déformations d'espace-temps et gravitation

[inviteaecfdedf]

Je ne pense pas prendre trop de risque en affirmant que la théorie de la RG (http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...%A9n%C3%A9rale) nous indique une gravitation tendant vers 0 avec la distance.
Et ça me pose un gros problème.

Une horloge ne battra pas au même rythme selon l'altitude à laquelle elle se trouve, il n'y a pas de temps universel valable pour tous pas plus que de distance.
Aussi grande que soit la distance à l'astre considéré, il y aura toujours une différence dans les valeurs d'espace et de temps (c'est le fondement même de la RG).

La force gravitationnelle diminue avec la distance, soit, je veux bien, donc une fusée s'éloignant de l'astre ressentira de moins en moins de résistance conformément aux prévisions de la RG, MAIS la vitesse de la fusée perçue depuis l'astre sera forcément déformée compte tenu des différences d'espace et de temps des milieux considérés.

Et une vitesse déformée c'est le même effet que celui induit par une force de gravitation.

non ?!
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[Mailou75]

Salut,

la vitesse de la fusée perçue depuis l'astre sera forcément déformée compte tenu des différences d'espace et de temps des milieux considérés.

Si on suppose que ta fusée part avec la vitesse de libération depuis la Terre (et qu'on néglige tout le reste, soleil, galaxies etc...) alors deux effets vont s'opposer :
- Le premier c'est que, du fait de l'attraction gravitationnelle ("pente" de l'espace) la fusée va perdre de la vitesse pour avoir une vitesse nulle à l'infini.
Cet effet va surtout être ressenti proche de la Terre, là où la variation de "pente" est la plus forte. Au delà la pente devient régulière pour devenir nulle à l'infini.
-Le deuxième c'est que tout ce qui se passe dans l'espace au delà de la surface de la Terre est vu blueshifté (lecture accélérée + décalage des ondes vers le bleu).
De la même façon, la "pente" étant plus forte proche de l'astre cet effet se fera le plus sentir au début de l'expérience.
Tu as donc un ralentissement de vitesse perçu de manière accélérée !

Mais je dirais qu'en ordre de grandeur les effets sont incomparables. Une pomme jetée en l'air perd rapidement sa vitesse pour retomber,
alors que l'effet blueshift (Effet Einstein) est négligeable pour la Terre.

Cela répond t il à ta question ?

[inviteaecfdedf]

non mailou désolé, cela ne répond pas à ma question.
Ce que tu appelles la pente ne m'intéresse guère en fait, je regarde ici plutôt l'écart brut qui existe entre deux points.
Si tu me dis que la "pente" tend vers 0 avec la distance je comprends que les écarts d'espace et de temps tendent vers des constantes avec la distance.
Alors lesquelles ?

[Gilgamesh]

Je ne pense pas prendre trop de risque en affirmant que la théorie de la RG (http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...%A9n%C3%A9rale) nous indique une gravitation tendant vers 0 avec la distance.
Et ça me pose un gros problème.

Une horloge ne battra pas au même rythme selon l'altitude à laquelle elle se trouve, il n'y a pas de temps universel valable pour tous pas plus que de distance.
Aussi grande que soit la distance à l'astre considéré, il y aura toujours une différence dans les valeurs d'espace et de temps (c'est le fondement même de la RG).

La force gravitationnelle diminue avec la distance, soit, je veux bien, donc une fusée s'éloignant de l'astre ressentira de moins en moins de résistance conformément aux prévisions de la RG, MAIS la vitesse de la fusée perçue depuis l'astre sera forcément déformée compte tenu des différences d'espace et de temps des milieux considérés.

Et une vitesse déformée c'est le même effet que celui induit par une force de gravitation.

non ?!

Si on résume : tu es dans un puits de gravité (sur l'astre) tu vois le reste de l'univers légèrement blueshifté. Le champs de gravité qui fat effet pour l'observateur, c'est celui généré par l'astre où il se tient. Ca ne signifie en rien que la fusée située "à l'infini" ressent le champ de gravité. Si tu es dans la fusée et que tu observe les passager d'une autre fusée immobile par rapport à toi, il n'y a ni redshift, ni blueshift.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaecfdedf]

Si on résume : tu es dans un puits de gravité (sur l'astre) tu vois le reste de l'univers légèrement blueshifté. Le champs de gravité qui fat effet pour l'observateur, c'est celui généré par l'astre où il se tient. Ca ne signifie en rien que la fusée située "à l'infini" ressent le champ de gravité. Si tu es dans la fusée et que tu observe les passager d'une autre fusée immobile par rapport à toi, il n'y a ni redshift, ni blueshift.

ça dépend, ce ne sera vrai que s'ils se trouvent dans des champs gravitationnels de même intensité, ou dit autrement dans des espace de même densité d'énergie.

[inviteaecfdedf]

D'ailleurs gilgamesh pour appuyer mon argument il me suffit de reprendre le cas des pendules, j'en considère une au niveau de la mer et une identique en altitude et bien qu'elles ne bougent pas l'une par rapport à l'autre elles vont afficher un écart de temps.

[Mailou75]

Si tu me dis que la "pente" tend vers 0 avec la distance je comprends que les écarts d'espace et de temps tendent vers des constantes avec la distance.
Alors lesquelles ?

Plus tu t'éloignes de la Terre plus l'écart entre deux points (perte de vitesse de la fusée + blueshift gravitationnel) diminue.
Très loin de la Terre la vitesse ne changera presque plus entre deux points, et le blueshift sera négligeable.
Plus la pente (courbure) est grande plus l'écart vertical entre deux point rapproché est grand, plus la pente est faible plus l'écart vertical entre deux points sera faible.
L'écart vertical traduit à la fois la perte de vitesse et le blueshift pour l'observateur.
Je ne sais pas si c'est mieux...

[inviteaecfdedf]

Plus tu t'éloignes de la Terre plus l'écart entre deux points (perte de vitesse de la fusée + blueshift gravitationnel) diminue.
Très loin de la Terre la vitesse ne changera presque plus entre deux points, et le blueshift sera négligeable.
Plus la pente (courbure) est grande plus l'écart vertical entre deux point rapproché est grand, plus la pente est faible plus l'écart vertical entre deux points sera faible.
L'écart vertical traduit à la fois la perte de vitesse et le blueshift pour l'observateur.
Je ne sais pas si c'est mieux...

NON mailou
Plus tu t'éloignes de la terre plus l'écart entre le point considéré ET LA TERRE augmente.

[Mailou75]

NON mailou
Plus tu t'éloignes de la terre plus l'écart entre le point considéré ET LA TERRE augmente.

Je supposais l'écart "vertical" entre deux points situés à une distance fixe.
ex : La distance fixe c'est ta hauteur. Tes pieds voient ta tête blueshitée et ta tête pèse moins lourd que si elle était au niveau du sol.
Si on t'envoie dans l'espace ces écarts existeront toujours mais ils seront moindres.
Arrivé à l'infini il n'y a plus d'écart !

[inviteaecfdedf]

Mailou, tu me répètes tout le temps la même chose mais tu es hors sujet.
Je te redis que je considère l'écart entre un point de l'univers et la terre, l'observation est faite depuis la terre et non depuis les pieds de l'astronaute.

[Mailou75]

Mailou, tu me répètes tout le temps la même chose mais tu es hors sujet.
Je te redis que je considère l'écart entre un point de l'univers et la terre, l'observation est faite depuis la terre et non depuis les pieds de l'astronaute.

Si l'observateur reste sur Terre, voir ma première réponse : la fusée ralentis de plus en plus et elle est de plus en plus blueshitée.
Mais plus elle s'éloigne et plus les effets s'affaiblissent : elle ralentis de moins en moins et le blueshit augmente de moins en moins.
Sinon c'est que je n'ai pas compris ta question

[inviteaecfdedf]

hehe tu finis par t'embrouiller tout seul lol

elle est de plus en plus blueshitée.

et

le blueshit augmente de moins en moins.

Tu as bien évidement raison mais moi aussi, ton argument ne contredit en rien le mien.

[inviteaecfdedf]

Je te redis encore une fois Mailou que je considère l'écart entre un point éloigné et la terre.
Considérons une fusée qui part de la terre et s'en éloigne en direction du vide.
Au départ la fusée est dans les mêmes conditions que le point de départ donc avec aucun écart d'espace et de temps avec la terre, mais plus elle s'en éloigne plus elle va baigner dans un espace dilué et plus l'écart d'espace et de temps avec la terre va augmenter.
Alors certes cela va augmenter vite au début et plus lentement ensuite et même de plus en plus lentement mais cela va bien continuer d'augmenter.

Et cet écart d'espace et de temps va se traduire dans nos observations depuis la terre par une déformations des vitesses comparable à celle obtenue par une force gravitationnelle.

C'est incontournable, depuis la terre on ne peut pas percevoir une gravitation nulle dans le vide de l'univers, c'est impossible, une gravitation ne peut tendre vers 0 que depuis la fusée se déplaçant vers le vide, cela ne peut en aucun cas être vrai pour un observateur terrestre.

[silberic]

Mais en fait, le problème c'est quand tu dis "compte tenu de la différence d'espace et de temps dans les 2 milieux considérés"...
En effet, l'effet serait différent pour deux observateurs, un situé sur Terre et l'autre situé dans la fusée, mais pour un seul, on ne peut pas dire que "l'espace temps est différent", puisqu'il n'y a pas d'élément de comparaison. Et là, comme le dit Mailou : depuis la Terre, plus la fusée s'éloigne, et plus les effets gravitationnels sont moindres et l'effet de "blueshift" diminue...

Je ne sais pas si ça fait avancer le sujet, mais j'aurai essayé...

[inviteaecfdedf]

mais pour un seul, on ne peut pas dire que "l'espace temps est différent"

Je dois avouer que j'ai du mal à ne pas être d'accord avec toi sur ce point avec ou sans élément de comparaison.

Pour le reste je suis d'accord aussi d'ailleurs.

[Gilgamesh]

D'ailleurs gilgamesh pour appuyer mon argument il me suffit de reprendre le cas des pendules, j'en considère une au niveau de la mer et une identique en altitude et bien qu'elles ne bougent pas l'une par rapport à l'autre elles vont afficher un écart de temps.

Oui. Et donc, quel est le problème que ça te pose ?

[invite60be3959]

Oui. Et donc, quel est le problème que ça te pose ?

Je me permets de répondre. C'est toujours la même imcompréhension qu'il y a des mois. Astrocurieux constate que plus on s'éloigne, par exemple de le Terre, plus l'écart entre une horologe emportée dans une fusée(c'est elle qui s'éloigne donc) et une horloge restée sur Terre, est important. Jusque là, aucun problème. MAIS il en déduit, et c'est là que réside son (ENORME) incompréhension, que plus on s'éloigne d'une masse plus la gravitation est importante puisqu'il associe à tord, écart absolu entre horloges et gravitation! Or il oublit que la gravitation selon la RG est un phénomène purement local. Pour mesurer son intensité on doit donc mesurer un écart relatif entre horloges, par exemple avec l'expérience suivante : Sur un observateur, on place une horloge au niveau de sa tête et une au niveau de ses pieds. Sur Terre, on mesure un écart disons T entre les 2 horloges. Cet écart selon la RG, correspond (grossièrement dit) à une différence de courbure de l'espace-temps entre les positions des horloges. Si maintenant l'observateur embarque dans une fusée, on constate que l'écart entre ses 2 horloges diminue à mesure qu'il s'éloigne de la Terre, pour finalement tendre vers 0 à une grande distance de la Terre. L'effet de la gravitation(courbure de l'espace-temps selon la RG) diminue donc avec la distance et non l'inverse!

De façon encore plus simple, on oublit les 2 horloges que l'on remplace par un accéléromètre qui mesure l'accélération subit à la position où il se situe(!) Selon la mécanique de Newton, l'accélération est proportionnelle à la force(de gravitation ici donc). Sur Terre l'observateur mesure une certaine valeur, disons g. En s'éloignant de la Terre, l'observateur constate(et c'est une mesure qui a été faite bien sûr!) que l'accélération diminue avec la distance qui le sépare de la Terre(après avoir supprimé l'accélération de la fusée). L'intensité de la force de gravitation diminue donc avec la distance. C'est la loi de gravitation universelle de Newton établit vers 1685(basé sur les mesures de Kepler, Galilée, Tycho Brahé et bien d'autres) qui nous dit que l'intensité de la force de gravitation entre 2 corps de masse M(par exemple celle de la Terre) et m(par exemple celle d'un observateur) est donnée par la relation F=G*M*m/d² (G la constante de gravitation et d la distance entre les 2 corps).

Que l'on se place en RG ou en mécanique de Newton, peu importe, on a effectivement mesuré expérimentalement une diminution de la gravitation avec la distance. Donc Astrocurieux, il serait peut-être temps de comprendre un fait expérimental enseigné dès la classe de seconde et modélisé par les génies qu'on été Newton et Einstein, parce que là ça commence à être lourd!!

[inviteaecfdedf]

Oui. Et donc, quel est le problème que ça te pose ?

Je dis que tous les écarts dans les valeurs d'espace et de temps entre deux points impliquent une perception différente des vitesses, et un facteur qui agit sur la vitesse peut être apparenté à de la gravitation.
Les lois de la gravitation nous donnent les forces gravitationnelles qui s'exercent sur un objet dans son propre environnement .... local
Mais la perception que nous en avons depuis la terre est soumise à la déformation de la perception du fait de notre propre environnement.

L'amplitude de la déformation dépend de la différence d'environnement entre un point et un autre et donc de la distance à l'astre considéré et semble gérée par une transformation de lorentz, quand l'écart est faible, l'influence est faible, il faut de grandes distances pour que cela devienne significatif, à relier avec http://forums.futura-sciences.com/as...lativiste.html

[inviteaecfdedf]

petite réflexion subsidiaire :
j'entends dire que la présence d'un astre déforme la structure de l'espace-temps, laissant penser qu'il est la cause de ces déformations.
Personnellement je ne vois pas pourquoi il en serait plus la cause que la conséquence.

[Deedee81]

Salut,

Quelques remarques en passant.

Je dis que tous les écarts dans les valeurs d'espace et de temps entre deux points impliquent une perception différente des vitesses, et un facteur qui agit sur la vitesse peut être apparenté à de la gravitation.

Attention, un champ de gravitation est équivalent à un champ d'accélérations (principe d'équivalence), mais tout champ d'accélérations n'est pas équivalent à un champ de gravitation.

Donc, non, tout facteur qui agit sur les vitesses ne peut être apparenté à de la gravitation.

j'entends dire que la présence d'un astre déforme la structure de l'espace-temps, laissant penser qu'il est la cause de ces déformations.
Personnellement je ne vois pas pourquoi il en serait plus la cause que la conséquence.

Je dirais ceci :
L'équation d'Einstein (qui relie matière et courbure) est en fait une équation qui relie l'énergie-impulsion au tenseur de Ricci. Cela a deux conséquences :
1) La matière n'est pas entièrement définie par le tenseur énergie-impulsion, même si c'est ce qui est intéressant en RG (mais voir *). Donc cette relation matière - courbure ne peut avoir la matière pour conséquence de la courbure.
2) Pour avoir le tenseur de courbure complet, cette équation ne suffit pas, il faut prendre en compte les conditions aux limites (le tenseur de Ricci ne correspond qu'à une partir du tenseur de courbure complet). Une fois qu'on a les conditions aux limites + la matière, on a la courbure complète. Mais puisque les conditions aux limites ne sont pas liées à la matière, je vois mal comment la matière pourrait en être une conséquence. A noter que c'est vrai dans l'autre sens aussi (la matière n'impose pas les conditions aux limites, donc dire que toute la courbure est conséquence de la matière est faux, par exemple, pour un espace-temps totalement vide de matière, il y a une infinité de solutions différentes des équations avec des courbures différentes. Minkowski n'est qu'un cas très particulier).

Pour ce qui est de la relation causale dans l'autre sens, il vaut mieux se tourner du coté de l'équation des géodésiques : la matière suit les géodésiques de la variété espace-temps.

La relation entre les deux est donc totalement dynamique. L'un est influencé par l'autre. Mais avec des ingrédients supplémentaires qui empêchent une identification.

(*) Ce n'est pas tout à fait vrai. L'équation d'état de la matière est indispensable pour résoudre les équations complètes. Par exemple pour l'étude de l'effondrement gravitationnel d'une étoile. C'est simplement qu'en général on simplifie (sinon les calculs sont irréalisables de manière analytique, or dans les livres et cours on donne rarement les résultats de calculs numériques ! Pour ça il faut se tourner vers des articles spécialisés). Ainsi, dans presque tous les bouquins, on parle de l'effondrement d'une "boule de poussières" (P = 0, T = 0, V = quelconque, difficile de faire plus simple comme équation d'état ).

[stefjm]

Attention, un champ de gravitation est équivalent à un champ d'accélérations (principe d'équivalence), mais tout champ d'accélérations n'est pas équivalent à un champ de gravitation.

J'aime bien comme les physiciens définissent leurs principes indépendamment des mathématiciens.
Remarque, c'est de bonne guerre : Les mathématiciens définissent des concepts et les nomment en empruntant des noms au vocabulaire courant.

[invite60be3959]

petite réflexion subsidiaire :
j'entends dire que la présence d'un astre déforme la structure de l'espace-temps, laissant penser qu'il est la cause de ces déformations.
Personnellement je ne vois pas pourquoi il en serait plus la cause que la conséquence.

Autant se poser la question suivante donc : "Est-ce le feu qui est cause de la fumée, ou la fumée qui est cause du feu ? Et si c'était le cas, d'où vient la fumée alors ?!". Si ça ce n'est pas une logique défaillante, je ne sais pas ce que c'est, mais certainement pas une ouverture d'esprit! Si tu connaissais (mieux) la physique, tu saurais que chacune des 4 interactions fondamentales de la nature possède des sources. Par exemple, pour l'interaction électromagnétique c'est la charge électrique(et les courants), pour l'interaction gravitationnelle, c'est la masse (et l'énergie).
Si la courbure de l'espace-temps est respsonsable de la présence de la matière/énergie, alors comment la courbure crée-t-elle la matière ? Et d'où vient la courbure elle-même ? C'est vrai que c'est tellement plus logique comment raisonnement, et beaucoup plus satisfaisant intellectuellement!(Mais je conçois que lorsqu'on ne comprend rien à la physique, on cherche irrémédiablement ailleurs afin de dédouaner cette incompréhension, par pure fierté).

[invitecaa8f314]

vaincent, j'ai moi aussi une question à te soumettre prouvant mon incompréhension de la physique : la déformation de l'espace-temps est-elle la cause ou la conséquence de l'expansion de l'univers ?

[Deedee81]

J'aime bien comme les physiciens définissent leurs principes indépendamment des mathématiciens.
Remarque, c'est de bonne guerre : Les mathématiciens définissent des concepts et les nomment en empruntant des noms au vocabulaire courant.

Excuse-moi, je n'ai pas compris. Tu parles du vocabulaire ou de la méthode de travail ???? Tu fais référence au mot "champ" ? (tellement différent en physique et mathématique !)

[Andrei2010]

vaincent, j'ai moi aussi une question à te soumettre prouvant mon incompréhension de la physique : la déformation de l'espace-temps est-elle la cause ou la conséquence de l'expansion de l'univers ?

Déjà, prouve-nous que c'est la gravitation qui est à l'origine de l'expansion, ou bien que l'expansion produit la gravitation
Si tu y parviens, tu as toutes tes chances de pouvoir calculer la quadrature du cercle, et de nous créer un perptum mobile en tant que bonus.

[invitecaa8f314]

Chaque chose en son temps, pour le moment je paufine les théories des lois de la physique de l'avant "big bang"

[stefjm]

Excuse-moi, je n'ai pas compris. Tu parles du vocabulaire ou de la méthode de travail ???? Tu fais référence au mot "champ" ? (tellement différent en physique et mathématique !)

Vocabulaire.
Tous les mots utilisés en physique ont un sens triple : math, physique, vie courante.

[Mailou75]

Salut,

hehe tu finis par t'embrouiller tout seul lol

Effectivement c'était très mal dit
Voir la réponse de Vaincent :

Sur un observateur, on place une horloge au niveau de sa tête et une au niveau de ses pieds. Sur Terre, on mesure un écart disons T entre les 2 horloges. Cet écart selon la RG, correspond (grossièrement dit) à une différence de courbure de l'espace-temps entre les positions des horloges. Si maintenant l'observateur embarque dans une fusée, on constate que l'écart entre ses 2 horloges diminue à mesure qu'il s'éloigne de la Terre, pour finalement tendre vers 0 à une grande distance de la Terre. L'effet de la gravitation(courbure de l'espace-temps selon la RG) diminue donc avec la distance et non l'inverse!

Autant se poser la question suivante donc : "Est-ce le feu qui est cause de la fumée, ou la fumée qui est cause du feu ?

Là par contre je ne suis pas d'accord...
Est-ce la matière qui crée la courbure ou la courbure qui crée la matière... c'est "la poule ou l’œuf" !
Quand on voit que, dans le cas de l’effondrement d'un trou noir, la matière "disparait" de notre univers alors que la courbure reste intacte, on peut quand même se poser la question !

[Deedee81]

Vocabulaire.
Tous les mots utilisés en physique ont un sens triple : math, physique, vie courante.

En effet. Quand ce n'est pas multiple (certains mots ont plusieurs sens en physique, plusieurs en math, etc..., la langue française est très polysémique).

Est-ce la matière qui crée la courbure ou la courbure qui crée la matière... c'est "la poule ou l’œuf" !
Quand on voit que, dans le cas de l’effondrement d'un trou noir, la matière "disparait" de notre univers alors que la courbure reste intacte, on peut quand même se poser la question !

J'ai donné mon point de vue plus haut (le lien est dynamique, pas causal, et insuffisant pour entrainer une identification). Mais attention, la matière ne disparait pas de notre univers dans un TN, elle ne disparait que pour nous (ou pour une partie de l'univers). Et encore, ce n'est peut-être pas tout à fait vrai ("problème de l'information" en gravité quantique avec le rayonnement des trous noirs).

[invite60be3959]

Quand on voit que, dans le cas de l’effondrement d'un trou noir, la matière "disparait" de notre univers alors que la courbure reste intacte, on peut quand même se poser la question !

Peut-être que tu vois mal ou que tu connais mal. Je te propose d'aller étudier plus en détail les supernovae et les phénomènes d'effondrements gravitationnels afin que cela réponde à tes questions.