Un photon a t-il une structure ?

[invite1ab59cc3]

Voilà j'ai toujours été frappé par l'analogie qui existait entre la résistance à l'avancement en milieu fluide et la formule d'Einstein : E=mC2

En milieu fluide, l'énergie nécessaire pour faire avancer un objet est proportionnelle au carré de sa vitesse multiplié par la surface directe ( orthogonale/sens de déplacement ) qui conditionne la résistance à l'avancement. E=KV2

Bien sur cette analogie est peut-être purement fortuite.

Mais si on assimile la lumière à une onde/particule. se pourrait-il que la vitesse limite de la lumière découle de l'interaction de sa surface "directe" conditionnant une résistance à l'avancement dans un Vide Quantique, qui aurait une certaine viscosité pour le photon?

Auquel cas le photon aurait une structure, et sa vitesse résulterait de l'interaction entre son énergie/impulsion de départ et la fluidité du Vide Quantique qui s'assimilerait un son milieu élastique de propagation.

Le photon aurait donc un aspect géométrique correspondant à sa nature particule et un aspect ondulatoire.

Cela donnerait également une explication au redshift, l'entropie de la lumière dans le vide.
Pourquoi la lumière perd t-elle de l'énergie, si en tant que phénomène ondulatoire elle ne rencontre aucune résistance ?

Pour moi la notion de point matériel en physique est un non-sens, ce qui implique de la photon ait une dimension.

[invite1ab59cc3]

Cela donnerait également une explication au redshift, l'entropie de la lumière dans le vide.

Correction Lire : Cela donnerait une explication à l'entropie de la lumière dans le vide.

( Le redshift a un autre explication )

[invite88ef51f0]

Salut,
Déjà, je ne vois pas trop en quoi c'est de l'épistémologie. Pour moi, la physique elle-même a tout à fait son mot à dire.

Ensuite, ce n'est pas parce que des équations se ressemblent que les phénomènes sous-jacents sont proches (surtout lorsqu'il s'agit d'équations aussi simples qu'une simple relation quadratique).

Pour ce qui est du coeur du problème, il faut voir que dans la formule "E=mc²", E représente l'énergie au repos. Donc ça n'a pas de sens de chercher son explication dans une résistance au mouvement (il n'y a même pas de mouvement !). Et puis de toute façon, la masse du photon est nulle, donc son énergie au repos est nulle (dit autrement, un photon ayant une énergie non-nulle (c'est-à-dire existant) est en mouvement).

Pourquoi la lumière perd t-elle de l'énergie, si en tant que phénomène ondulatoire elle ne rencontre aucune résistance ?

Parce que l'espace, dans lequel la lumière se propage, s'expand.

[invite1ab59cc3]

Parce que l'espace, dans lequel la lumière se propage, s'expand.

Le déphasage de la lumière vers le rouge lié à l'expansion de l'univers n'est-il pas un effet purement relativiste de type doppler ?

Un photon subit-il une dégradation de son énergie/impulsion ?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Ce n'est pas un déphasage, mais un décalage de la longueur d'onde. Et rigoureusement, ce n'est pas un effet Doppler. L'effet Doppler apparaît quand la source et l'émetteur sont en mouvement relatifs. Là, c'est carrément l'espace entre les deux qui s'expand. Le terme technique n'est donc pas effet Doppler, mais décalage vers le rouge cosmologique.

Un photon voit alors effectivement son énergie diminuer. L'énergie se dilue avec l'expansion de l'espace.

[invite1ab59cc3]

Ce n'est pas un déphasage, mais un décalage de la longueur d'onde. Et rigoureusement, ce n'est pas un effet Doppler. L'effet Doppler apparaît quand la source et l'émetteur sont en mouvement relatifs. Là, c'est carrément l'espace entre les deux qui s'expand. Le terme technique n'est donc pas effet Doppler, mais décalage vers le rouge cosmologique.
Un photon voit alors effectivement son énergie diminuer. L'énergie se dilue avec l'expansion de l'espace.

Si l'espace s'expand, alors la longueur d'onde de la lumière s'agrandit, ce qui explique en effet le décalage vers le Rouge c'est logique.

Mais alors cela invalide l'idée selon laquelle l'onde perd de son énergie/impulsion de départ, car c'est simplement la géométrie de son milieu de propagation qui a changée, et non son énergie/impulsion.

Le décalage vers le rouge n'étant qu'un effet d'optique du à l'expansion de l'univers.

Mais si la longueur d'onde de la lumière augmente cela devrait impliquer que l'onde lumineuse ralentisse sans pour autant perdre nécessairement son énergie/impulsion de départ.....

Si le photon perd de son énergie/impulsion c'est qu'il y a une forme d'entropie du à autre chose, mais à quoi ?

Cordialement

[invite1ab59cc3]

Si l'onde lumineuse ralentit cela implique que la vitesse de la lumière n'est pas invariante.

Ce qui semble contredire le postulat relativiste.

Ce ne serait donc pas sa vitesse qui est invariante, mais son énergie/impulsion ?

Je n'arrive pas à voir mes erreurs de raisonnement...

Cordialement

[invite88ef51f0]

La vitesse de la lumière est invariante.

L'énergie diminue bien, car elle dépend directement de la longueur d'onde. L'expansion de l'espace influe bien sur l'énergie du photon. Le fait que l'univers ne soit pas statique fait qu'il n'y a plus conservation de l'énergie.

[invite1ab59cc3]

L'énergie diminue bien, car elle dépend directement de la longueur d'onde. L'expansion de l'espace influe bien sur l'énergie du photon. Le fait que l'univers ne soit pas statique fait qu'il n'y a plus conservation de l'énergie.

Pourtant l'entropie d'un photon à son plus bas niveau d'énergie, ne peut perdre d'énergie. Pourtant la lumière constituée de ce type de photon continuera bien à se propager...

[inviteca4b3353]

Pourtant l'entropie d'un photon à son plus bas niveau d'énergie, ne peut perdre d'énergie.

l'entropie (comme la température) est une grandeur statistique que n'a de sens que pour un système macroscopique, cad constitué d'un tres tres grand nombre d'éléments. Tu peux parler de l'entropie d'un gaz de photons, mais d'un photon isolée. Ensuite dans cette phrase tu sembles confondre entropie et énergie (qui elle peut etre définie pour chaque élément microscopique).

Pourtant la lumière constituée de ce type de photon continuera bien à se propager...

Il n'y a qu'un type de photon, je ne comprends pas à quoi tu fais allusion dans cette phrase.

Si l'onde lumineuse ralentit cela implique que la vitesse de la lumière n'est pas invariante.

Pour une particule de masse nulle, la vitesse de propagation n'est pas dépendante de l'énergie cinétique. La vitesse est donc toujours c meme si elle perd de l'énergie cinétique, comme la dit coincoin, seule la longueur sera affectée.

[invite1ab59cc3]

Tu peux parler de l'entropie d'un gaz de photons, mais pas d'un photon isolée. Ensuite dans cette phrase tu sembles confondre entropie et énergie (qui elle peut etre définie pour chaque élément microscopique)

.

Ok je suis d'accord avec toi Caribou, il ne faut pas confondre Entropie et énergie.

Donc je suppose qu' un photon se propageant dans l'espace ne perd pas son énergie, qui est conservée nous sommes d'accord.

Dans ce cas le décalage vers le rouge, ne peut-être expliqué que le fait de l'expansion de l'univers, qui provoque une diminution de longueur d'onde de la lumière? C'est bien cela ?

Mais la mécanique quantique donne la formule de la longueur d'onde lumineuse suivante :



Donc si l' énergie de la lumière ne varie pas, que l'univers se dilate, provoquant la dilatation de la longueur d'onde, engendrant le Red Shift,

Cela implique, bien nécessairement une diminution du niveau d'énergie du faisceau lumineux ce qui me semble contradictoire.

Point de vu défendu par CoinCoin :

Un photon voit alors effectivement son énergie diminuer. L'énergie se dilue avec l'expansion de l'espace.

[inviteca4b3353]

Donc je suppose qu' un photon se propageant dans l'espace ne perd pas son énergie, qui est conservée nous sommes d'accord.

s'il se propage dans le vide, et que l'espace ne se déforme pas (voir plus loin) alors oui.

Dans ce cas le décalage vers le rouge, ne peut-être expliqué que le fait de l'expansion de l'univers, qui provoque une diminution de longueur d'onde de la lumière? C'est bien cela ?

oui, et la fréquence diminue car l'espace gonfle. Ainsi l'espace se déformant, un photon se propageant dans le vide perd de l'énergie.

Donc si l' énergie de la lumière ne varie pas, que l'univers se dilate, provoquant la dilatation de la longueur d'onde, engendrant le Red Shift,

ben si c'est ce qu'on t'a déjà dit, si l'univers se dilate, l'énergie diminue car la longueur d'onde diminue et qu'elle est donné par la formule que tu cites.

il n'y a donc pas de contradiction.

[ordage]

Quand on observe (et mesure) le décalage vers le rouge des photons émis par une galaxie lointaine, on l'observe dans notre référentiel local (localement de type Minkowski où la vitesse de la lumière est bien définie). En terme "géométrique" nous sommes dans un espace temps "tangent" en un point à notre univers représenté par un espace temps courbe en expansion (dans le modèle cosmologique standard). La lumière a été émise par la galaxie dans un autre espace temps tangent (en un autre point de l'univers). Ces photons ont suivi des géodésiques dans l'univers pour parvenir jusqu'à nous. L'univers étant en expansion (donc dépendant du temps) , les équations de la RG nous montrent que l'énergie n'est pas conservée sur ces géodésiques. Il existe par contre des quantités conservées (de type tensoriel: tenseur de Killing) qui permettent de calculer la perte d'énergie des photons se traduisant par un redshift "cosmologique", qui n'a rien a voir avec un effet Doppler. D'ailleurs cette perte d'énergie n'est pas limitée aux photons, les corps matériels perdent également de l'energie (leur mouvement propre, indépendant de l'expansion, diminue).
Cette perte d'énergie est plutôt analogue à la perte d'énergie d'un gaz qui se détend adiabatiquement ( la vitesse propre erratique des molécules de gaz, qui caracterise sa température , donc son énergie locale, diminue: il se refroidit, l'univers aussi)

[inviteb276d5b4]

Je crois que la question a déja été posée mais je reitère alors.
Puisque l'énergie ne se conserve pas dans un univers en expansion, ce qui semble être un fait avéré, où va ou à qui est transmise cette énergie perdue ?

[invite88ef51f0]

Je crois que la question a déja été posée

Je crois que la réponse a déjà été donnée. Messages 52, 59.

J'en ai marre de me répèter.

[obi76]

Je pense que tu l'as pas écris assez gros....

[obi76]

L'analogie de Coincoin sur les age est parfaite.

Même question = même réponse.....

[inviteb276d5b4]

Je crois que la réponse a déjà été donnée. Messages 52, 59.
J'en ai marre de me répèter.

Oups désolé, excuse moi.

La lumière pert de l'énergie au sens où l'énergie comprise dans un covolume diminue avec l'expansion.

Dans ce sens, qu'est-ce qui permet de dire "l'énergie comprise dans un covolume diminue avec l'expansion" plutôt que "la diminution d'énergie d'un covolume crée l'expansion" ?
Ce qui vu comme ça entraine un transfert et une conservation d'énergie. Ce qui veut dire aussi qu'il n'y a pas d'espace-temps avec quelque chose dedans mais de la "matière-espace-temps" (le terme "matière" englobant ici les dualités onde-corpuscule et réel-virtuel et décrit ce qui est de nature phénoménologique).

[invite88ef51f0]

Dans ce sens, qu'est-ce qui permet de dire "l'énergie comprise dans un covolume diminue avec l'expansion" plutôt que "la diminution d'énergie d'un covolume crée l'expansion" ?

La quantité de rayonnement, de matière et d'énergie noire influe sur l'expansion, mais ça n'empêche pas que l'expansion agisse aussi sur eux.

Ce qui vu comme ça entraine un transfert et une conservation d'énergie.

Non. Il n'y a pas d'énergie associée à l'expansion de l'espace. De toute façon, il ne faut pas s'accrocher à la conservation d'énergie qui n'a vraiment aucune raison d'être dans un univers en expansion (alors que dans un univers statique, c'est un principe fort).

Ce qui veut dire aussi qu'il n'y a pas d'espace-temps avec quelque chose dedans mais de la "matière-espace-temps"

La matière influe sur l'espace-temps qui influe lui-même sur la matière. Donc tout est lié (mais n'est pas unique pour autant).

[invitea774bcd7]

En milieu fluide, l'énergie nécessaire pour faire avancer un objet est proportionnelle au carré de sa vitesse multiplié par la surface directe ( orthogonale/sens de déplacement ) qui conditionne la résistance à l'avancement. E=KV2

Si tu dis que K est une surface, ce n'est pas homogène…