La vitesse de la lumière pour les nuls (ou pas!)

[invitea1bd8001]

Bonsoir à tous!

C'est en vérité la première fois que je quitte la section "Planètes et Exobiologie"! Tout simplement parce-que je m'intéresse de plus en plus à l'aspect purement théorique de l'astrophysique, en particulier la cosmologie primordiale et tout ce qui touche aux particules, les théories des cordes etc.

Me voilà avec une petite interrogation! Ce n'est pas vraiment une question en fait, puisqu'une réponse définitive ne saurait être donnée aujourd'hui, mais les possibilités de réponses dans un débat m'intéresse.

Tout d'abord je tiens à préciser que je vais parler d'un concept que certains ne connaissent peut-être pas, il est donc préférable de s'en informer un minimum avant de répondre : Causalité, Causalité inversée

Voilà : nous savons qu'un corps pourrait en théorie accélérer jusqu'à atteindre la vitesse de la lumière ( c ). c est a priori la vitesse d'information de la cause de notre espace quadri-dimensionnel donc, par définition, elle ne peut être dépassée par accélération. Bien que cela soit tentant, je ne parlerai pas de l'hypothétique Tachyon

Or, l'Expérience de la gomme quantique à choix retardé (entre autres) semble montrer que deux 'interactions' non simultanées entre la lumière et l'espace macroscopique (Int(t1) et Int(t2) avec t1<t2) peuvent être reliées à un même instant t, et même l'interaction Int(t2) peut être relié à un instant passé par rapport à Int(t1).
Ce n'est pas clair mais cela est bien expliqué dans le lien.

Bref, pourrait-on imaginer étendre le phénomène quantique de la lumière à sa propre vitesse ? C'est à dire considérer que la lumière se déplace à la fois à 300 000 km/s et à toutes les vitesses supérieures (jusqu'à une éventuelle limite, mais c'est hors propos). Ainsi toutes les interactions énergétiques entre un déplacement de photon et notre milieu environnant de dimension 3+1 permettraient de mesurer une vitesse de 300 000 km/s, mais il se pourrait que des phénomènes au niveau quantique (cf expérience plus haut) fassent état d'une vitesse supérieure.

Qu'en pensez-vous ?
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[invitebd9ed9fb]

Je n'ai pas saisi tous les concepts et j'irais visiter les liens proposés à l'occasion, histoire d'être moi aussi moins nul.

Toutefois, les notions évoquées me font penser aux concepts d'intrications. Je ne sais pas s'il y a un lien.

Bonsoir

[invite80fcb52e]

Ca ne veut pas dire que les photons voyagent à plus que c. Et cette expérience bien que surprenante ne permet pas de véhiculer d'informations plus rapide que la lumière.
Ca montre plutôt que les photons sont très étranges et qu'en plus de pas avoir de localité spatiale, ils n'ont pas de localité temporelle.

[doul11]

Bonjour,

Voilà : nous savons qu'un corps pourrait en théorie accélérer jusqu'à atteindre la vitesse de la lumière ( c ).

Un corps massif ne pourra jamais atteindre la vitesse c, en injectant de l'énergie la vitesse tends vers c, il faut une énergie infinie pour atteindre c. Par contre les particules de masse nulle se déplace a vitesse c et uniquement a cette vitesse (dans le vide bien sur, quand on parle de la vitesse c c'est toujours sous-entendu dans le vide)

Bien que cela soit tentant, je ne parlerai pas de l'hypothétique Tachyon

Les tachyon n'existent pas, leur présence dans une théorie est synonyme d'instabilité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea1bd8001]

Un corps massif ne pourra jamais atteindre la vitesse c, en injectant de l'énergie la vitesse tends vers c, il faut une énergie infinie pour atteindre c.

C'est ce que je sous-entendais en fait, je suis bien conscient de l'impossibilité de l'atteindre, mais je parlerais de s'en rapprocher. Je ne parle pas ici d'énergie mise en jeu (bien sûr plus que colossale), mais du principe qui est celui de l'accélération pure et simple d'un corps.

Les tachyon n'existent pas, leur présence dans une théorie est synonyme d'instabilité.

D'où mon emploi du mot "hypothétique", il est bien doué celui-qui assurera son inexistence de même que son existence! Qui sait, peut-être existe-t-il? Les scientifiques eux-même ne savent pas, mais ils font tout pour éviter qu'il intervienne dans les équations (il apparait encore dans certaines théories des cordes).
Mais là n'est pas la question du débat.

[invite80fcb52e]

Les scientifiques eux-même ne savent pas, mais ils font tout pour éviter qu'il intervienne dans les équations (il apparait encore dans certaines théories des cordes).

Le problème avec la physique c'est qu'elle utilise les maths. Et tout ce qu'on peut faire avec ces maths ne sont pas forcément de la physique. C'est facile d'aller plus vite que la lumière avec les tachyons, suffit qu'ils aient une masse imaginaire.
Mais franchement physiquement ça représente quoi une masse imaginaire?

[doul11]

je suis bien conscient de l'impossibilité de l'atteindre

Dans ce cas n'écrit pas :

nous savons qu'un corps pourrait en théorie accélérer jusqu'à atteindre la vitesse de la lumière

(il apparait encore dans certaines théories des cordes).

Il n'y a plus de tachyon dans les supercordes.

[invitea1bd8001]

Dans ce cas n'écrit pas :

nous savons qu'un corps pourrait en théorie accélérer jusqu'à atteindre la vitesse de la lumière

C'est vrai, je m'excuse de l'imprécision de ma phrase, je ne me suis pas attardé dessus car ce n'est pas ce qui importe dans le débat.

Il n'y a plus de tachyon dans les supercordes.

D'où mon utilisation du mot "certaines"
Les théories des cordes, et celles des supercordes, ne sont pas vérifiées, d'où la terminologie de "théorie". N'affirmons donc pas l'inexistence d'une notion juste parce-qu'elle n'apparait pas dans une théorie, aussi logiquement valable soit-elle.

Mais franchement physiquement ça représente quoi une masse imaginaire?

Physiquement, ça représente quoi une dimension enroulée sur elle-même ??? Pourtant on est d'accord pour les accepter! Vous semblez vouloir restreindre la physique à ce que l'esprit humain peut concevoir. Dans ce cas, disons adieu au quantique
Les mathématiques, quant à eux, sont le langage de la physique. Nous pouvons donc clairement les utiliser sans gêne pour expliquer la physique, la réalité des maths peut très bien rejoindre la réalité physique.

[doul11]

C'est vrai, je m'excuse de l'imprécision de ma phrase, je ne me suis pas attardé dessus car ce n'est pas ce qui importe dans le débat.

j'ai insisté sur ce point, car c'est très important, l'est l'âme de la relativité, il faut des années pour comprendre toutes les conséquences de cette vitesse limite.

D'où mon utilisation du mot "certaines"
Les théories des cordes, et celles des supercordes, ne sont pas vérifiées, d'où la terminologie de "théorie". N'affirmons donc pas l'inexistence d'une notion juste parce-qu'elle n'apparait pas dans une théorie, aussi logiquement valable soit-elle.

C'est justement le contraire : la théorie a été rejeté parce que les tachyons n'existent pas.

Physiquement, ça représente quoi une dimension enroulée sur elle-même ??? Pourtant on est d'accord pour les accepter!

Personnellement non.

Vous semblez vouloir restreindre la physique à ce que l'esprit humain peut concevoir. Dans ce cas, disons adieu au quantique

La physique se limite a ce qui se mesure, la mécanique quantique fonctionne bien, les supercordes pas trop pour le moment.


Pour revenir a la question initiale, que je ne suis pas sur de comprendre, il y a l'interprétation de Feynman avec des particules virtuelles, ""localement"" (1) elle vont plus ou moins vite que c, ce qui fait qu'en moyenne la vitesse est c. C'est encore pire sur les diagrammes ou peut avoir une vitesse infinie et même remonter le temps, une particule qui avance dans le temps et équivalent a une anti-particule qui remonte le temps ! mais on ne peut pas mesurer directement (2) les particules virtuelles, donc quelle "réalité" leur donner ? (3) en tout cas cette théorie est la plus exacte aujourd'hui.

(1) très difficile de définir localement, quand la nonlocalité prends des proportions cosmologiques, voir vers la fin : http://www.futura-sciences.com/fr/ne...e-passe_10413/

(2) en fait aucune mesure ne peut être directe, il y a toujours un appareil de mesure, a commencer par nos sens, donc difficile de dire ou ce trouve la limite entre presque direct et vraiment indirect ?

(3) un débat intéressant sur le forum de physique : http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3419029

[invite80fcb52e]

Physiquement, ça représente quoi une dimension enroulée sur elle-même ??? Pourtant on est d'accord pour les accepter!

Non, on est pas tous d'accord pour les accepter. D'une les théories qui prédisent ce genre de choses, ne sont pour l'instant que spéculation et deux parmi ces théories spéculatives toutes ne les prédisent pas!

Vous semblez vouloir restreindre la physique à ce que l'esprit humain peut concevoir. Dans ce cas, disons adieu au quantique

Ca n'a rien à voir... Aux dernières nouvelles rien en physique ne fait intervenir de grandeurs mesurables imaginaires, et particulièrement en quantique où les résultats de mesures sont les valeurs propres de matrices dites hermitienne qui ont la propriété d'avoir leurs valeurs propres réelles.

Les mathématiques, quant à eux, sont le langage de la physique. Nous pouvons donc clairement les utiliser sans gêne pour expliquer la physique, la réalité des maths peut très bien rejoindre la réalité physique.

Non on ne peut pas les utiliser sans gênes justement. Les maths sont un outils, mais c'est parce qu'on utilise des maths en physique que si on fait des maths on fait de la physique!

[invitea1bd8001]

Pour revenir a la question initiale, que je ne suis pas sur de comprendre

La question initiale est pourtant simple : qu'en pensez-vous ?

Ce que je voulais dire à propos de la masse imaginaire (le rapprochement au quantique n'était, je vous l'accorde, pas très bien adapté), c'est que personnellement je garde l'esprit ouvert quant à cette possibilité. Vous dites qu'on ne peut pas mesurer de masse imaginaire, donc que le tachyon n'existe pas. Or, je trouve tout aussi difficile de mesurer une masse nulle comme celle que semble posséder le photon! Pour moi, c'est aussi abstrait, et pourtant j'ose croire que vous ne réfutez pas l'aspect corpusculaire de la lumière comme vous le faites pour le tachyon

[doul11]

Le photon ne semble pas savoir une masse nulle, elle est strictement nulle, même si ça peut être déroutant ça reste un nombre réel.

En électricité on peut avoir une indépendance complexe qui peut être imaginaire pure, mais quand on fait des mesures on va avoir deux réels : le module et la phase, les complexes ne sont qu'une façon de calculer plus commode, mais on pourrais faire sans.

Je te pose la question : comment tu fait pour mesurer une masse imaginaire ? que devient le tachyon si on n'utilise plus le calcul complexe ? une particule n'a d'existence que dans le modèle théorique, mais dans ce modèle l'existence ne doit pas dépendre de la méthode de calcul (ce qui devrais donner a réfléchir a propos des particules virtuelles et des diagrammes de Feynman)

[stefjm]

Le photon ne semble pas savoir une masse nulle, elle est strictement nulle, même si ça peut être déroutant ça reste un nombre réel.

En électricité on peut avoir une indépendance complexe qui peut être imaginaire pure, mais quand on fait des mesures on va avoir deux réels : le module et la phase, les complexes ne sont qu'une façon de calculer plus commode, mais on pourrais faire sans.

Je te pose la question : comment tu fait pour mesurer une masse imaginaire ? que devient le tachyon si on n'utilise plus le calcul complexe ? une particule n'a d'existence que dans le modèle théorique, mais dans ce modèle l'existence ne doit pas dépendre de la méthode de calcul (ce qui devrais donner a réfléchir a propos des particules virtuelles et des diagrammes de Feynman)

Dès qu'il y a déphasage, l'outil qui va bien est le complexe.
Une oscillation matière-antimatière se modéliserait très bien comme cela.

Pour l'argument, de faire sans les complexes, il ne tient pas : Pourquoi se priver d'un bon modèle?

On peut aussi se passer des réels et n'utiliser que des entiers : C'est simplement moins pratique...

PS : Il n'y a pas qu'en électricité où les complexes sont bien pratiques. Optique, mécanique et j'en oublie certainement.

[invitea1bd8001]

Le photon ne semble pas avoir une masse nulle, elle est strictement nulle, même si ça peut être déroutant ça reste un nombre réel.

Vous n'avez pas compris mon raisonnement. Je ne contredis pas le fait qu'une masse m=0 soit un réel. Tout ce que je voulais souligner c'est que - réelle ou non - une masse m=0 est impossible à mesurer et même à se représenter, de même qu'une masse complexe. On s'en fiche de la différence complexe / réel, tout ce qui importe ici c'est la différence mesurable / non mesurable. M=0 a beau être réelle, elle n'en est pas moins non mesurable.

D'ailleurs, j'oserai faire remarquer que les réels ne sont que des complexes particuliers. Pourquoi ne pas accepter l'hypothèse* que l'univers ne se serait pas restreint à des paramètres réels? (Quitte à étendre la chose jusqu'à des "supercomplexes" )

* "accepter l'hypothèse" ne signifie pas ici "être d'accord avec l'hypothèse".

[doul11]

On s'en fiche de la différence complexe / réel, tout ce qui importe ici c'est la différence mesurable / non mesurable. M=0 a beau être réelle, elle n'en est pas moins non mesurable.

j'attends ton explication pour mesurer une masse imaginaire. D'un point de vue théorique et pratique.

La masse du photon est théoriquement nulle, ça ne me pose aucun problème de représentation, évidemment expérimentalement il est difficile de mesurer une masse strictement nulle, mais c'est une limite due la technologie, la limite supérieure actuelle de seulement source : PDG

[invite6754323456711]

j'attends ton explication pour mesurer une masse imaginaire.

Ainsi qu'une masse réelle.

Patrick

[invitea1bd8001]

j'attends ton explication pour mesurer une masse imaginaire. D'un point de vue théorique et pratique.

J'aimerai sincèrement savoir comment il est possible de déformer mes propos jusqu'à dire l'inverse de ce que j'ai dit??? Je viens justement de dire (et plus d'une fois) qu'une masse imaginaire n'est pas mesurable, de même qu'une masse nulle, je cite d'ailleurs mon message précédent, et plus exactement la phrase juste au-dessus de celle que vous avez cité :

une masse m=0 est impossible à mesurer et même à se représenter, de même qu'une masse complexe.

La masse du photon est théoriquement nulle, ça ne me pose aucun problème de représentation

Eh bien vous en avez de la chance! Mon cerveau à moi, quand il se représente une particule, ben il se représente de la matière, si petit le volume dans lequel elle est contenu soit-il. Et mon cerveau a l'habitude d'associer de la matière à... de la masse! Un volume de matière sans masse serait un point (par définition immatériel puisque de dimension 0), donc le photon n'est au mieux qu'une " " "boule" " " d'énergie pure.
Et ça, pour ma part, j'ai du mal à le représenter...

[invitebd2b1648]

Oui, mais saches que dans la QFT, toutes les particules ne sont que des points ... (trois pitits points, à confirmer !)

@ +

[Pio2001]

Or, l'Expérience de la gomme quantique à choix retardé (entre autres) semble montrer que deux 'interactions' non simultanées entre la lumière et l'espace macroscopique (Int(t1) et Int(t2) avec t1<t2) peuvent être reliées à un même instant t, et même l'interaction Int(t2) peut être relié à un instant passé par rapport à Int(t1).

Salut,
L'expérience de la gomme quantique est un cas particulier d'intrication quantique. Et l'intrication quantique donne lieu à l'effet EPR, qui illustre la non localité du monde quantique.

Le sujet revient régulièrement sur le forum. Le noeud du problème est la violation de l'inégalité de Bell, qui implique que l'expérience réalisée ne peut pas être décrite par une "théorie à variables cachées locales".

Pour moi, il en résulte ou bien que
-Le monde est non local, et des effets peuvent précéder leurs causes, ou bien que
-Le monde n'a pas de réalité objective, ou bien que
-Le monde n'est pas déterministe : il existe des effets sans cause.

Bref, pourrait-on imaginer étendre le phénomène quantique de la lumière à sa propre vitesse ? C'est à dire considérer que la lumière se déplace à la fois à 300 000 km/s et à toutes les vitesses supérieures

A mon avis, non, la vitesse de la lumière est bien mesurée depuis quelques siècles, et on trouve toujours 300 000 km/s. Jamais plus.

Physiquement, ça représente quoi une dimension enroulée sur elle-même ??? Pourtant on est d'accord pour les accepter! Vous semblez vouloir restreindre la physique à ce que l'esprit humain peut concevoir. Dans ce cas, disons adieu au quantique

La physique se base sur l'expérimentation.
Le quantique, c'est l'explication d'un phénomène d'abord observé concrètement (le rayonnement de corps noir, l'effet photoélectrique...). Explication incroyablement féconde, puisqu'elle a permis en outre de prédire des tas d'autres choses (laser, antimatière...).
Les dimensions enroulées sur elles-mêmes, aucune expérimentation n'a jamais impliqué une telle chose. L'idée part toutefois d'une observation : malgré les lois de la physique quantique, les corps chutent sous l'effet de leur poids, et malgré les lois de la relativité générale, l'énergie électromagnétique est quantifiée.
C'est un peu tiré par les cheveux d'en déduire l'existence de dimensions enroulées sur elles-mêmes, mais cela pourrait marcher pour expliquer à la fois la chute des corps ET la quantification de l'énergie électromagnétique (et bien d'autres choses). On aurait bien une observation, conjointe, expliquée par cette hypothèse seule, alors qu'aucune théorie actuelle ne permet d'expliquer les deux phénomènes à la fois.

L'existence de Tachyons, en revanche, ne permet de rien expliquer qui ne soit déjà expliqué par les théories actuelles. Il n'y a pas d'observation venant soutenir leur hypothèse.

[doul11]

Bonjour,

J'aimerai sincèrement savoir comment il est possible de déformer mes propos jusqu'à dire l'inverse de ce que j'ai dit??? Je viens justement de dire (et plus d'une fois) qu'une masse imaginaire n'est pas mesurable, de même qu'une masse nulle, je cite d'ailleurs mon message précédent, et plus exactement la phrase juste au-dessus de celle que vous avez cité :

Je ne déforme rien, tu n'est pas cohérent, d'un coté tu affirme que les tachyons peuvent exister, de l'autre tu dit qu'on ne peut pas mesurer une masse imaginaire.

Eh bien vous en avez de la chance! Mon cerveau à moi, quand il se représente une particule, ben il se représente de la matière, si petit le volume dans lequel elle est contenu soit-il. Et mon cerveau a l'habitude d'associer de la matière à... de la masse! Un volume de matière sans masse serait un point (par définition immatériel puisque de dimension 0), donc le photon n'est au mieux qu'une " " "boule" " " d'énergie pure.
Et ça, pour ma part, j'ai du mal à le représenter...

Le photon, comme toutes les autres particules quantiques n'est rien de tout ça, pour approcher le mode quantique il faut oublier toutes les visions classiques, les particules ne sont pas des boules, elles n'ont pas de volume, leurs comportement est a la fois celui d'une onde et celui d'un corps, dit autrement ce sont des particules ponctuelles dé-localisés (dans le temps et l'espace) ou ce sont des ondes localisés, ce qui fait que la mécanique quantique est profondément probabiliste, quand on fait une expérience on peut dire qu'il y aura x chance qu'il ce passe ça et y chances qu'il ce passe ceci, ce n'est plus déterministe comme la mécanique classique. La masse n'est qu'une caractéristique parmi d'autres, comme la charge électrique, la charge de couleur ou les divers moments : cinétiques et magnétiques, je pense qu'il faut démystifier la masse, bien sur le fait d'avoir une masse nulle a des conséquences : ça veut dire que toute l'énergie de la particule est contenue dans la quantité de mouvement : , que la particule ne se trouve jamais au repos et qu'elle ce déplace a la vitesse c.

[invitea1bd8001]

Je ne déforme rien, tu n'est pas cohérent, d'un coté tu affirme que les tachyons peuvent exister, de l'autre tu dit qu'on ne peut pas mesurer une masse imaginaire.

Je suis cohérent en voyant les choses sous l'angle suivant : une réalité physique n'est pas forcément mesurable. Bien sûr, cela peut paraitre stupide car on ne pourrait jamais voir son existence, mais j'estime qu'on a encore bien assez de choses à découvrir pour se cloitrer dans une vision des choses disons... restrictive quant à l'existence de notions qui échappent à nos sens.

Le photon, comme toutes les autres particules quantiques n'est rien de tout ça, pour approcher le mode quantique il faut oublier toutes les visions classiques, les particules ne sont pas des boules, elles n'ont pas de volume,

Oui c'est exactement ce que j'ai dit. Si vous faites attentions, il y a trois guillemets encadrant le mot "boule". C'est juste comme ça que mon cerveau imagine spontanément le photon en tant que corpuscule. Bien sûr que cela ne reflète pas la réalité.

[Pio2001]

j'estime qu'on a encore bien assez de choses à découvrir pour se cloitrer dans une vision des choses disons... restrictive quant à l'existence de notions qui échappent à nos sens.

Ce n'est pas une question d'ouverture, mais de démarche scientifique. Le tachyon est un terme mathématique. Il n'est donc pas du domaine de la religion, de l'art ou de la politique, choses auxquelles ont peu rester ouvert, mais de la science.

Or, la démarche scientifique, dans le domaine des sciences physiques, dont le tachyon fait partie, consiste à faire avancer en parallèle théorie et observation.
Tout ce qu'on dit, c'est que le tachyon ayant zéro support observationnel, il n'est, à l'heure actuelle, pas une avancée en sciences physiques.

[Zefram Cochrane]

J'aimerai sincèrement savoir comment il est possible de déformer mes propos jusqu'à dire l'inverse de ce que j'ai dit??? Je viens justement de dire (et plus d'une fois) qu'une masse imaginaire n'est pas mesurable, de même qu'une masse nulle, je cite d'ailleurs mon message précédent, et plus exactement la phrase juste au-dessus de celle que vous avez cité :


Eh bien vous en avez de la chance! Mon cerveau à moi, quand il se représente une particule, ben il se représente de la matière, si petit le volume dans lequel elle est contenu soit-il. Et mon cerveau a l'habitude d'associer de la matière à... de la masse! Un volume de matière sans masse serait un point (par définition immatériel puisque de dimension 0), donc le photon n'est au mieux qu'une " " "boule" " " d'énergie pure.
Et ça, pour ma part, j'ai du mal à le représenter...

et les neutrinos?

[invite8cc8b94d]

et les neutrinos?

Les neutrinos ont une masse.

lazar

[stefjm]

Les neutrinos ont une masse.

Il n'y a pas si longtemps, ils n'en avaient pas et ceux qui proposaient des modèles à neutrino massique passaient pour des illuminés...

[Deedee81]

Salut,

ceux qui proposaient des modèles à neutrino massique passaient pour des illuminés...

Ah bon !? Pourtant autant dans le Itzykson et Zuber que dans le Landau et Lifshitz (à une époque où on ne savait pas que les neutrinos avaient une masse) ils sont très prudents dans l'affirmation que les neutrinos sont sans masse. Et dans plusieurs études de cosmologie j'ai lu à l'époque "si le neutrino a une petite masse alors la matière noire pourrait être blablabla etc."

Tu aurais une référence ?
(sur un modèle de neutrino massique où l'auteur serati qualifié d'illuminé)
(de préférence un lien internet)

[ordage]

Salut,



Ah bon !? Pourtant autant dans le Itzykson et Zuber que dans le Landau et Lifshitz (à une époque où on ne savait pas que les neutrinos avaient une masse) ils sont très prudents dans l'affirmation que les neutrinos sont sans masse. Et dans plusieurs études de cosmologie j'ai lu à l'époque "si le neutrino a une petite masse alors la matière noire pourrait être blablabla etc."

Tu aurais une référence ?
(sur un modèle de neutrino massique où l'auteur serati qualifié d'illuminé)
(de préférence un lien internet)

Salut

D'ailleurs, quand Pauli l'a introduit, je ne pense pas qu'il lui ait attribué une masse nulle, d'où le nom qu'il lui a donné "neutrino" qui signifie "petit neutre"!
Mais comme cela a été longtemps une particule plutôt fantômatique, très difficile à déceler, on ne savait pas trop quoi en penser!

Cordialement