose problème.

le sens posé en mécanique de Newton pose également problème meme avec la solution que je propose, ne serait ce que par son choix de systèmes de reference privilégiés mais reste contenu dans la definition plus générale étendue a toutes les trajectoires d'espace-temps en espace-temps plat; il n'y a juste pas d'incompatibilité de principe dans le sens ou les trajectoires inertielles newtoniennes sont un cas particuliers de celle que je définie.

Et on peut proposer pour la gravitation de newton un modèle d'espace-temps avec connexion tel que les géodésiques y soient les trajectoires de chute libre.

C'est en rapport direct avec le statut de la force de gravitation (et on peut le poser en classique!). Si on note D l'opérateur tel que l'équation géodésique est mDv = F, alors on a le choix entre la modélsation usuelle telle que Dv = Fg + Fv (D est alors la dérivation en composantes dans un référentiel "inertiel"), avec Fg la force de gravitation et Fv les autres forces, et une autre modélisation, telle que mD'v = Fv, avec la relation D'v = Dv - g dans un référentiel "inertiel", où g est le champ d'accélération de la gravitation.


Bref, personnellement je pense qu'il est préférable de garder à "inertiel" et "géodésiques" des sens clairs, ceux donnés avec du recul sur les deux théories.

ici c'est bien ce que j'ai souhaité faire (maladroitement) puisque je decide de caractériser les trajectoires inertiels comme étant des géodésiques (un terme de math) en espace-temps plat (un terme de math également qui precise certaines propriétés de la connexion).

Une trajectoire géodésique est alors définie mathématiquement, ce qui demande le concept de connexion (aka dérivée covariante, une géodésique est alors une trajectoire qui annule la dérivée covariante de sa "vitesse"). Et le terme "inertiel" réservé au concept physique d'inertie.

tout à fait d'accord.

En espace-temps de Newton, les trajectoires rectilignes dans un référentiel "inertiel "sont des géodésiques, mais n'auraient pas dû être appelées "inertielles". En RG, les géodésiques sont inertielles.

Bien sur, mais la revolution einsteinienne consiste bel et bien (il me semble) à se défaire du concept de référentiel privilégié et c'est en cela que la vision newtonienne ne semble pas tenir, mais pas dans le fait qu'elle se focalise sur un système physique de reference dans lequel il n'y a pas de matière-energie; ici j'essaie de séparer ces deux aspects très differents des trajectoires inertielles selon Newton. Je pense juste qu'il n'y a pas de raison, autre que philosophique, de "jeter le bébé avec l'eau du bain" en rejetant l'entièreté de l'acception Newtonienne.

Si l'histoire pouvait être ré-écrite, on parlerait de référentiel euclidien (par exemple, ou autre chose mais pas "inertiel") en newtonnien, et de trajectoires rectilignes uniformes pour les géodésiques correspondantes (plutôt que inertielles).

effectivement mais on sait bien qu'en mécanique Newtonienne, le problème des "fausses forces" emerge dans tous les cas dès qu'on se met en acceleration par rapport à un référentiel galiléen. Tout le débat sur la notion d'inertie me semble que l'on a ici me semble être une discussion analogue à celle sur le caractère "vrai" ou "faux" des forces d'inertie en mécanique classique: d'une part, bien qu'il soit majoritairement accepté de considerer les forces observées dans un référentiel non galiléen comme fausses, le point de vue opposé existe également ne serait-ce que parce que ces soit-disant fausses forces fournissent un travail mécanique et permettent concrètement de séparer un melange binaire de deux substances de densité differente (elles ont donc aussi une réalité thermodynamique). Avec la formulation einsteinienne, une trajectoire inertielle devient une classe d'equivalence de trajectoires d'espace-temps qui est indépendante du référentiel choisi (cette classe étant que à tout x(t) satisfaisant les equations géodésiques (t étant ici un paramètre affine), on peut faire correspondre un x'(t) en lui appliquant n'importe quel changement de carte global). C'était apparemment l'un des leitmotiv d'Einstein pour developper sa théorie i.e. se débarrasser entièrement de la notion de référentiel privilégié. Mais on retombe sur un problème analogue à celui des forces d'inertie qui a à voir avec la force de gravitation : dans ce nouveau contexte einsteinien, est ce une fausse force ou une vraie force ? Je pense personnellement qu'il ne faut pas faire tout un foin de cette question et se rendre compte qu'en fonction des goûts et des couleurs, certains préféreraient continuer de voir la gravitation comme une force (ne serait-ce que parce que le changement de carte à effectuer en vertu du principe d'equivalence n'est que local et change à chaque changement de modele) et je pense que cela peut être fait en donnant un role privilégié à un système particulier qui correspond à un espace-temps plat. Cela a l'avantage de garder une reference commune à tous les modèles pour parler du concept de force. Bien sur on peut aussi absorber le concept de force gravitationnelle dans celui de trajectoire inertielle ce qui a l'avantage de s'abstenir de sélectionner un modele (métrique) de reference et de mettre en avant la nature géodésique des trajectoires d'espace-temps en l'absence d'autres forces.

Évidemment, il y a une relation entre le sens de "inertiel" et celui de "force". Deux possibilités là encore, soit on lie la notion de force à celle d'inertie, selon l'idée qu'une trajectoire inertielle est suivie en l'absence de force, soit on lie le terme de "force" à celui de géodésique, une force étant ce qui fait dévier par rapport aux géodésiques, selon l'équation mDv = F, l'opérateur D dépendant du modèle choisi.

Dans le second cas (que je préfère...), la notion de force n'est pas "physique", mais juste un terme dont le sens vient des maths du modèle, alors que le terme "inertie" est physique. Le problème est que la présentation usuelle de la mécanique classique suit le premier cas!

note que la proposition que je fais (et qui doit exister dans la literature) n'est pas incompatible avec un concept de "force étant ce qui fait dévier par rapport aux géodésiques", mais seulement incompatible avec le reste de la phrase "l'opérateur D dépendant du modèle choisi" puisqu'ici je choisi un D particulier et je reste avec.

Le point principal est que le problème de concept et de vocabulaire du mot "force" ne peut pas être séparé des problèmes correspondants pour "inertiel" et "géodésique", et que la question (physique) de fond est la notion d'inertie.

tout à fait d'accord avec cela. Le seul point que j'essaie de mettre en avant est la possibilité (si ce n'est la plausibilité) de voir le problème différemment du point de vue des concepts et du vocabulaire (ici avec les mots inertie et force) sans affecter en aucune façon les mathématiques de la RG ou son caractère prédictif ; le choix de decider si en RG la gravitation doit être considérée comme une force peut être pris semi-collectivement à un moment de l'histoire de la physique et préservé en étant "concilié" dans ce qui deviendra les ouvrages de reference du sujet : ce qu'on appelle alors RG est en fait une interpretation de la RG. Il me semble malgré tout sain de garder dans un coin de sa tete les autres possibilités d'interpretation tout aussi valides (selon moi) de la RG mais qui ont été momentanément soit oubliées par l'Histoire ou bien seulement utilisées par une portion minoritaire (ou étrangère) de la communauté RG; c'est par exemple le point de vue adopté par toute personne venant de la théorie des champs (meme pas besoin de quantique) et souhaitant décrire si possible la gravitation comme un champ de jauge tensoriel dans un espace de Minkowski ou bien de toute personne souhaitant determiner les corrections de la RG (ou de toute théorie métrique de la gravitation) par rapport a une reference Euclidienne ou Minkowskienne.

[Amanuensis]

Juste quelques points, le sujet est bien trop riche et subtil pour être discuté efficacement dans des échanges de forum:

Bien sur, mais la revolution einsteinienne consiste bel et bien (il me semble) à se défaire du concept de référentiel privilégié et c'est en cela que la vision newtonienne ne semble pas tenir

Oui et non. On peut (re)formuler la vision newtonienne avec une dérivée covariante, et les référentiels privilégiés apparaissent juste "commodes", ceux dans lesquels l'expression mathématique est simple.

On peut d'ailleurs constater que le référentiel "privilégié" au sens pratique est rarement inertiel. Dans un habitat "spatial" cylindrique en rotation, les gens à la surface ne vont certainement pas privilégier un référentiel inertiel pour leur vie de tous les jours!

La révolution de la RG est ailleurs à mon idée. Le jeu sur les référentiels est déjà présent en classique, seulement on en a moins besoin, et il a été "déguisé" avec des notions comme "force centrifuge".

effectivement mais on sait bien qu'en mécanique Newtonienne, le problème des "fausses forces" emerge dans tous les cas dès qu'on se met en acceleration par rapport à un référentiel galiléen. Tout le débat sur la notion d'inertie me semble que l'on a ici me semble être une discussion analogue à celle sur le caractère "vrai" ou "faux" des forces d'inertie en mécanique classique

Pour moi c'est plus qu'analogue, c'est fondamentalement le même.

Je pense personnellement qu'il ne faut pas faire tout un foin de cette question et se rendre compte qu'en fonction des goûts et des couleurs

C'est la conclusion qu'on peut tirer une fois qu'on a été au fond du sujet. Le "conflit" devrait avoir pour principal effet d'amener une réflexion visant à "creuser" le sujet (comme souvent). Le "foin" vient de ceux qui s'accrochent à une approche ou une autre, peut-être parce qu'ils n'ont pas été au fond du sujet.

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Pour le fond, faudrait discuter de l'inertie. La mécanique de newton sépare dans ses concepts l'inertie et la gravitation (sauf dans le "détail" de la proportionnalité de la masse inerte et la masse grave, qui apparaît comme un "axiome indépendant"), alors qu'on peut présenter la RG comme les unifiant en un seul concept. Si on accepte cette idée d'unification, la question est de comment "se conceptualiser" l'inertie. Le reste n'est que maths et vocabulaire.

[Nicophil]

Bonjour,

Je crois qu'on aurait tort de sous-estimer l'ampleur de la prise de tête : http://arxiv.org/pdf/1512.09253.pdf

Misconception 1: Uniform acceleration and homogeneous gravitational fields
in GR are conceptually distinct, but somehow empirically equivalent.

Correction 1: Inertia and gravity are not fundamental notions in GR, and
in so far as the terms can be used, (approximately homogeneous) gravitational
fields are reduced to, and not simulated by, inertial effects.


Misconception 2: An explanation for the results of a single gravitational
redshift experiment of Pound-Rebka type will appeal to a notion of
spacetime curvature.

Correction 2: The results of a single gravitational redshift experiment of
Pound-Rebka type do not require an explanation in terms of spacetime
curvature. Multiple gravitational redshift experiments performed at
different spatial locations, however, require for their joint explanation
the rejection of the global nature of inertial frames. Only in this case
is one naturally led to the notion of spacetime curvature.


Misconception 3: In GR, the dynamical equations for non-gravitational
interactions, in local Lorentz coordinates at a point p, always take a
form in which neither the curvature tensor nor its contractions appear.

Correction 3: In GR, second- and higher-order dynamical equations for
non-gravitational interactions, in local Lorentz coordinates at a point
p and constructed using the minimal coupling scheme, take a form in
which the curvature tensor and/or its contractions appear.

[mach3]

merci pour le lien intéressant!

Misconception 2: An explanation for the results of a single gravitational
redshift experiment of Pound-Rebka type will appeal to a notion of
spacetime curvature.

Correction 2: The results of a single gravitational redshift experiment of
Pound-Rebka type do not require an explanation in terms of spacetime
curvature. Multiple gravitational redshift experiments performed at
different spatial locations, however, require for their joint explanation
the rejection of the global nature of inertial frames. Only in this case
is one naturally led to the notion of spacetime curvature.

c'est une évidence pour qui a un peu étudier les coordonnées de Rindler... l'espace-temps est plat et pourtant l'effet Einstein est là!

m@ch3

[Amanuensis]

Correction 1: Inertia and gravity are not fundamental notions in GR, and
in so far as the terms can be used, (approximately homogeneous) gravitational
fields are reduced to, and not simulated by, inertial effects.

Je vois un parallèle avec mon idée que la RG "unifie" gravitation et inertie. Ce faisant les deux notions disparaissent comme notions fondamentales, pour devenir des notions dérivant d'une unique notion. Perso je continue à appeler cette "unique notion" par le terme "inertie", l'inertie et la gravitation au sens classique devenant des "effets inertiels", avec un nouveau sens de "inertie", le sens pris en RG.

[coussin]

Il me semble que ces idées devienent de plus en plus "à la mode" ces derniers temps, de la part de nombreux auteurs différents : que gravitation, et inertie en fait, ne sont que des concepts émergents, conséquences de quelque chose de plus fondamental.
Ces idées me séduisent même si elles ne sont pas encore la panacée
Par exemple, la proposition de gravité entropique de Verlinde : https://en.m.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity

[ordage]

Bonjour,

Sans formation scientifique, j'ai un souci pour comprendre une affirmation universellement répandue en physique: "La gravitation n'est pas une force". Ayant déjà lu par ailleurs des réponses sur cette question, je précise tout de suite que je cherche à la comprendre dans le cadre de la RG. C'est à dire que toute explication faisant intervenir la mécanique quantique ne m'aiderait pas vraiment à comprendre une affirmation qui concerne la RG. Par ailleurs encore, j'ai lu des réponses faisant intervenir le mouvement et/ou deux observateurs différents: ce genre de réponse oublient qu'un observateur seul et immobile dans un champ gravitationnel, par exemple assis sur sa chaise, va ressentir l'effet de la gravitation et pouvoir le mesurer. Nul mouvement à travers des "géodésiques" n'est nécessaire. L'accélération est permanente, sans avoir à bouger de sa chaise. C'est donc dans ce contexte que je ne comprend pas comment, en étant immobile dans le référentiel gravitationnel considéré (mettons sur Terre), quelle que soit la courbure de l'espace-temps à un endroit donné, on puisse mesurer la pesanteur sans le besoin d'un observateur extérieur, et en même temps dire que la pesanteur n'est pas une force (au sens de force fondamentale qu'on constate, sans pouvoir en dire plus un peu comme la charge électrique). Quelqu'un peut m'éclairer ?

Salut

Avant de rentrer dans des détails techniques, il faut bien comprendre en quoi la Relativité générale (RG) est physiquement (en fait phénoménologiquement) différente de la mécanique newtonienne.

En mécanique Newtonienne ou la "force" dérive d'un potentiel scalaire, si tu considère un système de N corps et un corps particulier A en un point M dans ces N corps, il va subir une force qui résulte des N-1 autres corps (on additionne les potentiels des N-1 autres corps en M et le gradient de ce potentiel donne la "force"). On voit que le corps A qui subit le champ ne participe pas au champ en M.

Autrement dit le corps en A se couple avec le champ des autres corps mais pas avec son champ.

Pour qu'il participe il faudrait que le champ se couple avec lui même- auto-couplage. En RG c'est différent car tous les corps déforment l'espace-temps et tous les corps se couplent avec cet espace-temps déformé, ce qui met tous les corps sur le même plan et par le biais de cet espace-temps cela inclut un auto-couplage puisque tous les corps ont participé au champ (ce qui a comme conséquence que les équations de la RG sont entre-autres non linéaires).

Ce modèle géométrique (Einstein a eu une intuition heureuse) permet entre-autres cela et de manière très élégante.

Cordialement

[invite030b88ca]

Je répond à un message d'hier de mach3

[...]

Deux exemples (choisis sournoisement ) :

-une fusée qui accélère dans l'espace vide [...]
-une personne se cramponnant à une poignée sur un tourniquet [...]

[...] Sur le chemin de la relativité générale, Einstein remarque que des situations de ce type sont analogues à ce qui se passe dans un champ de gravitation : les objets en chute libre se comportent comme si ils étaient en mouvement inertiel et les objets "attachés" ou "posés au sol" subissent une force. La force de gravitation ne serait alors rien d'autre qu'une force fictive de plus, due à un mauvais choix de référentiel. En relativité générale, les "référentiels de chute libre" généralisent les référentiels galiléens, et en contrepartie, certains référentiel qu'on considérait jusqu'alors comme galiléens (ceux où des objets sont immobile dans un champ de gravitation) perdent ce statut.

Pour résumer, si l'on ressent une force sous nos pieds et que les objets que l'on lâche partent s'écraser au sol, ce n'est pas parce qu'il y a une "vraie" "authentique" force de gravité : c'est une force fictive due à un mauvais choix de coordonnée. La situation dans le référentiel de chute libre est bien plus simple : le sol accélère vers le haut (comme le plancher d'une fusée), nous imprimant une force sous les pieds et nous accélérant également vers le haut, ainsi les objets que l'on lâche sont vite rattrapés par le sol.

C'est en ce sens que la gravitation n'est plus une force en relativité générale. En fait elle est autant une force que ne le sont les autres forces d'entrainement comme coriolis ou la centrifuge.
m@ch3

Merci pour ces exemples qui me permettent d'un peu mieux comprendre par quels chemins la RG apporte une nouvelle vision du terme "force de gravitation", c'est à dire qu'étant posé qu'on choisit un référentiel inertiel pour la description de l'expérience, cela fait disparaître la "force" (au sens "ayant une cause physique") en la faisant apparaître comme une "pseudo-force" c'est à dire une conséquence des autres forces/mouvements en cause.

Toutefois, je vais tenter d'expliquer sur quoi je bloque encore. Si par changement de référentiel on fait disparaitre une force, et qu'on soit obligé de la faire réapparaître (à cause de l'expérience qu'on constate), alors comprenez que je coince un peu quand il est expliquer que ça justifie de l'appeler "pseudo-force": j'ai envie de dire naïvement... "Ben... vous n'aviez qu'à pas la faire disparaitre au début".

Je vais tenter de développer ça. Non pas que je pense ou même veuille avoir raison, mais plutôt toujours pour essayer de comprendre un minimum.

D'abord j'ai le vague sentiment qu'on pourrait alors faire le même raisonnement pour les autres forces en présence dans ces expériences, et transformer "au choix" toute force en pseudo-force par changement habile de référentiel pour arriver si on le souhaitait à décrire exactement l'inverse, c'est à dire les forces en pseudo-forces, et les pseudo-forces en force. Dans ce cas (qui reste à confirmer, c'est juste un sentiment que j'ai), quelle légitimité a un choix de référentiel plus qu'un autre ?

Reprenons votre exemple d'une fusée accélérée mais où "on se place dans un référentiel où la fusée est immobile". Vous expliquez qu'alors il faut ajouter une pseudo-force pour justifier que les gens sont plaqués sur le plancher. J'en comprend la nécessité dans ce cadre, mais il y a une condition pour que le choix de départ reste légitime : les occupants de la fusée doivent pouvoir expliquer leur monde, et comment pourront-ils expliquer cette pseudo-force sans recourir à une cause physique? Ca leur sera impossible, car aucune autre force dans le référentiel immobile ne vient "créer" cette pseudo-force.

Puisque le référentiel choisit est immobile, ils seront obligés d'inventer un mot (gravitation) ou bien regarder le manuel de la fusée, au chapitre "moteur bionique à fusion quadratique". Mais alors, cette "gravitation" ou ce "moteur" deviendront pour eux une cause physique à la "pseudo-force" constatée, qui prendra (dans le cadre de notre discussion) alors le statut de force, en contradiction même avec la première conclusion.

Cet apparent paradoxe vient évidemment à la fois du fait que la fusée ou le tourniquet ne sont pas immobiles, et d'autre part que si on décrit un univers (celui de la fusée par exemple) on ne peut pas se placer en même temps dedans et dehors pour en tirer des conclusions. Autrement dit, si les paramètres de départ "oublient" toujours le moteur de la fusée ou la personne qui pousse le tourniquet, il est évident qu'ils ne seront pas dans les résultats, mais est-ce légitime de les éliminer.

Pour revenir sur "Terre", dans ces expériences ce que je comprends c'est que le moteur c'est la masse de la Terre, et en première approximation ce référentiel me parait suffisamment immobile par rapport à moi-même pour entrer dans le cadre de vos exemples: j'en conclurais comme les occupants de la fusée que la gravitation est donc une force ayant une cause physique (la présence de la Terre).

Donc, peut-être pourriez-vous me préciser quel changement de référentiel est nécessaire et effectué pour que sur Terre, quand par exemple on pèse un objet, on en conclus à la présence d'une pseudo-force et non pas d'une force. Je me suis demandé un instant si votre dernier exemple sur une accélération du sol vers le haut n'en était pas une illustration, mais ça ne marche pas, car il faut toujours un moteur pour pousser le schmilblick.

[Amanuensis]

Une première réaction rapide:

D'abord j'ai le vague sentiment qu'on pourrait alors faire le même raisonnement pour les autres forces en présence dans ces expériences

Non. Un point essentiel est que la "force de gravitation" exercée sur un objet est proportionnelle à sa masse (en simplifiant). Ce n'est pas le cas d'autres forces.

L'explication qui suit est "avec les mains", et en "langage newtonnien", en termes de force... pas très propre, mais peut-être plus aisé qu'avec un langage plus rigoureux.

La 'disparition" d'une force par changement de référentiel se fait par "addition" d'une force nécessairement proportionnelle à la masse, et donc ne peut être obtenue (indépendamment de l'objet choisi) que pour une force elle-même proportionnelle à la masse, et seule la gravitation est concernée parce que les masses grave (celle pour la gravitation) et inerte (celle pour la "force" ajoutée, une force d'inertie) sont identiques.

[invitec998f71d]

Ma question est peut etre hors sujet. Je lis de temps en temps qu'il faudrait faire appel au principe de Mach pour expliquer le comportement
du pendule de Foucault. N'y a t il pas un modele (une distribution des masses) qui puisse le décrire avec nos théories habituelles?

[invite030b88ca]

Qu'entendez-vous par "immobile" ? Que la vitesse initiale du corps d'epreuve est nulle dans le référentiel du laboratoire ? Si vous placez une pierre à 10m du sol, que vous la lâcher et que rien d'autre ne la retient, elle va accélérer vers le sol et finir par entrer en contact avec ce dernier. Le fait que la pierre était initialement "immobile" était dû à la presence d'autres forces (forces de contact en l'occurence) pour modifier la géodésique qu'elle devait suivre.

Pas d'accord : si j'enlève le champ de gravitation, la pierre sans autre influences va rester où elle est. Dans cet exemple, si elle se met en mouvement pour suivre une géodésique, c'est bien a cause de la gravitation.
Quand vous dites

"la géodésique qu'elle devait suivre"

alors vous êtes en train de dire qu'il y a un "mouvement" ou un "élan" premier de la pierre, avant même la présence du champ de gravitation, et que si je la lâche elle poursuivra sa route sur cet élan ? Dans ce cas, c'est comme dire qu'il y a gravitation sans gravitation, et je ne pense pas que c'est ça que vous vouliez dire. Donc, l'explication souvent avancées "il y a des forces de cohésion des atomes qui font réactions etc..." ne me permet pas d'avancer sur la gravitation.

Il est aussi important de garder en tete que la géodésique en question en RG est une géodésique d'espace-temps; on ne passe donc pas d'un cas "sans trajectoire d'espace-temps" à un cas "avec trajectoire d'espace-temps" en lachant l'objet mais plutot de trajectoires rectilignes d'espace-temps (dans le référentiel dans lequel la pierre est initialement immobile) à des trajectoires d'espace-temps qui sont courbes et géodésiques. Cette observation en RG n'a rien d'incompatible selon moi avec la version Newtonienne qui veut que la gravite cause une acceleration qui met la pierre initialement immobile en mouvement.

Pour moi "immobile" n'a jamais voulu dire "sans trajectoire d'espace-temps", j'admets sans difficulté que le temps passe même sans bouger(et à la question "qu'entendez-vous par le temps" je ne répondrais pas), et je veux bien croire que la Terre tourne ainsi que la galaxie. Je crois que par immobile, j'entends qu'en première approximation une pierre au sol ou quelqu'un d'assis et la Terre peuvent être considérés en translation uniforme l'un par rapport à l'autre. Mais je crois aussi qu'il m'est difficile d'avoir la rigueur d'une thèse de physique à chaque mot.

Par ailleurs, je réitère également ce que j'ai dit : le fait de qualifier la gravitation de force ou non est un choix quasiment politique; j'ai précisé dans quel contexte ce n'etait pas une force et dans quel contexte cela pouvait rester une force au sein de la RG.
A cette dernière remarque, vous me direz sans doute que ce n'est pas le propos de votre question mais mon point est justement de montrer qu'il n'existe pas une seule RG mais plein de RG différentes (pourtant avec les memes equations) en fonction de comment l'on souhaite interpreter la théorie.] .

Non non au contraire, en disant cela vous étiez exactement dans mon propos. J'en ai tenu compte, au point que maintenant j'essaye justement de mieux cerner où se situe ces glissements sémantiques et/ou politiques. Essayer de mieux comprendre les sciences est pour moi un loisir et aussi une protection intellectuelle contre un tas d'ésotérismes et pire d'obscurantismes. Mais ne croyez pas que cela soit si simple, quand on a pas accès aux équations, de démêler ce qui est implicite dans les discours vulgarisateurs - ça demande pas mal de recherches. Pour ma question, vous verrez qu'elle n'est jamais abordée dans les (rares) conférences sur la RG.

Cette remarque est d'ailleurs bien opportune pour placer une video que j'ai vu récemment de J-M Levy Leblond sur [URL="https://www.youtube.com/watch?v=vcuILkxMn9w"]La Theorie de la Relativite et la Relativite des Theories[/URL

Il avait donné la même en 2005 à l'IAP, où il explique donc exactement la même chose - mais peut-être juste un peu plus facile à comprendre https://www.canal-u.tv/video/cerimes...geometrie.9118. J'enfonce le clou au passage, vous noterez que pour le centenaire, il s'agit de RR et non spécifiquement de RG.

[Amanuensis]

Pas d'accord : si j'enlève le champ de gravitation, la pierre sans autre influences va rester où elle est. Dans cet exemple, si elle se met en mouvement pour suivre une géodésique, c'est bien a cause de la gravitation.

On voit là une partie des problèmes de vocabulaire. En RG une "influence" exclut la gravitation. "Rester où elle est" ne peut pas être défini en dehors du choix d'un référentiel. On peut définir une trajectoire inertielle comme "ce que suit, indépendamment de tout référentiel, un objet ne subissant aucune influence". La RG dit que le mouvement inertiel est la chute libre, i.e., n'inclut pas la gravitation comme "influence". La mécanique classique, au contraire, inclut la gravitation dans les influences pour définir le mouvement inertiel.

En RG un objet suit une trajectoire inertielle (une géodésique dans le modèle géométrique correspondant) par défaut, c'est le mouvement "de référence", et il vient de la géométrie de l'espace-temps ; cette géométrie n'est pas vue comme une "influence", mais comme la description, justement, des mouvements inertiels. L'influence des objets comme la Terre est indirecte: elle porte sur la géométrie de l'espace-temps, pas sur les objets.

---

Vos réactions sont intéressantes, et montre la difficulté des concepts. Si je veux vraiment essayer d'expliquer tout ça, d'expliquer ce que la RG propose à la place de ce que vous exposez (du moins ce que j'en comprends...), je compte plusieurs dizaines de pages. Difficile dans un tel forum, et je comprends aisément que les explications de Mach3 et de gatsu ne répondent pas de manière satisfaisante à vos questions. Mais ces explications ne sont pas là pour être contredites, mais pour être comprises.

[Amanuensis]

Non non au contraire, en disant cela vous étiez exactement dans mon propos. J'en ai tenu compte, au point que maintenant j'essaye justement de mieux cerner où se situe ces glissements sémantiques et/ou politiques.

Euh... Faudrait faire attention aux connotations.

Il n'y a pas de "glissement sémantique", mais des changements profonds de concept, avec tentative de les décrire sans fabriquer de novo tout une terminologie. On en arrive avec des termes de signification différente selon le contexte (rien bien anormal), ici les contextes étant proches, l'un la conceptualisation de la mécanique quantique, l'autre celle de la RG.

Certains termes prennent un sens commun aux deux, mais qu'il faut comprendre dans l'acception s'appliquant au deux (comme référentiel, immobile, géodésique, ...), d'autres ont des sens distincts (mouvement inertiel, force, trajectoire, ...). En fait une grosse partie du vocabulaire de la cinétique et la dynamique est affectée.

Ensuite le terme "politique" a été utilisé avec une idée assez étroite, les débats de vocabulaire en physique, avec éventuellement des implications sur l'enseignement.

Pour aller au fond du sujet, il faut passer outre ces aspects, et appréhender les concepts, et ce malgré les difficultés de vocabulaire, pour ensuite replacer le vocabulaire par rapport aux concepts une fois compris. Je sais, ce n'est pas facile, surtout quand les explications passent par le langage commun, et non par les équations.

[invite030b88ca]

On voit là une partie des problèmes de vocabulaire. En RG une "influence" exclut la gravitation. "

Ben justement, c'est ça que je voulais dire : j'enlève la Terre, et je considère la pierre sans autre influence: y'a pas la Lune, le Soleil etc...

Rester où elle est" ne peut pas être défini en dehors du choix d'un référentiel.

Il me paraissait implicite que parlant d'une pierre et enlevant tout le reste, je plaçais la réflexion dans le référentiel de la pierre. Ayant posé qu'il n'y avait rien autour et en particulier pas de champ gravitationnel (sauf le sien propre), à quel autre référentiel peut-on supposer que je fais référence ?

On peut définir une trajectoire inertielle comme "ce que suit, indépendamment de tout référentiel, un objet ne subissant aucune influence". La RG dit que le mouvement inertiel est la chute libre, i.e., n'inclut pas la gravitation comme "influence". La mécanique classique, au contraire, inclut la gravitation dans les influences pour définir le mouvement inertiel.
En RG un objet suit une trajectoire inertielle (une géodésique dans le modèle géométrique correspondant) par défaut, c'est le mouvement "de référence", et il vient de la géométrie de l'espace-temps ; cette géométrie n'est pas vue comme une "influence", mais comme la description, justement, des mouvements inertiels. L'influence des objets comme la Terre est indirecte: elle porte sur la géométrie de l'espace-temps, pas sur les objets.

Et bien voilà, fallait le dire tout de suite. A partir du moment où les "objets" ont déjà une vitesse constante non nulle: je comprend qu'ils suivent toutes les géodésiques qu'on voudra. Je demandais des explications sur: qu'est-ce qui, dans un champ de gravitation dans le cadre de la RG, met les objets en mouvements. Vous venez de me répondre: rien, ils le sont déjà, intrinsèquement.
A partir de là, pris dans un champ de gravitation, j'ai l'impression de comprendre qu'ils paraissent accélérés ou déviés selon le point de vue où on se place, puisqu'ils parcourent un espace-temps de plus en plus "courbé". Ne pouvant m'empêcher de penser que le mouvement inertiel de ma pierre a été stoppé par les forces de liaison des atomes de ma main et de la pierre, j'ai encore un peu de mal avec l'idée qu'elle reprenne subitement son bonhomme de chemin inertiel sans subir une force (ou autrement dit que son mouvement inertiel n'a pas réellement été stoppé mais plutôt stocké comme une sorte de potentiel) mais ça viendra peut-être un jour.

Vos réactions sont intéressantes, et montre la difficulté des concepts. Si je veux vraiment essayer d'expliquer tout ça, d'expliquer ce que la RG propose à la place de ce que vous exposez (du moins ce que j'en comprends...), je compte plusieurs dizaines de pages. Difficile dans un tel forum, et je comprends aisément que les explications de Mach3 et de gatsu ne répondent pas de manière satisfaisante à vos questions. Mais ces explications ne sont pas là pour être contredites, mais pour être comprises.

Vous aurez l'indulgence de remarquer que je n'ai pas contredit les gens sur ce fil que j'ai initié, enfin je ne crois pas, mais plutôt à chaque fois essayé de préciser les points où je bloque en tenant compte de ce que m'étais dit. Je préciserais que j'ai aussi essayé de lire des cours, et là c'est peine perdue, les pré-requis mathématiques y sont trop importants pour moi et il n'y a guère de vulgarisation en maths.

[Amanuensis]

(...)

Trop de problèmes de vocabulaire, de fond et de forme, pour que je puisse répondre avec les moyens impartis.

Bonne suite.

[invite030b88ca]

Euh... Faudrait faire attention aux connotations.

Il n'y a pas de "glissement sémantique", mais des changements profonds de concept, avec tentative de les décrire sans fabriquer de novo tout une terminologie. On en arrive avec des termes de signification différente selon le contexte (rien bien anormal), ici les contextes étant proches, l'un la conceptualisation de la mécanique quantique, l'autre celle de la RG.

Dans la discussion, gatsu disait "considérer la gravitation comme force me semble un choix purement sémantique", et il avait expliqué clairement pourquoi, et il était clair que ce n'était pas "purement sémantique" au sens banal du terme, mais plus au sens que vous indiquez. Toutefois c'était dans le cadre de la RG ou de Newton. Bref, je crois que là y'a pas vraiment d'ambigüité sur ce que chacun voulait dire.

Ensuite le terme "politique" a été utilisé avec une idée assez étroite, les débats de vocabulaire en physique, avec éventuellement des implications sur l'enseignement.

J'avais repris le terme "politique" en italique. Pour ma part je l'avais interprété comme signifiant "école", comme on dit aussi "affaire de chapelle". Dans mon esprit, cela ne veut pas dire "trivial", mais plutôt que il y a des débats entre les spécialistes, et qu'il ne s'agit pas dans le cadre de la vulgarisation de prendre partie dans ces débats mais de les constater, car en eux-mêmes ils éclairent au moins la difficulté des problèmes.