Concept de simultanéité ?

[invitee6f0086a]

Bonjour,

Par simultanéité, j’essaye de comprendre ce qu’il se passe à un endroit par rapport à un autre, à un moment donné.

Quelques exemples (d’après ce que je crois avoir compris de tous vos propos):

Pour une particule de très faible masse, celle-ci va parcourir notre galaxie en quelques heures ou secondes, « d’après sa montre ». Et elle verra la Terre (pendant une fraction de seconde) évoluer dans un ralentit quasiment figé.

Cette particule gravite maintenant sur une orbite très proche de l’horizon d’un trou noir. Cette fois, c’est nous terrien qui allons l’observer « au ralentit ». Pour la particule, elle va voir l’univers bouger à toute vitesse, car ralentie dans un « filet temporel » pour nous.

Je ne parlerais pas du photon qui n’a pas de masse, et qui parcourt l’infini en zéro seconde. Mais paraît-il qu’il n’a pas de montre, et donc pas de temps propre. Le photon semble être un cas particulier.

Concernant la simultanéité, je vais prendre l’exemple « bateau » d’un trou noir :

Un terrien verra la matière avalée par un trou noir pendant un temps infini.

Un humain qui est absorbé par un trou noir, se verra « tomber » très vite, et au passage, il verra la fin de l’univers, soit en voyant tous les astres tournoyer de plus en plus vite jusqu’à s’éteindre, soit les voir fusionner et se rapprocher de lui (vision totalement personnelle).

Pour revenir au « Concept de simultanéité », j’avais à un moment donné posé la question :

Là, maintenant pour nous, les trous noirs ont-ils « avalés » quoi que ce soit depuis leur créations ?

Je n’ai eu aucune réponse, à part un membre qui a évoqué cette notion de simultanéité, qui m’interpelle beaucoup.

Ma question est : un vaisseau tournant en orbite très proche de l’horizon d’un trou noir, a-t-il un « lien » avec la Terre, ou notre univers serait-il composé de plusieurs « sous ensembles » déconnectés les uns des autres, car « évoluant » dans des espaces-temps extrêmement « éloignés ».

Merci,
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[Deedee81]

Salut,

Tout ce que je peux te dire c'est qu'en relativité générale, la notion de simultanéité de deux événéments largement espacés est délicate voire complètement conventionnelle et sans intérêt. Enfin, elle a un intérêt calculatoire (utilisation de coordonnées spatiales et temporelles pour étiquetter les événements).

La notion de "que se passe-t-il au bord du trou noir à l'instant où j'en parle" n'a pas de sens. Et par conséquent une déduction comme "les trous noirs n'ont rien avalé depuis leur création" également !!!!

Ca peut paraitre perturbant (voire frustrant).... mais ça l'est moins quand on se rappelle qu'il n'y a pas de temps absolu, pas d'horloge universelle disant "voici l'état de toute chose à cet instant".

La difficulté est la distorsion énorme de la géométrie de l'espace-temps (c'est plus facile en relativité restreinte où il n'y a pas de temps absolu et où il y a aussi simultanéité relative mais où au moins l'espace-temps reste bien droit )

Tout au plus, peux-tu parler du temps local (temps propre) et de relations entre objets par échange de signaux.

La description de ce qui se passe par différents diagrammes (Schwartzchild, Kruskal-Szekeres, ...) est utile (très) mais il faut toujours garder à l'esprit que les axes de coordonnées sur ces graphiques sont conventionnels (basés sur les systèmes de coordonnées choisis pour l'espace-temps et sur la représentation graphique).

La RG nécessite un énorme effort conceptuel et cérébral.

[jojo17]

Bonjour,

Ca peut paraitre perturbant (voire frustrant).... mais ça l'est moins quand on se rappelle qu'il n'y a pas de temps absolu, pas d'horloge universelle disant "voici l'état de toute chose à cet instant"

Si je ne me trompe pas, on peut quand même se servir d'un temps de référence, celui-là même qui nous sert à donné un âge à l'univers: le temps cosmique.
D'ailleurs au passage, le principe cosmologique a t-il pour conséquence un "lissage" des différentiels gravitationnels? un temps unique, une seule valeur de champ gravitationnel, non?

Merci.

[Deedee81]

Si je ne me trompe pas, on peut quand même se servir d'un temps de référence, celui-là même qui nous sert à donné un âge à l'univers: le temps cosmique.
D'ailleurs au passage, le principe cosmologique a t-il pour conséquence un "lissage" des différentiels gravitationnels? un temps unique, une seule valeur de champ gravitationnel, non?

Ta question répond à ta remarque

Le temps cosmologique découle d'une hypothèse : le principe cosmologique. Un univers homogène et isotrope. Et donc une gravité semblable partout ainsi que des objets tous immobiles (ou plutôt comobiles).

C'est déjà bien d'avoir une telle référence (l'univers est gentil avec nous ).

Mais il est certain que c'est faux à petite échelle (l'univers n'est pas homogène à petite échelle, il y a des galaxies, des étoiles, des planètes. De plus les objets peuvent être en mouvement plus ou moins rapides). Et a fortiori quand on parle de trous noirs où il y a carrément une coupure causale entre l'intérieur et l'extérieur de l'horizon.

(mais le temps cosmologique reste valable à notre échelle humaine car la gravité terrestre est modérée et notre vitesse par rapport à un référentiel comobile raisonnable et en plus quasi identique pour tous les humains).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee6f0086a]

Ca peut paraitre perturbant (voire frustrant).... mais ça l'est moins quand on se rappelle qu'il n'y a pas de temps absolu, pas d'horloge universelle disant "voici l'état de toute chose à cet instant".

Bonjour,

Effectivement, une simultanéité entre deux objets distants d’un milliards d’al n’a pas vraiment de sens, je dirais même que quelque part, on s’en moque totalement.

Par contre une galaxie semble avoir une horloge qui lui est propre.

Je modifie donc ma question par :

un vaisseau tournant en orbite très proche de l’horizon d’un trou noir de notre galaxie, a-t-il un « lien » avec la Terre ? ou alors, notre galaxie serait-elle composée de plusieurs « sous ensembles » déconnectés les uns des autres ? car « évoluant » dans des espaces-temps extrêmement « éloignés » (surtout au niveau du temps).

[Deedee81]

Effectivement, une simultanéité entre deux objets distants d’un milliards d’al n’a pas vraiment de sens, je dirais même que quelque part, on s’en moque totalement.

Par contre une galaxie semble avoir une horloge qui lui est propre.

C'est plus une question d'intensité du champ gravitationnel que de distance importante. Un champ gravitationnel important => espace-temps fort déformé => "comparaison du temps en deux endroits même proches difficile ou trompeuse".

un vaisseau tournant en orbite très proche de l’horizon d’un trou noir de notre galaxie, a-t-il un « lien » avec la Terre ?

Tant qu'il ne passe pas l'horizon, oui. Mais on ne peut comparer le temps de ce vaisseau que lorsqu'il revient nous voir ou par l'échange de signaux (radios par exemple).

ou alors, notre galaxie serait-elle composée de plusieurs « sous ensembles » déconnectés les uns des autres ? car « évoluant » dans des espaces-temps extrêmement « éloignés » (surtout au niveau du temps).

Ca ne concerne que les parties où le champ gravitationnel est tel que la courbure de l'espace-temps ne puisse plus être ignorée. Comme les trous noirs. (évidemment, ça dépend de la précision, les raies spectrocopiques observées pour le Soleil subissent elles aussi un très très léger redshift gravitationnel).

Tiens, à propos du "jamais entré dans le trou noir". Voici un petit sujet de réflexion (qui montre la difficulté du sujet mais est aussi utile).

Imagine un pauvre astronaute qui tombe vers un trou noir. Au début, ça va, il s'en approche de loin et ses copains peuvent venir le rechercher à temps.

Suppose maintenant qu'il est arrivé très près de l'horizon. Pour un observateur extérieur, son temps est tellement ralentit qu'il est comme figé. Il ne rentre jamais dans le trou noir. Du moins, c'est ce qu'il voit (ou d'après ce que disent les coordonnées de la métrique de Schwartzchild), si du moins on arrive à le voir (à cause du décalage vers le rouge énorme, on ne verrait plus grand chose).

Dans ce cas, a-t-on la possibilité d'aller le rechercher avant le moment fatidique ? Avec une super fusée, qui fonce, l'attrape et avec ses super hyper méga réacteurs échappe à l'attraction même tout près de l'horizon.

Réponse : au début oui, mais au bout d'un moment, non, trop tard. C'est "comme s'il était déjà passé l'horizon". Indice, le moment critique dépend de la distance à laquelle on se trouve et il n'y a pas de borne supérieure à cette durée (ce qui montre que les guillemets autour du "comme si" étaient bien de rigueurs).

Exercice : pourquoi ? Eventuellement raisonner avec un diagramme espace-temps du type Kruskal-Szekeres ou autre. C'est instructif d'essayer par soi-même de comprendre pourquoi (à l'époque, ça m'a pas mal aidé) et de réfléchir à ce que cela implique pour l'espace et le temps. Se débarasser des oripaux du temps absolu est assez difficile (ils s'accrochent, même inconsciemment).

[invitee6f0086a]

Merci Deedee81 pour ces précisions,

C’est très déroutant tout ça.

Je ne sais pas si j’ai bien compris, alors juste pour confirmation :

Même à l’échelle de la galaxie, le temps absolu n’existe pas, ce qui implique qu’une notion de simultanéité entre l’orbite d’un trou noir et la Terre n’a pas de sens.

C’est ça ? merci,

[Garion]

Une manière simple de voir les choses est de se dire :

Une planète distante de 1 année lumière émet un signal lumineux. Je n'ai pas reçu ce signal sur terre aujourd'hui. Est-ce que ça veut dire que ce signal n'a pas été émis ? Non bien sûr.

Transpose ça avec ton trou noir, est-ce parce que tu ne vois pas la matière traverser l'horizon qu'elle ne l'a pas traversé ?

Même sans faire intervenir de notion compliqué de simultanéité, on se rend compte déjà qu'on ne peut pas tirer la conclusion que le trou n'a pas avalé la matière.

D'autre part, j'ai le sentiment qu'il y a un problème avec le fait de dire qu'il faut un temps infini avant de voir l'image de la matière avalée par un trou noir car cela ne considère que l'aspect ondulatoire de la lumière.

Si on considère les photons sous leur forme de particule, il doit bien y avoir un "dernier" photon émis par le dernier atome à ne pas encore avoir passé l'horizon avant que celui-ci ne le passe effectivement.
Ce photon, très proche de l'horizon devrait bien finir un jour ou l'autre par s'échapper puisqu'il a été émis en dehors de l'horizon.
L'image devrait donc finalement disparaitre en un temps fini dépendant de la distance à laquelle ce dernier photon a été émis de l'horizon.
Je dis une bêtise ?

[invitee6f0086a]

Bonjour Garion,

Mon soucis n’est pas que je vais recevoir une information avec un certain retard, mais qu’il faudra l’infini pour nous terriens, afin de constater que la matière soit avalée, alors que l’on affirme que celle-ci est déjà bien « tombée ».

D’où mon problème de simultanéité, qui me fait totalement patauger dans cette soupe cosmique « multi temporelle ».

[invitee6f0086a]

Si on considère les photons sous leur forme de particule, il doit bien y avoir un "dernier" photon émis par le dernier atome à ne pas encore avoir passé l'horizon avant que celui-ci ne le passe effectivement.
Ce photon, très proche de l'horizon devrait bien finir un jour ou l'autre par s'échapper puisqu'il a été émis en dehors de l'horizon.
L'image devrait donc finalement disparaitre en un temps fini dépendant de la distance à laquelle ce dernier photon a été émis de l'horizon.
Je dis une bêtise ?

D’après ce que j’ai compris (manifestement à tord), plus la matière se rapproche de l’horizon, plus le temps de celle-ci (pour nous bien sûr) va « ralentir » et atteindre asymptotiquement le zéro, d’où cette notion d’infini.

C’est ce que je croyais, mais maintenant je suis un peu perdu.

[invite6754323456711]

C’est ce que je croyais, mais maintenant je suis un peu perdu.

Vouloir ordonner deux évènements séparés par un intervalle spatio-temporelle de genre espace ne fait plus sens en physique, c'est une convention purement mathématique.

La notion physique de simultanéité disparaît dans l’espace-temps mais il reste la propriété de causalité. Chacun de nous décrit sa ligne d’univers. Chaque « observateur » a son temps propre.

Deux évènements ne pouvant avoir aucun lien causal (ordonné par un signal qui les relies) sont totalement indépendant temporellement.

http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3175703

Patrick
PS
invité576543 cela fait triste

[invitee6f0086a]

Bonjour ù100fil,

Quant tu dis que chaque « observateur » a son temps propre, je comprendre effectivement, que le concept de simultanéité n’a pas de sens. Et je commence à envisager que les TN ne sont pas vides (il me faut encore méditer là dessus pour en être persuadé).

Comme toujours, une réponse amène 10 autres questions du style :

Mais comment peut-on mesurer une distance galactique ? une distance est une mesure entre deux « points » (mais je ne suis plus sûr de rien).

Ces deux points ont leur propres « temps propre », il évoluent différemment l’un de l’autre, mais on arrive à les relier l’un à l’autre par un chiffre du style un milliards d’al. Ca me fait bizarre de relier deux « points » méga éloignés, et qui « évoluent » sans aucun point commun l’un par rapport à l’autre.

Je me demande quelle est la définition d’une distance galactique ?

En tout cas, merci à tous, je ne vais plus vous agacer avec mes trous noirs qui seraient vides, je suis convaincu.

[invite5e279b10]

Par simultanéité, j’essaye de comprendre ce qu’il se passe à un endroit par rapport à un autre, à un moment donné.

des phénomènes simultanés se passent à des endroits donnés, à un moment donné.
Pour concevoir la simultanéité il suffit d'imaginer un signal de vitesse infinie (c'est un exercice de pensée).

[invitee6f0086a]

Bonjour,

Pardon, mais j’ai un peu de mal à concevoir un signal avec une « vitesse infinie », et par rapport à quoi ?

Le seul exemple serait d’être « à cheval sur un photon » par rapport à l’univers, mais il semblerait que la RG interdit la notion de temps propre pour un photon.

Je crois avoir compris, que le concept de simultanéité n’a pas de sens, dès lors que les temps propres entre deux entités diffèrent, même de très peu.

Je me pose d’ailleurs la question : à quel moment y-a-t-il simultanéité ?

Je dirais au moment où deux « matières » entre en collision, à corriger bien sûr !

[invite6754323456711]

Je me pose d’ailleurs la question : à quel moment y-a-t-il simultanéité ?

Je dirais au moment où deux « matières » entre en collision, à corriger bien sûr

Il faut distinguer simultanéité de coïncidences. La collision est une coïncidence, un fait absolu comme un verre qui se brise au moment du choc.

Notons que le choix "usuel" de la tranche de simultanéité comme l'orthogonal de la 4-vitesse est un choix arbitraire, que rien ne justifie physiquement.

Bref, la simultanéité est une convention arbitraire en RR, on la choisit comme on veut, et il faut faire attention de distinguer entre les conséquences de ce choix (usuellement sans sens physique) et les données ayant un sens physique.

En RG cela se complique encore plus car il n'est plus possible de manière générale de synchroniser des horloges voir les messages de glillesh38 sur cet aspect du problème.

Patrick

[invitee6f0086a]

Moi qui pensais pouvoir prendre une photo de l’univers à un « instant donné », vous m’avez appris qu’il n’en est rien, merci. Je me demande d’ailleurs si le terme « instant donné » à un sens.

Suis-je dans l’erreur si je dis que pour avoir une simultanéité entre deux entités, il faut que ces entités aient le même temps propre ?

Si ces deux entités subissent la même gravitation et « évoluent » à la même vitesse, cela implique-t-il qu’elles sont en simultanéité ?

Merci,

[invite6754323456711]

Suis-je dans l’erreur si je dis que pour avoir une simultanéité entre deux entités, il faut que ces entités aient le même temps propre ?

Si ces deux entités subissent la même gravitation et « évoluent » à la même vitesse, cela implique-t-il qu’elles sont en simultanéité ?

La simultanéité doit être défini par une convention par exemple celle de Poincaré-Einstein

Patrick

[invitee6f0086a]

En première lecture, j’adooore ton lien, je n’ai pas encore tout compris mais j’ai une bonne base de réflexion.

MERCI ù100fil ainsi qu'à tous

[invite6754323456711]

En première lecture, j’adooore ton lien, je n’ai pas encore tout compris mais j’ai une bonne base de réflexion.

Juste une précision, la fonction g tu peux la voir comme un produit scalaire des deux vecteurs g(u,v) = u.v. Il permet de définir entièrement la géométrie de l'espace-temps.

Deux vecteurs u et v sont orthogonaux ssi g(u,v) = u.v = 0.

v est de genre temps ssi g(v,v) < 0
v est de genre espace ssi g(v,v) > 0
v est de genre lumière ssi v est différent de 0 et g(v,v) = 0

dans le cas d'une signature (-,+,+,+)

Patrick

[invite5e279b10]

Effectivement, une simultanéité entre deux objets distants d’un milliards d’al n’a pas vraiment de sens, je dirais même que quelque part, on s’en moque totalement.

comment fait-on alors pour dater des phénomènes astronomiques?

[invite5e279b10]

comment peut-on dire, par exemple que l'âge de l'univers est de 13,6 milliards d'années s'il dépend de l'observateur?

[invite5e279b10]

Moi qui pensais pouvoir prendre une photo de l’univers à un « instant donné », vous m’avez appris qu’il n’en est rien, merci. Je me demande d’ailleurs si le terme « instant donné » à un sens,

il ne faut pas confondre ce qu'on peut voir à l'instant t et ce qui existe à l'instant t. La célérité de la lumière n'étant pas infinie ces deux alternatives sont effectivement différentes; ce n'est pas pour autant que l'instant t n'existe pas.

[invitee6f0086a]

Je crois que la notion d’instant t de l’univers, voire même de la galaxie n’a pas de sens, dans la mesure où nous n’avons pas d’informations instantanées de ce qu’il ce passe loin de chez nous (même prêt d’ailleurs).

A confirmer bien sûr !

[papy-alain]

comment peut-on dire, par exemple que l'âge de l'univers est de 13,6 milliards d'années s'il dépend de l'observateur?

Prenons le cas d'un observateur distant, dont l'environnement physique est fort différend du nôtre, et pour qui le temps passe plus vite ou moins vite que pour nous. Quel âge va-t-il donner à l'univers ? S'il sait qu'il doit comparer son estimation à la nôtre, il va prendre un étalon identique. Un an, c'est la durée d'une révolution terrestre autour du Soleil. Il va donc adapter son estimation de durée à la nôtre, et va dire que l'univers existe depuis 13,6 milliards de fois le temps que met la Terre pour accomplir une révolution. Et il va arriver à la même estimation que nous. Si son temps passe plus vite, il va aussi voir la Terre tourner plus vite, et donc il arrivera au même résultat que nous.