Relativité de l'espace temps

[invite85dfba75]

Bonjour,

A proximité d'un astre massif, l'espace temps se dilate si j'ai bien compris ? Alors dans ces conditions le temps et l'espace de Plank sont-ils variables ? En fait j'ai du mal a conceptualiser ce phenomene . Si je met un metre etalon a proximité d'un troue noir que ce passe t'il ? Mon metre s'alonge logiquement, de mon refrenciel , mais alors pourquoi la matiere parrait si dense dans un trou noir ? Merci de m'apporté un eclairage sur la question . Aussi j'imagine qu'a proximité d'un trou noir l'attraction gravitationelle est telle qu'il faut peu temps pour etre aspiré , mais pourtant si l'espace temps se dilate a proximité cela devrait ralentir le mouvement des objets aspirés au prorata de la distance du centre du trou noir ?

Aussi autre question, puisque la science a decouvert ce phenomene de ralativité, pourquoi il ne suffit pas a expliquer l'expension de l'univers ?

Encore une question, peut on imaginer une limite a la dilatation du temps qui aurait comme consequence l'arret du temps ?

Merci pour vos eventuelles reponses .
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[invitecbd42727]

Bonjour,
A proximité d'un trou noir, tout est différent, ton metre que tu as deposé pres d'un trou noir est constitué lui meme d'"espace" il va donc se dilater mais ceci jusqu'a ce qu'il pénetre dans le trou noir, d'ou il ne pourra jamais resortir. En effet pour sortir de l'atmosphere terrestre, il faut une vitesse d'environ 11200 Km/s , cette "vitesse de liberation" est due a l'attraction gravitationnelle associée a la masse de la terre, un trou noir par definition est noir, ceci veut dire que pas meme un photon ne peut en sortir, sachant qu'un photon se deplace a la vitesse de la lumiere, vitesse qui n'est pas dépassable, rien ne peut sortir d'un trou noir. La masse d'un astre joue un role dans l'atraction gravitationnelle, mais le plus important est surtout la densité: un trou noir est si dense que pr comparaison si on voulait faire un trou noir avec la masse que constitue la planete terre, il faudrait l'enfermer entierement dans une sphere de 3 mm de rayon, pour le soleil ce rayon est de 3 Km, ce rayon est le rayon de Shardshild, il definit l'horizon du trou noir, horizon au dela duquel rien ne peut sortir, le PNR en somme!
Si on tombe de plus en plus vite dans un trou noir(le mouvement des objets n'est pas ralenti mais bel et bien accéléré), c'est parce que plus on s'approche du trou noir et plus on s'approche de quelque chose d'hyper dense, donc on arrive dans une "piscine" d'ondes gravitationnelle, il y en a de plus en plus! donc ca t'attire plus vite plus vite plus vite! Exemple: si tu prends une nappe(en toile hydrophobe) bien tendue avec une boule de bowling dessus et que tu poses une goutte d'eau en haut de la descente, tu verras que la goutte d'eau va de plus en pus vite vers le trou noir représenté par la boule de bowling, maintenant su tu film tres tres vite et que tu reregardes au ralenti, tu verras que la goutte d'eau s'est déformée, elle s'est allongée pendant son trajet, tu vas me dire que c'est tout a fait normal, donc pourquoi ne pas dire que dans un trou noir, c'est aussi tout a fait normal?
Pour ce qui est de l'expansion de l'univers, Einstein avait rajouté une constante G dans ses equations pour rendre compte d'un univers statique, il ne pouvait pas concevoir un univers en mouvement, ca le rendait dingue! Mais qd on s'est rendu compte qu'une mysterieuse energie sombre l'emportait sur l'atraction gravitationnelle, on a aussitot retirer la constante cosmologique d'Einstein de ses equations, cela prouve que la theorie de la relativité généralisée d'Einstein a ses limites, je t'engage a commencer a chercher d'où vient cette energie sombre!
Pour répondre a ta derniere question, l'arret du temps est finalement un phénomene très courant dans notre vie, en effet du point de vue du photon, le temps est arrêté!
Mais dans les trous noirs, plus on va vers le centre et plus le temps ralenti, on arrive un moment a une singularité, ou il fait hyper dense, et ou le temps est a l'arret; pour toi ca changerait rien tu aurais toujours l'impression que le temps s'ecoule normalement(supposons que tu n'ais pas été désintégré avant d'arriver au milieu du trou noir) mais nous qui te regardions plonger nous verrions une image de toi pendant des siecles: l'image de toi au rayon de schwardshild!

G spere ne pas avoir été trop brouillon et avoir réussi a répondre a tes questions, sinon je te conseille un auteur: Brian Green qui te fera decouvrir tout ca mieux que moi et qui t'apprendras beaucoup d'autres choses!

[invite85dfba75]

Salut meriadec17 ,

Merci pour la reponse .

l'arret du temps est finalement un phénomene très courant dans notre vie, en effet du point de vue du photon, le temps est arrêté!

Là je comprend pas ce que tu veux dire

Pour le temps et l'espace de Planck eux aussi sont relatifs ? Si mon mètre etalon se dilate a proximité d'un astre supermassif (a l'exterieur du rayon de Schwarzschild ) la distance indivisible reste constante oubien elle est alongée ?

Sinon autre chose me turlupine , d'apres ce que j'ai pu decouvrir dans la litterature scientifique , il y a une lois qui nous dit grosso modo que plus les gallaxies sont distantes, plus l'expansion s'accelere . Alors pourrait on imaginer qu'un photon n'arrive jamais a franchir la distance qui le separe de deux gallaxie tres elloignés ?

[invite8c514936]

Alors pourrait on imaginer qu'un photon n'arrive jamais a franchir la distance qui le separe de deux gallaxie tres elloignés ?

En effet, ça arrive ! ça s'appelle l'horizon cosmologique, et tout ce qui nous en est plus éloigné nous est invisible !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite85dfba75]

Ok merci Deep !

Alors pouquoi les scientifiques s'interogent sur la masse manquante de l'univers ? Plus la temps passe moins l'univers est observable non ?

[invite8c514936]

Le problème de la "masse manquante" se pose ici, déjà dans notre galaxies et ses voisines, pas aux confins de l'Univers observable ! En gros, la limite de l'Univers observable est à quelques dizaines de milliards d'années-lumière, alors que l'on a besoin de matière noire dans les quelques dizaines ou centaines d'années-lumière autour de nous (soit 10 000 fois plus près).

[Garion]

Oui, mais la masse manquante fait partie de notre univers visible. On peut détecter sa gravité à l'échelle des galaxie, mais comme elle ne rayonne pas et qu'elle interagit très peu (à priori) avec la matière connue, on ne sait pas encore ce que c'est.

EDIT : Zut grillé par deep...

[invite85dfba75]

EDIT : Zut grillé par deep...

Vos explications sont complementaires
Merci pour cet eclaircissement .

Sinon j'ai toujours pas de reponse pour la question du temps et de l'espace de Planck ... relatif ou constant ?

[invite9c9b9968]

Salut Rhedae,

Ces grandeurs sont construites à partir de constantes fondamentales, donc ne varient pas en changeant de référentiel ni au cours du temps (à moins que ces constantes ne soient pas constantes, mais pour l'instant ce n'est pas à l'ordre du jour)

[invite85dfba75]

Salut Gwyddon,

Alors ca ca me pose des gros problemes de comprehension . Si un objet spherique a pour diametre la longeur de Planck multipliée par 1 million, theoriquement je ne peux que le casser en 1 million de morceau et pas plus. MAis si je l'approche d'un astre supermassif et qu'il se dilate il devient alors divisible en plus d'un million de morceaux puisque la longueur de Plank est constante ? Ce qui voudrait dire que si on reproduisait les conditions qui regnent pres de l'horyzon d'un trou noir on pourrait "violer" la loi de Planck ?

[invite8c514936]

on pourrait "violer" la loi de Planck

C'est quoi cette "loi de Planck" ?

En tout cas, la longueur de Planck n'est pas du tout une longueur en dessous de laquelle on ne peut plus casser les choses !! C'est la taille à laquelle il devient nécessaire de considérer de la physique qu isoit à la fois relativiste (au sens relativité générale) et quantique.

[invite85dfba75]

Salut ,

" .... la longueur de Planck serait, dans l'état actuel de la physique, la longueur minimale qu'il soit possible de mesurer de façon significative."

Alors il est impossible de mesuer un objet dans le domaine quantique ?

"Dans la théorie des supercordes, la longueur de Planck joue un rôle fondamental. Celle-ci est définie comme étant le diamètre minimal d'une corde. Le corollaire le plus important de ce postulat est que rien de longueur inférieure à la longueur de Planck n'a de sens physique. "

Source wiki


Enfin bref meme si mon exemple est maladroit , cela ne repond pas pour autant a mon interogation . Je vais reformuler autrement :

Si un atome ou une particule se dilate a l'extreme a proximité d'un astre supermassif conservera t'il ses propietés quantiques?

[invite8c514936]

Si un atome ou une particule se dilate a l'extreme a proximité d'un astre supermassif conservera t'il ses propietés quantiques?

oui, en fait si le trou noir est suffisamment gros, l'atome ne ressentira rien de spécial en traversant l'horizon !

sinon pour la source wiki, elle ne dit pas ce que tu lui faisais dire plus haut.

[invite85dfba75]

oui, en fait si le trou noir est suffisamment gros, l'atome ne ressentira rien de spécial en traversant l'horizon !

sinon pour la source wiki, elle ne dit pas ce que tu lui faisais dire plus haut.

Re ,

Alors finalement le domaine quantique est pas vraiment une question de taille d'un objet physique ? On peut pas dire en dessous d'une certaine mesure on est dans le domaine quantique ? C'est ce que j'en conclu puisqu' un objet quantique peut se dilater sans perdre ses proprietés quantiques .. En fait le domaine quantique serait definit plutot en fonction de la nature des objets .

Sinon oui effectivement tu as raison , je pensai que parce que la longueur de planck etait la plus petite taille mesurable aucun objet ne pouvait etre inferieur a cette taille . J'ai lu que pour des valeurs inférieures, l'espace devient une mousse quantique , je me demande bien ce que ca peut vouloir dire .

C'est la taille à laquelle il devient nécessaire de considérer de la physique qui soit à la fois relativiste (au sens relativité générale) et quantique.

Je comprend pas ce que tu veux dire . Cela voudrait dire qu'au dela de cette tailles les objets n'obeiraient ni aux lois quantiques , ni au lois classiques, mais aux deux simultanéement ? Ca me parrait totalement impossible , et comment verifier cela si il est impossible de faire des mesures ?

[invitecbd42727]

Bonsoir rheadae,
Je m'explique, Qd je dis que du point de vue du photon le temps est arrêté, je ne te cache pas que je trouve ca d'une logique implacable, en effet, le photon par definition, se deplace a la vitesse de la lumiere, or on sait que toute chose qui se deplace a la vitesse de la lumiere c voit son temps se ralentir, par exemple si un vaisseau fonce a 99,99999 pcent de c alors il va falloir attendre tres tres longtemps avant de l voir revenir(exemple du vaisseaux qui part pour dix ans dans l'espace et qui revient 20000 ans apres sur terre alors que de son point de vue le voyage n'a durer que 10 ans), par extension logique, un photon vit indefiniment, est immortel est invariant jusqu'a ce qu'il soit absorber par la matiere. Peux tu imaginer un photon a l'arrêt? NON car il s'éteindrait tout de suite, sa vie s'arrêterait, il n'est "vivant" que s'il bouge! Autre exemple, les accelerateurs de particules servent a faire quoi? a allonger la vie de certaines particules dont la durée de vie est d'une fraction de fraction de seconde en les faisoant se deplacer tres tres vite! Pourquoi certaines particules venant du soleil et ayant theoriquement une durée de vie de quelques milliardiemes de secondes sont elles detectables sur terre, alors que la vitesse maximale et indepassable est la vitesse de la lumiere et que cette derniere mais 8 minutes a nous arriver? Parce que la vitesse des particules "leur donne de la vie" leur temps ralentie! C'est pourquoi je dis que du point de vue des photons le temps est arrêté!
Tu as soulevé une autre question interressante, pourquoi un objet qui fait mille fois la longueurs de planck n'est pas decoupable en plus de mille objets a proximité d'un trou noir alors que l'espace est censé se dilater? Tout simplement parce que l'espace se dilate! mais pas l'objet! l'objet est constitué d'espace, l'espace, c'eest l'objet, la longueur de planck reste la longueur de planck qu'elles soit pres d'un trou noir ou pas, si cet objet se dilate, c'est parce que l'espace qui constitue cet objet se dilate, donc si on met une regle a coté de l'objet en dilatation, cette regle donnera toujours la meme longueur a l'objet, car elle va se dilater aussi!
Voila n'hesite pas si tu as d'autres questions, je me ferait un plaisir d'essayer d'y répondre, et sirtout qi vous n'êtes pas d'accord avec moi faites moi signe!

[invite85dfba75]

Salut meriadec17,

En effet ton explication sur le photon est d'une logique implacable !

Vraiment exelent, merci bien ... Moi j'aurai eu plutot tendance a dire que puisqu'il est en mouvement il est forcement "temporel" de son point de vu. J'avait en effet lu le paradoxe des jumeaux , mais expliqué avec un photon c'est a mon sens beaucoups plus pertinent et amusant !

Autrement je suis moin convaicu pour ton explication de la dilatation de l'espace . Car en effet mon mètre etalon se dilatera, et cela me fait dire que mon metre etalon n'est plus mon metre etalon dans sa difinition meme. J'aurai du mal a mesurer un objet avec un elastique gradué ! Si je sui ton raisonnement la longueur de planck est variable de mon point de vu de terrien , mais constante du point de vu de mon metre etalon "dilaté".

[BioBen]

Alors finalement le domaine quantique est pas vraiment une question de taille d'un objet physique ? On peut pas dire en dessous d'une certaine mesure on est dans le domaine quantique?

Non pas exactement.
C'est souvent ce qu'on dit dans les bouquins de vulgarisation, la raison étant que pour tout ce qui est microscopique il faut utiliser la MQ (donc ca permet de vulgarsier simplement la MQ : tout ce qui est petit).
En fait pas mal de phénomènes macroscopiques ne s'éxpliquent que grace à la MQ : supraconduction, superfluidité, étoile à neutron,... par exemple.

Je t'invite à feuilleter le livre "MQ : Rudiments" de Levy-Leblond et Balibar. Il est discuté le domaine de la MQ. La technique qu'ils utilisent pour determiner si tel ou tel problème nécessite de faire appel à la MQ est asez simple : combiner les paramètres du problème pour former une quantité homogène à une action (M*L²/T) et la comparer à h (la constante de planck). Si la quantité est largement superieur à h, alors pas besoin de la MQ. si il est de l'ordre de grandeur ou plus petit que h, alors il faut la MQ.
Par exemple la superfluidité de l'hélium :
T~2K ; M=6.7*10^-27kg ; rho=1.46*10^-2 kg/m^3
en combinant tout ca avec la constante de boltzman on obtient une action A~1.7h donc il faut la MQ (mes h sont en fait des hbar mais bon, po grave)!

[invite85dfba75]

Salut ,

La technique qu'ils utilisent pour determiner si tel ou tel problème nécessite de faire appel à la MQ est asez simple : combiner les paramètres du problème pour former une quantité homogène à une action (M*L²/T) et la comparer à h (la constante de planck). Si la quantité est largement superieur à h, alors pas besoin de la MQ. si il est de l'ordre de grandeur ou plus petit que h, alors il faut la MQ.

Si tu trouve que "combiner les paramètres du problème pour former une quantité homogène à une action (M*L²/T) et la comparer à h" est quelque chose de simple , alors j'ose meme pas imaginer ce qui te parrait compliqué ! Moi ca me parle pas du tout ..


Sinon pour l'histoire du photon, un truc paradoxal m'est venu a l'esprit par rapport a l'energie . Si j'applique la lois de la relativité a mon photon j'obtien :

E = 0 (la masse du photon est nulle) * C2
E = 0

Donc theoriquement mon photon n'a pas d'energie puisqu 'il ne pèse rien ! Pourtant dans la pratique il existe des centrales solaires ..donc à priori le photon est energetique malgrés sa masse nulle, a moins que sa masse soit pas nulle mais dans ce cas il serait impossible pour lui de se deplacer a la vitesse de la lumiere puisque il lui faudrait une energie infini ! . Bizarre , non ?

Autre chose un peu plus conceptuelle . Imaginons un espace vide infini avec au "milieu" un photon . Est ce que je pourrait dire que le photon a une vitesse en absence de referenciel ?

Sinon pour la question de la dilatation et de mon metre etalon . Puisqu'il y a un un horizon cosmologique , j'en dedui que mon photon a une vitesse constante independament de la fluctuation de l'espace .
Donc pour calculer la longueur de planck ne serait il pas plus judicieu d'exprimer la mesure en années/lumiere ? A ce moment là on pourrait effctivement parlé de constante , puisque qu'apparement la longueur de Planck fluctu si je me réfere a mon metre etalon ?

[invite9c9b9968]

Ahlala.... Tu n'as pas lu suffisamment attentivement les très nombreux posts sur l'énergie du photon..

E=mc² c'est l'énergie de masse d'un corps dans un référentiel où ce corps est au repos. On ne peux pas définir de tel référentiel pour le photon.

La formule complète est E²=p²c²+m²c⁴ et tu vois bien que si m=0, E=pc il n'y a pas de problème

[invite85dfba75]

Salut Gwiddon ,

C'est vrais que je vais pas souvent voir ce qui se passe dans la section physique. C'est beaucoups trop compliqué pour moi .

Autrement que represente "p" dans la formule que tu m'as communiqué ?

Tu dit que E=mc2 est valable pour un objet au repos , c'est a dire un objet qui n'a pas d'acceleration ou de vitesse ?

[invite9c9b9968]

Au repos = vitesse nulle

Sinon p représente l'impulsion, ie *pour un système isolé.

[invite85dfba75]

J'ai encore des petites interogations .
Les pulsars sont des astres qui tournent tres rapidement sur eux meme . Est ce que la lois de la relativité s'applique sur cet objet dont la vitesse n'est pas lineaire? Si c'est le cas alors la surface de l'astre est beaucoups plus jeune que son centre ? . Cela doit etre compliqué pour maintenir un coherence mecanique dans ces conditions , non ? Imaginons que par force d'inertie , une particule se deplace du centre a la surface , elle fairait un voyage dans le passé ?

Je me demande aussi, si comme pour la vitesse, la pression et la temperature ont des limites audela desquelles on arrive a un paradoxe ou a une impossiblité physique ?

[invite85dfba75]

Au repos = vitesse nulle

Oki , merci .. Alors pourquoi introduire une variable C ? Un corps qui n'a pas de vitesse ne peut pas avoir d'acceleration ..

Pour tt corps au repos:
E= M* 0
E = 0

Encore un truc qui m'echappe

[invite88ef51f0]

Un corps qui n'a pas de vitesse ne peut pas avoir d'acceleration ..

Si... Tu peux avoir une vitesse nulle à un instant donné tout en accélérant. De toute façon c est une vitesse.

Alors pourquoi introduire une variable C ?

Parce que c ne représente pas la vitesse de ta particule mais une constante fondamentale de la physique. Si t'es pas content, va demander au Grand Horloger...

[invite9c9b9968]

Oki , merci .. Alors pourquoi introduire une variable C ? Un corps qui n'a pas de vitesse ne peut pas avoir d'acceleration ..

Pour tt corps au repos:
E= M* 0
E = 0

Encore un truc qui m'echappe

Mais pourquoi tu t'obstines à vouloir employer E=mc² alors que je t'ai déjà dit que la formule n'était pas complète ? Et de plus c ne représente pas la vitesse de l'objet dans cette formule

[invité576543]

Oki , merci .. Alors pourquoi introduire une variable C ? Un corps qui n'a pas de vitesse ne peut pas avoir d'acceleration ..

Pour tt corps au repos:
E= M* 0
E = 0

Encore un truc qui m'echappe

Ce qui t'échappe semble être le fait que les notions de "vitesse", "au repos" ou d'accélération sont relatives. Elles ne définissent pas une propriété d'un corps, mais une relation particulière entre un corps et autre chose, le plus simple étant une relation entre deux corps.

C'est, peut-être, trop souvent implicite, mais quand on parle de vitesse on parle TOUJOURS d'une différence de vitesse. Idem pour l'accélération.

Cordialement,

[invite85dfba75]

Salut,

Bon ok, pour C , je croyai c'etait une variable . Je pensai que l'energie etait egale a la vitesse de l'objet multiplié par sa masse . Cela semblait juste dans mon esprit, j'imaginai une balle de tennis . Son energie est relative a sa masse et sa vitesse . Plus je tape fort dans la balle plus elle prend de la vitesse et donc plus son energie augmentait .

Mais pourquoi tu t'obstines à vouloir employer E=mc2 alors que je t'ai déjà dit que la formule n'était pas complète ?

Tu m'as dit :E=mc2 c'est l'énergie de masse d'un corps dans un référentiel où ce corps est au repos.

Si... Tu peux avoir une vitesse nulle à un instant donné tout en accélérant. De toute façon c est une vitesse.

Ouala ! là faudrait developper parce que ca me parrait a priori totalement impossible d'accelerer a vitesse nulle !

[invite9c9b9968]

Ta vision est classique, là on fait de la relativité restreinte

En relativité restreinte la formule de l'énergie cinétique s'écrit où le coefficient qui est le coefficient de Lorentz dépend évidemment de la vitesse du corps.


Pour ta deuxième question, facile : lorsque tu lâche une balle au repos, elle a une accélération non-nulle (c'est g ) mais sa vitesse initiale est bien nulle

[invite85dfba75]

Pour ta deuxième question, facile : lorsque tu lâche une balle au repos, elle a une accélération non-nulle (c'est g ) mais sa vitesse initiale est bien nulle

Escuse moi mais je comprend toujours pas . Ca voudrait dire que ma balle accelere avant de bouger

[invité576543]

Escuse moi mais je comprend toujours pas . Ca voudrait dire que ma balle accelere avant de bouger

Le mot "avant" pose problème. "Commencer de bouger" est une accélération! Si tu acceptes que l'on "commence de bouger" "avant" de "bouger", alors dans tes termes, oui, la balle accélère "avant" de bouger...

Cordialement,