Dilatation du temps

[invite51394436]

Bonjour à vous tous, à vous toutes!

Voilà, j'ai commencé à lire un livre corsé sur les trous noirs et forcément il y avait dans l'un des chapitres les notions abordant la relativité restreinte. Dans le bouquin la dilatation du temps était mal vulgarisée. Je me suis donc documenté sur internet. Je maîtrise un peu la formule sur la relativité générale concernant les effets de la masse par rapport à l'énergie, bref notre chère formule E=MC SOLAR (c'est une blague). Mais bon malgré mes heures de recherche, de brouillons, de vidéos youtube (ça fait 5h que je suis dessus j'en peux plus et il est maintenant 02h13 du matin) je n'arrive toujours pas à cerné la dilatation temporelle et ça commence à me gonfler sévère. Je suis déjà allé voir les autres topics, que les modérateurs et administrateurs ne s'inquiètent pas mais je n'ai trouvé ma réponse nulle part.

Je commence. J'ai bien saisi que la dilatation du temps est avant tout un phénomène de perception, prenant en compte 2 observateurs (un en mouvement, l'autre inerte) et un référentiel (voici un des articles que j'ai lu) :

" Nous avons vu dans l’article précédent que la vitesse de la lumière reste la même pour tout observateur quelle que soit sa vitesse et son référentiel. L’évidence de ce fait est en vérité très complexe, imaginez que vous êtes dans un train en marche qui avance a une vitesse de 50km/h. Vous lancez un objet (une balle par exemple) vers l’avant du train a une vitesse de 10km/h. Dans votre référentiel (le train) la balle va à une vitesse de 10km/h en s’éloignant de vous, mais pour un observateur situé à l’extérieur du train, la balle aura une vitesse de 60km/h puisqu’on y ajoute la vitesse du train qui est de 50km/h.

Imaginez désormais que l’observateur dans le train prend une lampe torche et l’allume pour éclairer l’avant du train, la lumière va se diriger vers l’avant du train à la vitesse de la lumière (en supposant que nous faisons l’expérience dans du vide). Il parait évident d’en déduire qu’un observateur situé a l’extérieur du train verra ce rayon lumineux se propager à la vitesse de la lumière plus la vitesse qui avance a 50km/h (donc c+50). Or, rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière, pas même la lumière elle-même.

Einstein en a conclut que, la vitesse de la lumière étant une frontière infranchissable, c’est l’écoulement du temps dans les différents référentiels qui varie. Relativement, si on a deux référentiels A(le train) et B(le quai) contenus dans un référentiel C (la terre), le temps s’écoule plus lentement dans le référentiel A que dans le référentiel B puisqu’il est en mouvement "

De même que cette vidéo : http://www.youtube.com/watch?feature...&v=KHjpBjgIMVk

J'ai aussi vu l'expérience de l'horloge atomique ou encore les calculs mathématiques affirmant que si on voyage à une vitesse=c pendant 50 ans cela représentait pour une personne immobile 500 ans. Mes questions sont les suivantes :

Puisque le temps est une question de PERCEPTION (d'un observateur en mouvement vis à vis d'un observateur immobile dans un référentielle donné) comment se fait il que la vitesse (où v=c) puisse PHYSIQUEMENT ralentir une horloge (je cite ici la fameuse expérience des horloges atomiques) et comme se fait il qu'elle puisse agir aussi PHYSIQUEMENT sur le métabolisme d'une personne qui vieillirai alors plus lentement. Alors que le temps est une PERCEPTION et non pas quelque chose de physique en soi-même. Merci de votre aide. Là je jette l'éponge. Je vais suivre activement cette conversation
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[Amanuensis]

Bonjour, et bienvenu sur le forum.

Je suis déjà allé voir les autres topics

?? Cette question a été posée un très grand nombre de fois sur ce forum, il paraît étonnant qu'ayant lu ces autres sujets vous n'ayez pas progressé plus loin que ne l'indique le reste de votre message.

[Amanuensis]

Un rapide résumé :

a) Il faut distinguer le temps propre et le temps en tant que coordonnée de l'espace-temps ;

b) Le temps propre (à un observateur) est celui des expériences locales de l'observateur ;

c) Les expériences locales répondent aux mêmes lois pour tout observateur local une fois exprimées en temps propre ; ni les expériences, ni (donc) les lois ne sont affectées ("ralenties" ou "accélérées") par la vitesse de l'observateur par rapport à quoi que ce soit.

d) Le temps-coordonnée est utilisé par un observateur pour décrire des expériences lointaines ;

e) Il n'est pas possible d'avoir un temps-coordonnée qui colle avec tous les temps propres ;

f) On appelle "dilatation du temps" le rapport entre le rythme d'un temps propre d'un observateur distant et le temps coordonnée choisi.


[c) est le principe de relativité ; e) est une différence essentielle entre l'espace-temps de Minkowski et celui de la mécanique classique. Les autres points sont des définitions.]
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Le temps perçu par un observateur (et mesuré par toute horloge locale) est son temps propre. En relativité restreinte, et pour un observateur inertiel donné, sont utilisés (la plupart du temps implicitement) des systèmes de coordonnées particuliers (correspondant à un même référentiel) qui "projettent" le temps propre de l'observateur sur tout l'espace-temps, en tant que coordonnée temporelle. Dans ce cas, le rapport entre le temps-coordonnée et le temps propre d'une trajectoire autre que la sienne est toujours plus grand que 1, d'où le terme de dilatation.

[Gilgamesh]

Puisque le temps est une question de PERCEPTION (d'un observateur en mouvement vis à vis d'un observateur immobile dans un référentielle donné) comment se fait il que la vitesse (où v=c) puisse PHYSIQUEMENT ralentir une horloge (je cite ici la fameuse expérience des horloges atomiques) et comme se fait il qu'elle puisse agir aussi PHYSIQUEMENT sur le métabolisme d'une personne qui vieillirai alors plus lentement. Alors que le temps est une PERCEPTION et non pas quelque chose de physique en soi-même. Merci de votre aide. Là je jette l'éponge. Je vais suivre activement cette conversation

Il vaut mieux dire effet de perspective, c'est à dire de projection d'un référentiel sur l'autre qu'effet de perception. Perception semble introduire l'idée que c'est dans "l'oeil de l'observateur" que ça se passe, que c'est quelque chose de subjectif, alors que c'est géométrique et parfaitement objectif.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite51394436]

Ta réponse est un peu trop confuse pour moi Amanuensis. Et tu n'as pas répondu, je pense, à mes questions. Tu me parles de référentiels, là j'avoue que j'ai été paumé car tu n'as pas assez vulgarisé. Dans l'expérience des horloges atomiques, l'une (placée dans un avion se déplaçant à grande vitesse) à accusé un retard de quelques micro-secondes comparé à celle de l'aéroport qui été immobile. Ici apparemment pas d'effet de perspective ou autre, on parle bien d'un ralentissement PHYSIQUE. C'est que je voudrai qu'on m'explique. Pareil comment une grande vitesse peut-elle ralentir le fonctionnement d'un métabolisme organiques. Où n'est ce que la perception du temps qui diffère entre les deux sujets (immobile et en mouvement).

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
les réponses d'Amanuensis sont très claires et concises, il faut seulement prendre la peine et le temps propre de les lires attentivement.
s'y référer est vivement souhaitable
Cordialement,
Zefram

[Amanuensis]

Ta réponse est un peu trop confuse pour moi Amanuensis. Et tu n'as pas répondu, je pense, à mes questions.

Comme indiqué, ce n'était qu'un résumé, une synthèse des points clé. Et comme indiqué, il y a eu des tas de discussions sur ce forum sur le sujet, avec beaucoup plus de détails.

Dans l'expérience des horloges atomiques, l'une (placée dans un avion se déplaçant à grande vitesse) à accusé un retard de quelques micro-secondes comparé à celle de l'aéroport qui été immobile. Ici apparemment pas d'effet de perspective ou autre, on parle bien d'un ralentissement PHYSIQUE.

C'est le "paradoxe" des jumeaux de Langevin. Plein de discussions existent sur le sujet. En gros, deux trajectoires joignant deux événements n'ont pas nécessairement la même durée propre. Il n'y a pas de ralentissement, au sens où pour chacun des deux observateurs le temps propre s'est écoulé normalement.

C'est directement lié au point e) de mon résumé, même si montrer la relation entre les deux demande pas mal d'explications.

Pareil comment une grande vitesse peut-elle ralentir le fonctionnement d'un métabolisme organiques.

Elle ne le fait pas. (Point c de mon résumé.)

Où n'est ce que la perception du temps qui diffère entre les deux sujets (immobile et en mouvement).

Non plus. La perception de leur propre temps propre est identique pour tous les observateurs.

Ce n'est aucune des deux approches que vous proposez.

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Vous butez, comme beaucoup de ceux (si ce n'est pas tous) qui abordent le sujet, sur les "réflexes mentaux" liés à l'idée de temps absolu. Il faut s'en débarrasser, et ce n'est pas facile. Il faut accepter que le temps est relatif : le temps propre de chacun est perçu identiquement par chacun ; mais il n'y a pas moyen de faire "coller" son temps propre aux temps propres des autres. Les temps propres sont à la fois "les mêmes" (relativement), et différents. Ce n'est pas moins "logique" que le temps absolu, mais cela heurte les concepts acquis.

Une analogie peut être le mot "demain". Pour toute personne "demain" est perçu de la même manière : le concept de "demain" ne dépend pas de la personne. Et pourtant le "demain" d'une personne peut avoir une autre date que le "demain" d'une autre, et donc ces "demains" sont différents. Et bien la notion de "1 seconde" a la même propriété : toute personne la perçoit, la vit, de la même manière (c'est 1 seconde de temps propre), et pourtant on ne peut pas y voir une durée absolue, une durée que tout le monde "parcourrait" simultanément.

[Amanuensis]

Tu me parles de référentiels, là j'avoue que j'ai été paumé car tu n'as pas assez vulgarisé.

J'ai cité le mot en passant, le concept n'est pas nécessaire dans un premier temps dans l'approche que je propose. Je l'ai cité parce que je vais à l'encontre des pratiques usuelles, qui consistent au contraire à parler en long et en large de référentiels, souvent avec des tas de formules. Vous trouverez facilement des discussions selon cette ligne sur le forum.

[papy-alain]

Tu me parles de référentiels, là j'avoue que j'ai été paumé

En physique classique, un référentiel est système de coordonnées de l'espace de dimension 3 dont l'origine est un corps ponctuel réel ou imaginaire. Il permet à un observateur de quantifier les positions et déplacements. Souvent, on utilise un repère cartésien et on privilégie les référentiels inertiels.

En relativité restreinte, et générale, un référentiel est un système de coordonnées de l'espace-temps, toujours avec un corps ponctuel réel ou imaginaire comme origine, où l'observateur considère les événements. La relativité restreinte se limite à l'utilisation de référentiels inertiels (d'où son nom restreinte).

Un changement de référentiel est soumis au principe de relativité, et des forces d'inertie peuvent apparaitre ou disparaitre lors d'un changement de référentiel.

Source : wikipédia.

[Amanuensis]

Wiki ou pas, c'est faux. Un référentiel n'est pas la même chose qu'un système de coordonnées.

Je n'aurais pas dû mettre le mot "référentiel", cela amène toujours le souk dans les discussions sur les théories de la relativité...

[papy-alain]

Référentiel : Système de coordonnées spatiales, et temporelle auquel sont référées les équations d'un problème physique.

Source : Futura Sciences.

[Amanuensis]

Bons exemples de mauvaise vulgarisation. Je dois pouvoir en sortir des dizaines d'autres.

[Amanuensis]

Le sujet de cette discussion n'étant pas le concept de référentiel, je n'interviendrai plus sur des messages discutant de ce concept sur ce fil, pour éviter une dérive (un hijacking) de la discussion au détriment des attentes du primo-posteur.

[Deedee81]

Salut,

J'ai suivi de loin

Le sujet de cette discussion n'étant pas le concept de référentiel, je n'interviendrai plus sur des messages discutant de ce concept sur ce fil, pour éviter une dérive (un hijacking) de la discussion au détriment des attentes du primo-posteur.

D'autant que je trouve qu'autant le concept de coordonnées est trivial à vulgariser, autant le concept de référentiel en RG est difficile à vulgariser. Ce qui explique sans doute ce raccourcit abusif qu'on retrouve un peu partout.