Bonjour, ma question est simple, mais la réponse l'est moins, je pense.
Pourquoi la théorie de la relativité est-elle vrai ? Pourquoi est-ce que le fait de se déplacer provoque un ralentissement du temps et une contraction des longueurs et pourquoi la matière courbe t-elle l'espace-temps ?
On sait que c'est vrai, on l'a prouvé, mais est-ce qu'on sait pourquoi c'est vrai ?
Merci d'avance
BonsoirEnvoyé par dunc28
Merci
Bonsoir
C'est pas forcement vrai, on ne sait rien, c'est juste un modéle qui donne des bonnes résultats, plus proches de la réalité.
Merci
Salut,
Tout d'abord la relativité n'est pas "vrai", la relativité est une théorie dont on a vérifié l'exactitude de ses prédictions, la nuance est importante, elle n'est pas plus vrai que la théorie de Newton (en restant dans les domaine de validité de chacune) elle est plus précise.
En physique il n'y a pas de théorie "vrai", il y a des choses vérifiés par l'expérience (jusqu'à ce qu'une expérience démontre une imprécision de la théorie et dans ce cas une nouvelle théorie plus précise émerge).
Ensuite, la science ne s'occupe pas de la question pourquoi, cette question est du domaine de la philosophie (ce qui n'est pas une critique), ta question reviens à "pourquoi l'univers suit tel ou tel type de lois", le scientifique n'a pas de réponse à apporter, son boulot est juste de déterminer le plus précisément possible quel type de lois sont suivi par l'univers.
Demande toi si une vitesse infinie est quelque chose de compréhénsible. Tu verras que c'est plus problématique qu'autre chose.
Par exemple, imaginons que l'espace soit réellement infini et peuplé de mondes à l'infini. Vu que c'est infini, toute chose qui a une possibilité de se produire se produira forcément, puisqu'il y a une infinité d’occurrences. Et se produira à tout moment une infinité de fois, en plus. Imaginons qu'il soit possible de projeter des balles à une vitesse infinie. Alors, en un point quelconque de l'univers, quelqu'un pourrait pointer en direction de ta tête son fusil à balle de vitesse infinie et t'atteindre. C'est un évènement improbable mais pas infiniment improbable. Donc possible en chaque instant, une infinité de fois. Donc t'es mort, la tête et tout le corps traversés par une infinité de balles provenant d'une infinité de tireurs depuis une infinité de directions de l'espace, si c'est le cas. Comme ce n'est pas le cas, c'est qu'une des deux occurrences est fausse : l'espace est infini, il existe une vitesse infinie. Peut-il exister une vitesse infinie dans un espace fini ? Oui, dans un espace fini mais courbé positivement (ou plat, ou de courbure négative mais multiplement connexe : bref il existe des solutions topologique pour rendre l'espace fini). Mais plus l'espace est grand, plus le problème de vitesse infinie devient problématique car cela implique que la causalité perde progressivement son caractère local, à proportion du volume de l'espace. Avec une vitesse infinie, il est possible à tout moment et sans historicité qu'un évènement en un point quelconque de l'univers influe sur tous les autres instantanément (c'était comme ça, puis l'instant d'après tout peut changer, y compris, si l'on veut, les lois de la Physique).
Quand on réfléchie au monde tel qui nous apparaît, et tel qu'il nous semble nécessaire qu'il soit pour que nous soyons, il connait forcément des limites. Les infinis sont de simples cauchemars, des fantasme sans consistance dès qu'on pousse à bout les conséquences que leur réalité implique.
La relativité implante ces limites de manière élégante et naturelle dans la réunion de l'espace et du temps. Tout évènement se propage à une certaine vitesse c dans l'espace et le temps réunis dans la même entité. Si l’évènement est propagé par une entité pourvue d'une masse, la vitesse spatiale de l’évènement est strictement inférieure à c (et l'entité possède un temps propre mesurable). Si l'évènement est propagé par une entité de masse nulle, il se propage à c (et l'entité n'a pas de temps propre mesurable). C'est la seule subtilité mais quand on y réfléchie c'est assez simple et économe en hypothèses.
Donc pourquoi c'est ainsi : la question reste épineuse, mais était-il possible de faire autrement et que nous vivions en tant qu'observateur pour l'observer, je dirais : probablement que non.
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 31/01/2011 à 23h26.
Parcours Etranges
Bonjour
La réponse de Erik est très juste ! Bravo !
Mais de nos jours, il n'y a plus aucun élément d'épistémologie dans l'enseignement en France, hélas !
Nos amis ne sont plus renseignés sur ce qu'est une théorie, un modèle.
Autre exemple : pour mesurer la surface d'un champ, on peut considérer que la Terre est plate...localementC'est le genre de "limites" d'un modèle comme l'exposait bien Erik
Pour construire le viaduc de Millau, les ingénieurs ont du tenir compte...de la rotondité de la Terre : la limite du modèle "terre plate" était dépassée...par la longueur du pont
Dans certaines limites, on peut proposer un élément de réponse à "pourquoi la Terre est ronde" (équilibre des masses...)
Bonnes lectures
Je n'ai jamais pu comprendre pour quel motif la théorie de la relativité interdisait un espace infini. Qu'il y ait une limite à tout phénomène, matériel ou énergétique, c'est normal. Mais le vide tel qu'on peut le concevoir dans une notion infinie, pourquoi pas (même si ca rend fou d'imaginer ce que cela peut représenter).
Dernière modification par papy-alain ; 01/02/2011 à 00h48.
Salut,
Ben.... La relativité n'interdit pas un espace infini ! En relativité restreinte, l'espace-temps est celui de Minkowski qui a un espace infini. Et en relativité générale, plusieurs possibilités existent y compris avec des espaces infinis.
EDIT
Je viens de comprendre. C'est lié à l'autre fil de discussion, non ?
C'est seulement si l'univers est homogène et isotrope et la densité de matière importante que la relativité générale prédit un espace fini. Et si la densité est faible, elle prédit un espace infini (sauf topologie particulière) mais avec de la matière partout, jusqu'à l'infini et au-delà
Si l'univers est non homogène et de densité assez faible, on peut très bien avoir un petit ilot de matière dans un espace infini.
Dernière modification par Deedee81 ; 01/02/2011 à 09h08.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci beaucoup pour ces réponses.
Donc, si je comprend bien, la relativité n'est qu'une théorie apparemment "vrai", mais pas une réalité.
Mais le fait que les horloges ralentissent quand elles sont en mouvement, ça, ce n'est pas juste une hypothèse, c'est un fait. Mais on ne sait pas pourquoi.
Faudrait d'abord définir "vrai" et "réalité", selon tes critères
J'aurais plutôt dû dire : "la relativité n'est pas vraiment la réalité, c'est juste une théorie essayant d'expliquer la réalité" ?
Pour définir le mot réalité, par contre...
La théorie de la relativité est une réalité, puisqu'elle s'applique parfaitement à toutes les observations qu'on a pu faire pour en vérifier la pertinence. C'est le grand mérite du génie qu'était Einstein d'avoir établi une théorie révolutionnaire à partir d'une simple constatation (la constance de c) et qui tient toujours la route un siècle plus tard.
Autre question :
La présence de matière provoque la contraction des longueurs.
Donc, si on prenait un jolis ruban de la longueur du diamiètre de la Terre, et qu'on le faisait traverser la Terre, celui rétricirait. Il y aurait donc encore de la place pour rajouter des bouts de ruban.
Peut-on en conclure que le diamètre de la Terre, et donc aussi son volume est plus grand que sa circonférence nous laisse imaginer ?
En effet.
Dunc,
Plutôt que "pas une réalité" il serait sans doute plus juste de dire "une théorie approchée d'une théorie plus vaste et encore inconnue".
La relativité restreinte est une approximation de la relativité générale qui est une approximation d'une théorie de la gravitation quantique que l'on cherche à construire.
Oui, effectivement, la géométrie euclidienne (donc la relation circonférence = pi * R) est violée en relativité générale (et même restreinte mais pour des repères accélérés).
Mais la différence est infime. Je doute qu'on arrive à la mesurer (surtout que la Terre n'est pas tout à fait ronde).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
On pourrait calculer cette différence, mais, effectivement, elle serait quasi infinitésimale. Quant à la mesurer concrètement avec un ruban, c'est impossible pour la simple raison que ton ruban subit les mêmes effets que la terre elle-même.
Ah oui, zut, c'est c.., j'aurais dû y penser.
Merci,
Pour le vérifier, il faut mesurer son rayon indépendamment de sa circonférence, avec une très très très grande précision. Dur dur.
Pour la différence, à la grosse louche, sans calcul et en me fiant à l'effet analogue (mais dans "l'autre sens" sur la dilatation du temps pour le GPS), l'écart devrait être d'environ 5 ppm, soit 200 mètres.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Non. Un ruban ayant comme longueur le diamètre de la Terre et mis sur un diamètre de la Terre coïnciderait parfaitement par définition.
Ce qui se passe est autre chose : si on prend ce ruban et qu'on le déplace, qu'on le met le long d'une circonférence (et avec une tension répartie de la même manière), alors il ne ferait pas exactement 1/pi de celle-ci.
La mesure d'une longueur n'est pas la même que la notion de longueur d'un espace euclidien 3D, le théorème de Pythagore n'est pa vérifié, ainsi que bien d'autres.
Différente de ce que les formules issues de la géométrie euclidienne indiquent, oui.Peut-on en conclure que le diamètre de la Terre, et donc aussi son volume est plus grand que sa circonférence nous laisse imaginer ?
La géométrie euclidienne est une idéalisation, qui se trouve être qu'une approximation de la géométrie (spatiale) de notre Univers.
Bien sur qu'on sait pourquoi.
Imagines un camion d'une certaine longueur (longueur propre) le long de l'axe x et d'une largeur le long de de l'axe y. Si je me place dans un référentiel tournant autour du camion (d'axes x' et y'), je vais voir à tour de rôle sa longueur augmenter jusqu'à sa longueur propre, puis sa longueur diminuer jusqu'à 0, puis ré-augmenter etc... Simplement parce que sa longueur propre va être projeté sur x' qui est dans un autre repère.
Même si dans son repère propre sa longueur est seulement selon x, dans mon repère cette longueur propre va se projeter sur x' et y', et on aura toujours que x²=x'²+y'². Simplement dans le repère " ' " la longueur (selon x') va être plus petite.
Et bien la relativité c'est pareil mais en rajoutant le temps. Alors quand dans un repère quelque chose dure un temps propre t sur une distance nulle d=0 (par définition du temps propre), dans un autre repère (en mouvement) ça durera un temps plus long t' mais sur distance non nulle d', avec la condition que l'intervalle d'espace-temps est conservée (comme la norme dans le cas du camion), autrement dit c²t²=c²t'²-d².
C'est simplement une histoire de projection, sauf qu'ici comme temps et distance n'ont pas le même signe dans la métrique (la distance d'espace-temps fait un intervenir un moins (-) et donc peut être négative), le temps est dilaté par rapport au temps propre (dans le référentiel où il est immobile (distance = 0).
Ouuups, cette remarque de Dunc m'avait échappé. Gloubi, merci d'y avoir répondu.
Bonne soirée à tous,
(j'y vais vite avant les bouchons)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Je comprend plus ou moins ce que tu veux dire, mais il y a une chose que je ne comprend pas, c'est peut-être sans importance, mais ça m'intrigue : pourquoi on utilise le théorème de pythagore quand on parle de ça, quel est le rapport ? Pourquoi doit-on multiplier t2 par c2 et pourquoi y a t-il un "-" et non pas un "+" ?
Je m'attache sûrement à des question sans importances, mais j'aimerais vraiment comprendre
Le facteur c est pour transformer le temps en distance car il faut que toutes les coordonnées soient dans la même dimension, qui est la longueur ici! Et cette vitesse correspond à la vitesse particulière de la relativité restreinte qu'est la vitesse de la lumière!
Le + ou - dépend de la métrique de l'espace. La métrique c'est ce qui permet de définir les distances dans l'espace.
Pour un espace euclidien à 2 dimensions, la longueur est simplement:
s²=x²+y², qui correspond au théorème de Pythagore...
Elle s'écrit +1 pour (x,x) +1 pour (y,y), 0 pour (x,y) et 0 pour (y,x).
Pour un espace euclidien à 3 dimensions tu as simplement:
s²=x²+y²+z²
L'espace temps de la relativité restreinte, appelé espace-temps de Minkowski, va être à 4 dimensions et la distance s'exprime comme:
s²=c²t²-x²-y²-z²
Ce qui est différent d'un espace euclidien à 4 dimension (w, x, y, z) où la distance serait simplement:
s²=w²+x²+y²+z²
Ensuite dans des espaces courbes on va pouvoir mélanger les coordonnées et mettre des facteurs différents de 1 devant, comme par exemple en 2 dimensions:
s²=xy-3x²+5y²
Ici elle s'écrirait: -3 pour (x,x) +5 pour (y,y), 1/2 pour (x,y) et 1/2 pour (y,x) par exemple.
Ces espaces cont être utile en relativité générale, par exemple la métrique d'un univers homogène et isotrope, appelée métrique de Friedmann Lemaitre Robertson Walker est du style:
où r²=x²+y²+z², R(t) est le facteur d'échelle et dit comment les distances évoluent dans le temps t. C'est le terme de l'expansion (si R augmente ou de la contraction si R diminue) de l'espace. Et k est la constante de courbure globale de l'univers!
Bref tout ça pour dire que le + ou - ou tout ce que tu veux d'autres à la place de +1 dépend dans quel espace tu te trouves et que le cas du théorème de Pythagore ne s'applique que dans l'espace euclidien classique qu'on apprend tous à l'école.
PS: Si tu connais les matrices, la métrique est donnée par une matrice NxN où N est la dimension de l'espace, et correspond à l'identité dans le cas d'un espace euclidien. Elle va intervenir dans le produit scalaire de deux vecteurs, et est donc "non visible" directement dans le cas euclidien.
Merci beaucoup !
