espace temps

[invite7b72de50]

Bonjour !
Je travaille actuellement sur un travail de fin d'études secondaires sur les trous noirs, plus particulièrement l'influence que ceux ci engendrent sur l'espace temps. J'ai actuellement 17 ans et la plupart des notions relatives à ce sujet ainsi qu'a la relativité m'étaient jusqu'à présent inconnue.
En fait, il y a vraiment une notion que je ne comprend pas et qui est indispensable à la réussite de mon travail. c'est la notion de rétrécissment et d'écoulement du temps. Je comprend bien que l'espace de courbe sous l'effet d'une masse mais que vient faire le temps la dedans ? Comment est-il possible que le temps rétrécisse et qu'il s'arrette même de s'écouler dans un trou noir ? C'est vraiment une notion totalement abstraite pour moi ! Est ce que quelqu'un pourrait m'éclairer sur ce sujet ?
Merci d'avance !!

Amwus

[invite8c514936]

C'est effectivement une notion très délicate. Le point subtil c'est que ce n'est pas l'espace seulement qui est courbe, mais l'espace-temps (c'est pour ça que la relativité générale n'a pu être inventée qu'après la relativité restreinte...).

Et pour comprendre comment la courbure de l'espace-temps peut influer sur le passage du temps, il faut avoir compris un tout petit peu de relativité restreinte. Tu peux commencer par faire une recherche sur ce forum des discussions portant sur le passage du temps en relativité restreinte, certaines sont plus intéressantes que d'autres mais je te laisse faire ton choix... Une fois que tu auras parcouru ça, tu seras armé pour une discussion sur le sujet qui t'intéresse...

[invite8c514936]

Pour ne pas te laisser sur ta faim quand même, je vais tenter de répondre à ta question...

La relativité générale est basée sur le principe qu'un observateur en chute libre, sous l'action gravitationnelle d'un corps, ne peut pas se rendre compte qu'il est chute libre s'il ne regarde pas autour de lui (il ne se sent pas tomber). Les lois de la physique sont très simples pour ces observateurs en chute libre, et on leur donne un nom spécial aux référentiels dans lesquels ils sont au repos : référentiels inertiels.

Il y a deux effets de "ralentissement du temps" :

1/ Pour quelqu'un d'extérieur qui te voit tomber vers un objet massif, tu t'éloigne de plus en plus vite de lui et d'après la relativité restreinte cette personne extérieure a l'impression que le temps passe moins vite pour toi.

2/ Même si tu est immobile à la surface d'une planète, cette immobilité n'est qu'apparente. Plus exactement, être immobile c'est être immobile par rapport à quelque chose, mais ici le plus naturel c'est de regarder si tu es immobile dans le référentiel inertiel, c'est-à-dire tombant vers le centre de la planète... La réponse est non, tu est immobile par rapport au sol, et tu es accéléré vers le haut par rapport au référentiel inertiel ! Cette accélération est aussi responsable d'un ralentissement du temps : les horloges tournent moins vite à la surface de la planète que pour quelqu'in qui te regarde de l'espace...

[invite7b72de50]

Je connais un peu la relativité restreinte. Il s'agit du fait que la vitesse de la lumière reste inchangée quelle que soit la position de l'observateur non ? Mais j'ai déjà essayé de faire la relation avec le temps mais je n'y parviens pas !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7b72de50]

excuse moi je n'avais pas vu ton second message...
Heuu je ne suis pas sur de bien comprendre cette histoire de référentiel en chute libre...
Et pis est ce que ca a un rapport avec le fait que plus la courbure de l'espace temps et importante, plus le temps s'écoule lentement ?

[inviteccb09896]

C'est effectivement une notion très délicate.

Slt deep_turtle... c'est parce que je te sais
passé maître dans l'art de l'explication de ce genre de notions sans faire appel aux maths que je t'ai envoyé cet étudiant.

Bon courage!

[invite8c514936]

Tu me mets la pression isozv !! En fait, il y a plusieurs aspects difficiles dans la question de départ. La dilatation du temps en relativité restreinte en est une, la notion de courbure elle-même en est une autre ! En effet, la vision intuitive qu'on a de la courbure est souvent fausse (on imagine par exemple que la surface d'un cylindre est courbée, ce qui est faux si on se place sur la surface bidimensionnelle elle-même).

Je vais essayer de trouver une formulation simple, mais je ne promets rien, en tout cas si j'y arrive j'aurai appris quelque chose car là comme ça je n'ai pas d'image simple qui permette de faire passer la pilule !!

[invite7b72de50]

Merci beaucoup ! C'est vraiment très important pour moi ! Sans ces notions, j'aurais du mal a réaliser mon travail !
Merci !

[invite7b72de50]

J'ai lu toute une série de documents sur la relativité restreinte. Je comprend relativement bien ce qu'elle raconte mais ce n'est pas très clair dans mon esprit.
En résumé, (corrigez moi parce que je ne suis pas sur de ce que j'avance !)
la mécanique classique s'applique à notre vie de tous les jours parce qu'on est à une vitesse très faible par rapport à celle de la lumière. Mais à des vitesses de l'ordre de plusieurs milliers de km par seconde, la relativité entre en jeux et modifie les distances, ce qui fait que le temps s'écoule moins vite pour le référentiel qui avance à cette vitesse. Et là je ne comprend de nouveau plus. Pourquoi les distances se modifient elles et pourquoi le temps ralentit-il ?

[invite8c514936]

Là je suis tenté de te dire "c'est comme ça" !! Il se trouve que la nature marche comme ça, d'une manière qui choque un peu notre bon sens. On peut déplacer le mystère en admettant que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels en mouvement relatif uniforme, tout le reste en découle, mais ça ne répond pas à ta question...

Pour moi, elle est du même ordre que "pourquoi y a-t-il des électrons" ou "pourquoi y a-t-il quatre forces"...

Bon, te voilà pas beaucoup plus avancé... Tu voulais peut-être quelque chose de plus précis ??

[invite51605009]

Bon je vais essayer de t'expliquer un peu moi aussi alors...
Tu as une source de lumière au repos dans un référentiel. Le principe d'équivalence nous dit que les lois doivent etre les meme dans tous les référentiels. Donc si tu veux étudier cet source dans un référentiel en mouvement, il faut que tu ais une transformation qui te permette de passer d'un référentiel à l'autre. De plus, comme la lumière la vitesse de la lumière émise par cette source doit être indépendante du référentiel. Donc la, après quelques calculs tu vois que les transformation de Galilée ne colle, pas, il faut la modifier et donc tu obtiens les transformations de Lorentz.
Et les transformations de Lorentz, si tu fais moins de 10 lignes de calcul assez simple, aboutissent à une équation montrant la contraction des longueurs, et la dillatation du temps.
Comme tu le vois, c'est très difficile d'expliquer pourquoi c'est comme ca : la seule chose vraiment correcte que l'on puisse répondre c'est : parce que la nature l'a voulu comme ca.
Maintenant, ce que je t'ai dis sur les transforamtions de Lorentz, c'était pour te montrer comment on y arrive de manière "mathématique" (enfin avec les mains).
Je comprends que ce ne soit pas intuitif, mais c'est aussi très difficle de l'expliquer...

Si tu veux autre chose de très peu intuitif autre que dilatation du temps et contraction des longueurs, tu as aussi l'addition des vitesses : deux avions se foncant dessus a 2 000 Km/h ne se rapprochent pas a moins de 4 000 km/h (enfin pour une vitesse aussi faible c'est quasiment 4 000, mais par exemple deux photons allant à c se foncant dessus se rapprochent à la vitesse de ...c ! ), troublant non ?

Dis moi si tu veux des explications plus claires sur un point, j'espere avoir été compréhensible sans dire trop de betise....
a+
ben

[invite7b72de50]

Hum, je vais te dire franchement, le fait que le temps se contracte est un "souhait de la nature", je l'admet. Maintenant, comment expliques tu que dans un trou noir, le temps s'écoule encore plus lentement ? J'ai lu que c'était en rapport av'c la courbure espace temps qu'il engendre. Mais dans ce cas la lumière est déviée, ok mais le temps ? Pq ?

[invite9578a63f]

eh bien en fait ds un trou noir le temps non seulement ralentit mais s'arrete...
tout ca simplement paskil fait une boucle sur lui meme ds l'espace temps, il avance d'abord ds le temps mais ensuite fais le chemin inverse, tu peux regarder le ruban moebius ou un nom du genre...

[invite51605009]

La tu ne lui dis pas pourquoi c'est comme ca, mais comment ca se passe.
Ce qu'il veut savoir, c'est pourquoi il existe un dilatation gravitationnelle du temps.
Il y a équivalence entre un référentiel accéléré et un référentiel soumis à un champ de gravitation. Donc, la gravitation intense produite par un trou noir dans son voisinage influence l'écoulement du temps de l'observateur qui s'en approcherait, même si il n'y pénétre pas. C'est ca la dilatation gravitationnelle du temps.

Si deux vaisseaux, partant du même point, se donne rendez-vous de l'autre côté d'un trou noir, et que l'un des deux suit une trajectoire qui le conduise plus près que l'autre du trou noir, alors au moment de leur rencontre, les passagers des deux vaisseaux n'auraient pas vieilli de la même manière : ceux qui sont passé le plus près de utrou noir ont moins vieilli. L'écoulement du temps aurait, pour eux, été ralenti, par rapport à ceux de l'autre vaisseau.

Je pense qu'il est possible de meiux expliquer ce que je dis...enifn j'aurai essayé.
a+
ben

[invite9578a63f]

y a une preuve je me rappelle plus de qui elle est est celle ci:
qqn au reops :
ses photons iront de haut en bas.
qqn au mouvement:
ses photons iront de haut en bas+de droite a gauche
Les photons ont tjrs la meme vitesse, donc imagine que pour faire une seconde tu doives atteindre le sommet de la vertical. en mouvement tu devras tenir compte également du mouvement horizontal, ce qui veut dire que tu vas mettre en fait plus de temps a faire une seconde...
Pare exempl les jumeaux de langevin:
1 jumeaux reste sur terre l'autre va dans une fusée, il part ds l'espace pendat 2 ou 3 ans. Lorsqu'il va revenir, il verra son frere étant vieux...
Tout ca justement paskil était en mouvement a une vitesse extremement rapide...