Pourquoi la lumière a t'elle une vitesse finie?

[invite3cb2ea45]

Bonjour à tous,
Je comprend tout d'abord que pour certains la réponse à cette question est d'une simplicité incroyable (pour moi aussi, avant que je ne me pause cette question!) et même que c'est une question d'une bêtise qui dépasse l'imagination!
Je m'explique : je sais que la vitesse de la lumière est finie (environ 300000 km/s).
Et je sais aussi qu'aucun objet ne peut atteindre cette vitesse, pour quelle raison? parce que, pour "élever" un objet à la vitesse de la lumière, il faudrait une quantité d'énergie infinie (liée à sa masse, plus sa vitesse est grande, plus sa masse est élevée, plus il faut d'énergie pour augmenter sa vitesse).
Voilà ce qui me tracasse : puisque la lumière n'a pas de masse, pourquoi ne pourrait on pas "augmenter" la vitesse de la lumière? en effet, sa masse étant nulle, nous n'avons pas besoins de beaucoup d'énergie... (si la masse égale 0, alors peut importe la quantité d'énergie nécessaire, puisque une masse nulle multipliée par n'importe quel nombre reste nulle).
Voilà, si j'ai mal compris les principes que je cites, faites le moi remarquer. Je ne suis qu'un débutant, alors excusez moi encore, si cette question est "réellement" absurde...
-----

[f6bes]

Voilà ce qui me tracasse : puisque la lumière n'a pas de masse, pourquoi ne pourrait on pas "augmenter" la vitesse de la lumière? en effet, sa masse étant nulle, nous n'avons pas besoins de beaucoup d'énergie...

Bsr à toi,
Ben tout simplement que c'est pa TOI (nous) qui décide de la vitesse de la "lumiére". !
C'est SA vitesse, c'est ainsi !
Tu ne feras pas arriver PLUS vite la lumiére des étoiles, ou autres !

A+

[invite7ce6aa19]

Bonjour à tous,
Je comprend tout d'abord que pour certains la réponse à cette question est d'une simplicité incroyable (pour moi aussi, avant que je ne me pause cette question!) et même que c'est une question d'une bêtise qui dépasse l'imagination!
Je m'explique : je sais que la vitesse de la lumière est finie (environ 300000 km/s).
Et je sais aussi qu'aucun objet ne peut atteindre cette vitesse, pour quelle raison? parce que, pour "élever" un objet à la vitesse de la lumière, il faudrait une quantité d'énergie infinie (liée à sa masse, plus sa vitesse est grande, plus sa masse est élevée, plus il faut d'énergie pour augmenter sa vitesse).
Voilà ce qui me tracasse : puisque la lumière n'a pas de masse, pourquoi ne pourrait on pas "augmenter" la vitesse de la lumière? en effet, sa masse étant nulle, nous n'avons pas besoins de beaucoup d'énergie... (si la masse égale 0, alors peut importe la quantité d'énergie nécessaire, puisque une masse nulle multipliée par n'importe quel nombre reste nulle).
Voilà, si j'ai mal compris les principes que je cites, faites le moi remarquer. Je ne suis qu'un débutant, alors excusez moi encore, si cette question est "réellement" absurde...

La réponse est simple mais la compréhension demande à rentrer dans la RR.

Une particule de masse nulle se déplace à la vitesse c et il est impossible de modifier sa vitesse. Cela correspond au résultat expérimental qui constate que la lumière se déplace à la vitesse c dans tous les référentiels inertiels.

[invite3cb2ea45]

Oui, je comprend bien, mais comment se fait-il, que la lumière émise par les étoiles et celle émise par une lampe aient la même vitesse (alors que l'énergie dégagée par l'étoile est largement plus élevée que celle dégagée par la lampe)??

[A voir en vidéo sur Futura]

[bb98]

Il y a une vitesse maximale dans notre conception de l'Univers pour une raison "géométrique" de même nature que nous ne pouvons faire le tour de la Terre en moins de 40 000 km
La lumière, elle, suit ce qu'on appelle une géodésique d'espace temps : elle va..au plus court, comme Tabarly quand il faisait le tour de la Terre en bateau

[invite3cb2ea45]

Je ne comprend pas bien les termes "elle va..au plus court" ...
Désolé...!!

[invite3cb2ea45]

Aussi, je comprend bien qu'il y ait une valeur minimale (40000km pour faire le tour de la terre), mais j'ai du mal à comprendre pour la valeur maximale... (rien ne nous empêche de faire 41000km pour faire le tour de la terre)

[invitebd2b1648]

C'est les géodésiques, la lumière prend le chemin le plus court !

PS : çà parait contre-intuitif à cause des courbures et pourtant ...

[invite3cb2ea45]

Ahh!!! C'est bon, j'ai compris (je suis allé voir ce qu'étaient exactement les géodésiques)!! Merci beaucoup pour vos réponses!

[bb98]

La nature est "économe"...du moins telle qu'on la comprend
La lumière prend un chemin minimum : chercher "principe de Fermat" dans une encyclopédie
Le "tour de la Terre" que j'ai pris comme exemple était :
1- pour rester dans un univers à 3 dimensions ( notre univers en aurait plus, et il devient alors très difficile de faire un dessin )
2- le "chemin minimal" pour en faire le tour est bien de 40 000 km

[invitee974e0e3]

Je détère un peu le sujet, mais j'ai également une question.

Pourquoi la lumière a t-elle une vitesse??
Lorsque j'allume ma lampe, pourquoi les photons se déplacent-ils?

[invite02ff802c]

Quand tu as des questions à poser tu as plutôt intérêt à créer un nouveau topic pour lui donner une meilleure visibilité.

Ma réponse à tes questions sera : « Circulez, ya rien à voir ! »
Pour quelle raison la lumière a-t-elle une vitesse, les particules ont-elles une masse, interagissent-elles entre elles, etc. ? Il n’y a pas de raison, c’est comme ça.
Tous ces paramètres fondamentaux sont apparemment arbitraires. Si la lumière ne se déplaçait pas, ce ne serait pas la lumière, si les particules n’avaient pas de masses elles ne seraient pas des particules massives, etc.
On n’a donc aucune réponse ni sur les causes premières (ce qui a fait que c’est comme ça), ni sur les causes finales (pour quels buts c’est comme ça), ni même sur la vraie cohérence du système. C’est sans doute, dans l’histoire des sciences, ce qui a rendu si ardue la découverte des lois de la nature puisque par défaut on a tendance à poser ces questions-là et ce sont justement celles auxquelles on ne peut pas trouver de réponse.

Il faut donc apprendre comment la nature fonctionne sans comprendre pourquoi elle fonctionne comme ça, mais c'est assez passionnant pour occuper les longues soirées d'hiver au coin du feu.

ND

[invitee6f0086a]

Qui c’est, peut-être qu’un jour on saura pourquoi c = 299 792 458 m/s, car on aura déterminé un indice de réfraction du vide spatial, et on le considèrera comme un « milieu » tout comme l’eau ou le verre. Après tout, on découvre de plus en plus que le vide n’est pas si vide que ça, et même qu’il englobe des tonnes de matière noire et énergie sombre, si ça ne s’appelle pas un « milieu » !?

Mais alors quelle serait la limite de c ? Je dirais une vitesse infinie dans le néant !

C’est sûr que ce ne sera pas facile à expérimenter.

[maxwellien]

Bonjour,

lumière prend un chemin minimum

La lumière empunte une trajectoire qui rend sont temps de parcours extremum

[inviteef29ac47]

Pour faire simple, plus un corps se déplace vite, plus le temps ralenti. C'est la théorie des jumeaux dont un voyage dans un vaisseau à grande vitesse. Il vieilli moins vite que son frère resté sur Terre. Et bien, il se trouve que le temps se fige totalement pour un sujet qui se déplace à la vitesse de la lumière. Et comme il est impossible que le temps se contracte davantage, cette vitesse est la vitesse maximum possible.
Les photons n'ayant pas de masse, il atteignent cette vitesse maximum da,s le vide absolu.
On peut même prévoir qu'il n'est pas possible d'envoyer une information plus vite que C.

[inviteb6b93040]

Et quand un photon traverse un milieu qui le ralenti il vieilli plus vite pour nous au point que quand il rencontre un objet qui l’arrête il meurt ?
vie et mort d'un photon

[Garion]

Et quand un photon traverse un milieu qui le ralenti il vieilli plus vite pour nous au point que quand il rencontre un objet qui l’arrête il meurt ?
vie et mort d'un photon

Non, un photon ne vieillit pas quand il traverse un milieu. Il est juste absorbé puis réémis, c'est ça qui lui fait perdre du temps.

[inviteb6b93040]

Merci, je pensais que c'était seulement quand le milieu était diffusant.
Mais dans l'eau ?
La réémission devrais se faire dans tout les sens donc ça diffuserait non ?

[inviteb6b93040]

Et l'ombre ?
a elle une vitesse maximum infinis ?
http://forums.futura-sciences.com/ph...de-lombre.html

[invite4f479fad]

Bonjour,
A la question initiale de savoir pourquoi la lumière ne se déplace pas à une vitesse infinie (photons de masse nulle), la réponse de Daniel 100 me semble la plus appropriée.
La RR se déduit de la vitesse de la lumière mais elle ne l'explique pas du tout.
Qu'en pensent les costauds de ce forum ?
A bientôt.

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
Il y a deux façon de voir les choses:
Le 1er est le principe de la relativité qui que les lois de la physiques ont la même forme dans tous les référentiels inertiels (c'est par ce que la force de Lorentz ne l'était pas en mécanique classique que la RR a été conçue). Dans ce cas, on démontre qu'il existe une vitesse limite unique à tous les référentiels et que cette vitesse limite correspond à la vitesse (dans un référentiel) des particules de masse nulle. Les photons répondent assez bien à ces caractéristiques mais on a pensé un temps que les neutrinos aussi étaient de masse nulle.

la seconde manière consiste à dire que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels inertiels. On démontre alors que les photons ont une masse nulle et que dans ce cas, la principe de la relativité s'applique à tous les référentiels intertiels.

Cordialement,
Zefram

[invite4f479fad]

Bonjour,
Merci Zefram Cochrane pour cette réponse.
Il y est expliqué que la vitesse de la lumière est finie (limitée) et que cela colle avec, par exemple, les transformations de Lorentz.
Je suis bien d'accord mais ma question reste entière : pourquoi ? Pourquoi les particules de masse actuellement considérée comme nulle ont-elles une vitesse limitée ?
Je sais que la science n'explique pas le pourquoi mais je peux le dire autrement : est-on vraiment certain que les photons n'ont aucune masse ?
J'espère ne pas être trop lourd ...
Au revoir.

[Amanuensis]

mais je peux le dire autrement : est-on vraiment certain que les photons n'ont aucune masse ?.

Cf. discussion en cours: http://forums.futura-sciences.com/as...sequences.html

[Amanuensis]

Annulé erreur...

[Amanuensis]

Je suis bien d'accord mais ma question reste entière : pourquoi ? Pourquoi les particules de masse actuellement considérée comme nulle ont-elles une vitesse limitée ?

La question n'est pas triviale.

La RR est d'abord une théorie cinématique (s'occupant de durées, longueurs, vitesses), mais aussi une théorie dynamique (s'occupant de l'inertie, d'énergie cinétique, force, ...).

La partie cinématique ne dit rien sur la masse, et faut donc regarder la partie dynamique.

La mécanique classique du point matériel définit trois notions caractérisant un point matériel: sa masse (invariante), son énergie cinétique (Ec = 1/2mv²) et sa quantité de mouvement (le vecteur p=mv). Ec et p sont des grandeurs relatives (comme la vitesse vectorielle), elles dépendent du référentiel choisi.

Ces notions ont leur pendant en dynamique relativiste, avec une notion différente de l'énergie et de la quantité de mouvement, qu'on va noter E' et p'. On peut résumer la dynamique relativiste par les équations (mc²)² = E'² - p'²c², et p'=E'v/c². Comment on arrive à cela, autrement dit pourquoi cette relation définit-elle correctement la dynamique relativiste du point matériel est la partie non triviale, que je laisse de côté dans ce message.

Une conséquence de ces formules est la possibilité d'avoir une quantité de mouvement non nulle et une masse nulle, cas impossible en mécanique classique. On a alors 0 = E'² - p'²c², donc |p'| = E'/c, et la relation p'=E'v/c² implique |v|=c, une valeur constante non infinie dans la cinématique de la RR.

Pour résumer, la possibilité de la combinaison d'une masse nulle et aussi bien une énergie qu'une quantité de mouvement non nulle n'est possible que si |p|=c, ce qu'on résume en disant que les particules de masse nulle vont nécessairement à c.

Cela n'avance que d'un petit cran sur la piste de la réponse au "pourquoi" de la question, l'autre cran demandant l'explication comment on arrive aux équations de la dynamique relativiste.

[invitee6f0086a]

Il y a quelque chose que j’ai du mal à me représenter.

L’expérimentation de la mesure de c a (je crois) été faites dans un labo sur un faisceau lumineux de quelques mètres, peut-être même beaucoup moins car expérience dans le vide.
Et on étend cette valeur de c à tout l’univers, ou l’on en déduit toutes les observations : l’expansion – les vitesses et accélérations des galaxies …

J’ai appris ici que nous ne connaissons que 4% de l’univers, il y a d’ailleurs des représentations 3D de la répartition de la matière noire dans notre univers observable comme ci-dessous.



J’ai du mal à conceptualiser une vitesse de c constante sur de tels volumes (des millions d’années lumière), d’autant plus que dans ces amas de matière noires gigantesques, ou même la lumière se courbe du fait de la déformation de l’espace/temps, le vide spatiale semble très loin d’être si vide. Nous connaissons la courbure de la lumière près de masse gravitationnelle (planète, soleil…), mais la matière noire est présente partout dans le vide, elle n’est pas condensée comme un astre. Comme le montre la représentation graphique ci-dessus, ces « nuages » de matière noire ressemblent à un milieu qui aurait, pourquoi pas, un indice freinant les photons.

Que c soit égale à 299 792 458 m / s dans un labo voire même entre la terre et lune, pourquoi pas, mais sur des distances gigantesques « remplis » de 96% de quelque chose courbant la lumière, j’ai du mal.

Je verrais bien les photons traversant des millions d’années lumières et dont l’indice (de ce vide plein de MN et ES) faire varier c, tout comme la lumière traversant de l’air puis de l’eau, du verre …

Toutes les observations sur de longues distances pourraient bien en être faussées.

[invitee6f0086a]

Je me suis très mal exprimé, en fin de compte ce n’est pas une mesure de c que je remets en cause du haut de ma méconnaissance, mais que la mesure moyenne de la vitesse du photon, après avoir traversé un amas de matière noire, pourrait être bien inférieur à la mesure sur terre.

Est-ce plus claire … pas sûr !

[roro222]

C'est les géodésiques, la lumière prend le chemin le plus court !

Bonjour
Plutot que de dire "la lumière voyage en ligne droite et prend le chemin le plus court", ne serait t'il pas plus judicieux de dire: "La lumière, ou le photon prend le chemin le moins résistant dans lequel il évolu"
Comme en électricité pour l'électron
Et la résistance est occasioné par les masses en présence

Pourquoi la lumière a t'elle une vitesse finie

Comme le vide n'est pas réellement vide, mais contient de l'énergie, que ce soit par les fluctuations quantiques ou la présence de ces photons qui voyagent dans tout les sens.
Et comme l'énergie est l'équivalent de la masse (e=mc2) cela donne un indice de réfraction au milieu considéré .
En découle donc, une vitesse finie et maximale.

Donc (hypothèse)

Si notre univers est en expansion comme le prétant la théorie standard, la moyenne "masse / volume" de l'univers va décroissant au profit de son volume croissant (l'univers se refroidi), l'indice de réfraction devrait donc diminuer et la vitesse de la lumière devrait progrésser dans le temps
Mais il serait difficile de le démontrer car tous les parametres de l'univers évoluent et se compensent, nous n'avons aucun repère réellement fixe et immuable à notre disposition. Ce ne sont que leur relations qui peuvent êtres immuables (et encore ?) et que nous définissons et en faisons nos lois physiques.
En gros c'est comme si notre univers n'était constitué que de deux entités: l'espace et le temps.
La matière étant de l'espace concentré et le vide absolu de l'espace pur.
Le temps étant l'écoulement de l'un en l'autre.
L'énergie étant l'étape intermédiaire du passage du concentré au déconcentré car cette évolution ne se passe pas de façon isotropique.

[invite6c093f92]

Bonjour,
Cela faisait quelque temps que j'étais pas venu sur FSG.....pourtant j'aime rire....pour ma santé, vé revoir mon assiduité, merci à Roro
Cordialement,

[invite6c093f92]

Par contre, ça:

. Comment on arrive à cela, autrement dit pourquoi cette relation définit-elle correctement la dynamique relativiste du point matériel est la partie non triviale, que je laisse de côté dans ce message.

et ça:

Cela n'avance que d'un petit cran sur la piste de la réponse au "pourquoi" de la question, l'autre cran demandant l'explication comment on arrive aux équations de la dynamique relativiste.

mériterait un approfondissement, donc, la demande d'explication est lancée.
Merci d'avance.
Cordialement,