Contraction des distances en Relativité Générale

[invite3f97b78c]

Bonjour
je suis nouveau sur le forum et je vais donc me lancer avec une première question au sujet d'un cas relevant de la Relativité Générale.
Je voulais savoir si l'effet de contraction des distances existe aussi dans un champ de gravitation intense; par exemple un objet reposant à la surface d'une planète extrêmement massive ( pour fixer les idées ). Si je me place en orbite, par rapport à moi, je sais que le temps s'écoule plus lentement à la surface de ce corps, que la longueur d'onde de la lumière émise par la surface augmente, je voulais savoir s'il y avait contraction de la taille des objets qui pourraient être posés dessus.
Je sais qu'il y a des gens très compétents sur ce forum pour qui la réponse sera évidente.
Merci d'avance pour vos réponses
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[invite3f53d719]

Lu, je ne suis pas très competent, mais bon... La présence d'une masse dans l'espace temps déforme ce dernier, et donc en particulier l'espace (donc les longueurs). Une représentation concrète de cette déformation de l'espace est l'effet de marée. Par exemple, imaginons qu'un vaisseau d'approche d'un astre très massif et dense comme un trou noir; lorsqu'il est assez proche, il y a une grande différence entre les forces duent à la pesanteur entre le "bas" du vaisseau et le "haut": le bas est tiré plus fort. Le vaisseau a donc tendance à s'allonger au fur et à mesure.

Eric

[invite0e4ceef6]

tiens, est-ce qu'un observateur regardant un photon sortant d'un champ gravitationel intense auras l'impréssions que celui-ci accélère, puisqu'il doit parcourir des distances plus grande vers la périphélie de ce champs...

[BioBen]

Dans le vide, la vitesse de la lumière est de 300 000 km/s quelque soit le mouvement de la source ou du récepteur, donc je vois aps comment on pourrait voir celui-ci accélérer....
a+
ben

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0e4ceef6]

avec le ralongement de l'unité de distance par une deformation de l'espace... celle-ci parcourant toujours la même distance, mais d'un point de vue extérieur a une vitesse beaucoup plus rapide, la distance etant plus grande...

je sens que c'est faux mais je vois pas ou??

[invite3f97b78c]

Pour Quelzar
Les photons émis par la surface du corps massif se déplacent toujours à la vitesse C, mais comme le corps massif en déformant l'espace temps " s'éloigne" dans la dimension temps d'un , par exemple, un satellite en orbite, c'est la longueur d'onde qui va augmenter comme un "redschift". La déformation s'exprime dans les 4 dimensions.
Comme je l'ai dit dans un autre post, dans le mouvement général dû à l'expansion, tout l'espace et son contenu se déplacent à la vitesse de la lumière dans la dimension temps, les masses un peu moins vite dû à leurs inerties, ce qui explique la déformation de l'espace temps, l'écoulement plus lent de temps, l'étirement des longueurs d'onde et je me pose la question au sujet de la taille des objets reposant sur ces masses.
Pour Eric78
Mais c'est vrai, l'effet de marée est une bonne piste pour essayer de comprendre ce qui peut se passer.

A bientôt

Pascal

[invite0e4ceef6]

ben si j'ai bien compris, tout lumière sortant d'un astre seras comme accelleré par la distortion de l'espace et verras son spectre tendre vers le rouge, en redshift, comme tu le dis...

de fait, comment faire la différence entre ce redshift là et le redshift de l'expension de l'univers, en ce qui concerne les galaxies, et observe se type de redshift sur la lumière des etoiles???

[invite3f97b78c]

En fin de compte,il y a décallage vers le rouge "redshift" de toute lumière émise par la surface d'un corps massif ( étoile ou autres ) car il y a " éloignement" de la surface de ce corps dans la dimension physique temps, en clair ce corps massif s'éloigne de plus en plus dans le temps par rapport à un satellite en orbite par exemple, d'oû allongement de la longueur d'onde de la lumière.
C'est le même "redshift" des galaxies mais là ça se passe dans les dimensions spatiales et temporelle. L'expansion s'effectue dans l'espace physique et dans le temps, elles s'éloignent de nous spatialement et semble évoluer moins vite dans le temps

Pascal

[invite0e4ceef6]

ok, merci pascal pour les précisions

[roll]

Bonjour à tous,

tiens, est-ce qu'un observateur regardant un photon sortant d'un champ gravitationel intense auras l'impréssions que celui-ci accélère, puisqu'il doit parcourir des distances plus grande vers la périphélie de ce champs...

Non:il ralentira à cause du champs de gravitation (qui est une accélération dans le sens contraire du déplacement du photon).

Dans le vide, la vitesse de la lumière est de 300 000 km/s quelque soit le mouvement de la source ou du récepteur, donc je vois aps comment on pourrait voir celui-ci accélérer....

Ca, c' est de la relativité restreinte,mais en relativité générale la vitesse de la lumière varie dans un champs gravitationnel.

[invite8c514936]

en relativité générale la vitesse de la lumière varie dans un champs gravitationnel.

Heu... non, la vitesse de la lumiere est toujours localement la meme pour tout le monde, quel que soit le champ gravitationnel. La distance parcourue en un temps donne peut varier, car les notions de distance et de temps sont affectees par ce champ, mais justement ce qui reste constant c'est la vitesse de la lumiere !

[invite0e4ceef6]

donc, pour un observateur extérieur, si l'espace s'agrandi la vitesse apparente augmente.. et reciproquement...

heu pascal, finalement j'ai re-reflechi a ce que tu as dit... a ma question de savoir comment tu fait pour faire la différence entre ce "redshift" de gravité, et le "redshift" d'éloignement, tu me réponds que c'est parceque les galaxies et les etoiles s'éloignes...
mais cela, c'est ce que tu suposes etre vrai...

parcequ'une si une galaxie et une etoile par leur propre gravitation produise naturellement un redshift, je vois mal comment tu fais pour en plus dire que celle-ci s'eloigne de nous???

[invite3f97b78c]

Bonne question !
Le décalage vers le rouge d'une lumière émise par la surface d'un corps très massif se fait que dans la dimension temps ( par dillatation de l'axe physique du temps ) et de très faible valeur. En effet les satellites en orbite recalent leur horloge de l'ordre de la centaine de ns, ce n'est pas des heures ni des jours, il faudrait je pense des siècles pour voir un décalage substantiel entre une horloge terrestre et l'horloge en orbite ( synchronisée bien sûr au décollage du satellite ), c'est un calcul à faire !!!. Tandis que pour les galaxies le décallage se fait aussi par la dillatation de l'espace physique et là sur des trés grandes distances, ce décallage devient considérable, les longueurs d'ondes vont carrément dans l'infrarouge voir plus bas.
Mais la question est intérressante car en réfléchissant aussi je me suis aperçu que l'expansion générale, ce "redshift", était comme si autour de nous il y avait toute la masse de l'univers qui est de plus en plus importante au fur et à mesure que l'on regarde loin, et qui se comporte comme une gigantesque "surface" hypermassive hors de notre horizon et qui ferait "tomber" toutes les galaxies sur elle.
Par analogie avec le corps massif:
1- le même "redshift",
2- le temps s'écoule moins vite; plus on regarde loin plus on regarde dans le passé,
3- les galaxies "tombent" de plus en plus vite proche de l'horizon,
4-J'irais même dire que cette "surface" est tellement massive que l'horizon peut être perçu comme la surface d'un trou noir.
C'est un raisonnement tout frais, peut être que je me trompe, il serait interressant que d'autres discute à ce sujet.

A Bientôt

Pascal

[invite0e4ceef6]

ce qui semble correspondre a deux problèmes posés... lamasse manquante de l'univers, et l'accélération de l'eloignement des galaxies... (heureuesment que j'y connais rien sinon je le dirais pas )

[invite8c514936]

donc, pour un observateur extérieur, si l'espace s'agrandi la vitesse apparente augmente.. et reciproquement...

C'est pas si simple car le temps lui aussi change. Localement l'espace et le temps sont alteres de telles facon que la vitesse de la lumiere est la meme pour tout le monde.

Maintenant, "pour un observateur exterieur", il faudrait definir de facon propre la vitesse de quelque chose qui se trouve ailleurs, et cette questino est loin d'etre simple en relativite !!

Mais la question est intérressante car en réfléchissant aussi je me suis aperçu que l'expansion générale, ce "redshift", était comme si autour de nous il y avait toute la masse de l'univers qui est de plus en plus importante au fur et à mesure que l'on regarde loin, et qui se comporte comme une gigantesque "surface" hypermassive hors de notre horizon et qui ferait "tomber" toutes les galaxies sur elle.
(...)
C'est un raisonnement tout frais, peut être que je me trompe, il serait interressant que d'autres discute à ce sujet.

OK je me lance...
C'est en effet ce qu'on trouve lorsqu'on applique un petit mdele newtonnien simple vers dans son ensemble. Le probleme qui apparait tout de suite, c'est qu'une galaxie particuliere n'a pas de raison speciale d'etre attiree par la sphere centree sur la Terre, elle est attiree par toutes les galaxies qui l'entourent de la meme facon et elle ne devrait donc pas subir de force...

[invite3f97b78c]

A deep_turtle

Je ne comprend pas bien le sens de ta réponse, peut tu en dire plus

Pascal

[roll]

Heu... non, la vitesse de la lumiere est toujours localement la meme pour tout le monde, quel que soit le champ gravitationnel. La distance parcourue en un temps donne peut varier, car les notions de distance et de temps sont affectees par ce champ, mais justement ce qui reste constant c'est la vitesse de la lumiere !

Excuse moi,mais je crois que j' ai raison.J' ai vu ça dans Bordas Encyclopédie numéro 52 "astronomie".Mais peut être se trompent ils(???)En tout cas,il y a quelque chose que tu dit que je trouve étonnant:

La distance parcourue en un temps donne peut varier [....]mais justement ce qui reste constant c'est la vitesse de la lumiere !

Si la distance en un temps donné peut varier,la vitesse de la lumière change.soit:
c=d/t dans un référentiel et que la distance en un temps donné peut varier cela veut dire:c'=d'/t puisse que tu ne change pas le temps,tu dit "en un temps donné"??? Ou alors je joue sur les mots...?

[invite8c514936]

OK, pour Pascal57 : tu proposes une interpretation du redshift cosmologique d'une galaxie lointaine comme provenant de l'action gravitationnelle d'un corps massif. on pourrait supposer que ce corps massif c'est ce qui entoure la galaxie en question, c'est-a-dire l'Univers. Ca revient en gros a calculer le potentiel newtonien du a la gravitation de l'ensemble de l'Univers, au point ou se trouve la galaxie en question, non ? Or toutes les galaxies sont entourees du meme Univers et donc devraient avoir le meme redshift, ce qui n'est pas le cas.

J'ai l'impression que toi tu supposes plutot que le corps massif c'est la masse contenue dans une sphere centree sur la Terre et allant jusqu'a la galaxie en question, ce qui dans ce cas certes donne un redshift qui augmente avec la distance mais il faut alors expliquer pourquoi seule cette masse centree sur la Terre serait responsable du redshift, c'est tres bizarre a priori...

Ceci dit, dis-moi si je suis a cote de la plaque, c'est tres possible !

[invite8c514936]

La distance parcourue en un temps donne peut varier [....]mais justement ce qui reste constant c'est la vitesse de la lumiere !

Si la distance en un temps donné peut varier,la vitesse de la lumière change.soit:
c=d/t dans un référentiel et que la distance en un temps donné peut varier cela veut dire:c'=d'/t puisse que tu ne change pas le temps,tu dit "en un temps donné"??? Ou alors je joue sur les mots...?

Les mots sont importants en effet... j'aurais du ecrire "en un temps donne pour un observateur exterieur". Pour quelqu'un qui fait des mesures la ou il se trouve (encore un fois c'est la seule facon propre de faire), la lumiere va toujours a la meme vitesse.

Excuse moi,mais je crois que j' ai raison.J' ai vu ça dans Bordas Encyclopédie numéro 52 "astronomie".Mais peut être se trompent ils(???)

Je serais tres curieux de savoir comment ils formulent ca ! Ceci dit j'insiste bien sur le fait que c'est localement que la vitesse est bien definie en relativite generale, de toutes facons ! La vitesse de quelque chose par rapport a autre chose qui se trouve ailleurs (la je m'autocongratule pour tant de precision dans le vocabulaire... )est une notion ambigue en RG.

[invite3f97b78c]

Salut Deep_turtle

Ce que je voulais dire c'est qu'en réfléchissant sur le champ de gravité autour d'un corps massif, je me suis rendu compte que je pouvais supposer, par exemple autour de nous, que toute la matière et l'énergie de l'univers réel, pas juste celui que l'on peut voir, pouvait de façon abstraite être considéré comme une "surface hypermassive" qui tapisserait notre "ciel ou horizon" à 360° tout autour de nous comme si nous étions à l'intérieur d'une cavité sphérique centré sur nous. Ceci est valable pour nous, mais par principe de relativité, on peut faire cette expérience n'importe oû dans l'univers, tout point fait l'affaire pour cette expérience. Ainsi je peux considérer que les galaxies tout autour de nous "tombent" vers cette "surface hypermassive" de plus en plus vite d'oû le "redshift", plus on va vers cette "surface" moins le temps s'écoule vite au limite de l'univers observable, il y a presque ~15Ma de retard, et je vais jusqu' à considérer que cette "surface" abstraite et hors de notre horizon observable et peut être vu comme la surface d' un trou noir !!! un trou noir contorsionné qui nous entourerait, ce qui ne serait pas étonnant, il y a toute la masse considérable de l'univers derrière.

J'étais peut être un peu long, j'ai essayé d'être le plus clair possible.
Excuse moi d'avoir répondu un peu tard, je n'ai pas toujours accès à ma machine.
J'ajouterais que je prends plaisir à communiquer toi et d'autre sur ce forum car je suis tout seul dans mon coin à méditer sur ces choses là, peu de gens s'intérresse à cela.

A Bientôt

Pascal

[invite8c514936]

J'ajouterais que je prends plaisir à communiquer toi et d'autre sur ce forum car je suis tout seul dans mon coin à méditer sur ces choses là, peu de gens s'intérresse à cela.

Ben merci c'est tres gentil de dire ca... Je pense que tu es tombe sur le bon endroit pour trouver des gens prets a discuter de ce genre de sujet !!

Sinon OK, je crois que je comprends ce que tu veux dire, et c'est en effet un point de vue interessant... Je ne vois pas bien encore comment plusieurs observateurs situes sur des galaxies tres eloignees pourraient etre d'accord sur la "surface" dont tu parles. Si la surface spherique a une existence objective, elle n'a qu'un centre et ce n'est pas tres conforme au principe cosmologique...

[invite3f97b78c]

Non je pense que des observateurs ailleurs verraient chacun leur "surface", dans un cas extrème on peut supposer qu'il y a un observateur à une distance astronomique hors de notre univers observable qui observerait " sa surface" oû notre galaxie serait intégré dedans noyée dans la masse de l'univers qui formerait leur "surface" abstraite, cette "surface" n'a pas de réalité en soi elle est le résultat du comportement de toute la masse de l'univers l'on peut considérer comme homogène autour d'un point quelconque, c'est comme un expérience de pensée.
Je suis en train de creuser un peu la question ! J'avoue que cela ne me lâche plus l'esprit.

Pascal

[mtheory]

Je suis en train de creuser un peu la question ! J'avoue que cela ne me lâche plus l'esprit.

Pascal

Salut Pascal 57,je pense que tu as en tête la théorie du potentiel électrostatique (Gauss,images,charges fictives dans les diélectriques etc...) mais appliquée à la gravitation ?

[invite3f97b78c]

Salut Mtheory
C'est vrai qu'il y a des analogies avec la théorie des potentiels électrostatiques, mais c'est plus dans une vision géométrique que j'essaie de réfléchir.
A vrai dire, il y a déjà un petit moment que j'essaie d'imaginer comment on pourrait voir les choses dans un monde hypersphérique, habitant à la surface d'une hypersphère.
Il y a les notions de méridien, d'équateur, et d'antipode.
Je pense que l'univers a cette forme géométrique avec un rayon de courbure tellement grand, qu'il nous paraît plat sur des grandes distances, ( prendre le cas d'une bactérie flottant sur l'océan et qui essaie de mesurer et voir le rayon de courbure de la terre ).
Sur cette hypersphère, un point particulier, nous par exemple, aurions tout la masse de l'univers autour de nous et pourrions considérer qu'elle pourrait virtuellement être concentrée à notre antipode qui lui s'étale sur toute la voute céleste autour de nous ( géométrie de l'hypersphère ), bien sûr à tout point de cette hypersphère existe un antipode oû l'on peut faire le même résonnement, c'est un expérience de pensée !
J'essaie d'avoir une vision des choses de façon originale pour pouvoir aller plus loin dans la réflexion.
C'est par une vision précise d'une hypersphère que j'arrive à de bons résultat de compréhension.

A bientôt

Pascal

[invite0dd4f252]

Je ne fais que passer , je ne suis pas suffisamment compétent pour discuter cosmologie et relativité générale.
Ceci dit j'ai lu tes posts et , si je peux me permettre , j'ai été frappé par le fait que tu essaies d'avoir une vision de l'Univers en imaginant des géométries plus ou moins contorsionnées.
Encore une fois je ne me permettrais pas de discuter une seconde le résultat de tes cogitations , j'ai trop de respect pour les gens qui essaient de comprendre les choses dans ce domaine.
Mais il me semble que la compréhension de notre Univers , au sens large du terme, dépend en grande partie de l'utilisation des mathématiques qui permettent sans qu'on ait besoin de se représenter les choses, d'envisager des univers à n+1 dimensions.
C'est vrai que cela peut paraître frustrant mais je ne vois pas d'autre moyen pour progresser.
J'arrêtes là de vous embêter.

[roll]

Je serais tres curieux de savoir comment ils formulent ca !

Ils faisaient une comparaison entre la relativité restreinte et générale:
relativité restreinte:
la vitesse de la lumière est constante pour tout les référentiels.
relativité générale:
la vitesse de la lumière n' est pas constante:elle varie dans un champs de gravitation.

[BioBen]

Salut,
Ok donc pour clarfiier ce que j'avais dis est correcte : la vitesse de la lumière dans le vide est un constante et elle vaut c. Elle n'accélére donc pas en présence de champs gravitationnel, par contre son redshift varie.
C'est ca ?
a+
ben

[invite8c514936]

Alors BioBen, pour etre tout a fait precis, c'est presque ça... En fait, le décalage vers le rouge dépend aussi de l'observateur, pas seulement du champ gravitationnel. Ce qu'on veut souvent dire quand on dit qu'un champ gravitationnel induit un redshift, c'est que si un émetteur est fixe par rapport à une source de champ gravitationnel (ce n'est donc pas un repère inertiel), un observateur lui aussi fixe par rapport à cette source (pas dans un repère inertiel non plus) verra la lumière lui arriver avec une longueur d'onde décalée.

C'est toujours un peu lourd de dire les choses précisément, mais en relativité générale il faut être particulièrement précis pour savoir de quoi on parle !

[BioBen]

C'est toujours un peu lourd de dire les choses précisément, mais en relativité générale il faut être particulièrement précis pour savoir de quoi on parle !

Oui, je comprends. Tu as bien fait de tout préciser, tu sais moi et la relatvité gnérale, ca fait vraiment 2 (pour le moment, je compte bien m'y mettre mais beaucoup de notions mathématiques sont encore hors de portée (niveau 1ère année de Licence) )
J'ai participé à ce fil de discussion parce que lire que la lumière pouvait accélérer dans un champ gravitationnel, ca contredisait tout ce que j'avais vu jusqu'alors (en relativité restreinte).
Merci encore
a+
ben

[invite1df146af]

Salut!
J'ai deux questions:
Tout d'abord est-ce que lorsque la vitesse de la lumiere diminue lorsqu'elle est issue d'une etoile en train de former un trou noir ?? En fait, avant d'atteindre le momment ou l'attraction sera telle que les photons serons "prisonniers" il existe un moment ou la vitesse diminue ou alors la célérité reste constante a 3.10^5 km/s ?? (j'espere qu'on m'a compri lol)
Et ensuite, le décallage dans le rouge ou red shift ca aurait pas un rapport avec l'effet doppler et le fait que l'emmetteur soit en mouvement???

Je me plante surement mais j'aimerai avoir des réponses de gens bien calés merci beaucoup!