Temps et gravitation

[Amanuensis]

Je ne comprends pas la question. Il n'y a pas réellement de choix.

Le cas de la masse est un exemple "simple", mais le cas du temps n'est pas particulier. Le schéma général est qu'un même concept se divise en trois : la version classique, la version "coordonnée" et la minkowskienne "propre" ; les trois se confondant à la limite classique. Par exemple pour l'énergie il y a l'énergie classique (mv²/2), la composante énergétique de la 4-impulsion (gamma mc²) et la 4-impulsion. Pour le temps, on a le temps absolu classique, le temps coordonnée et le temps propre.

On n'a pas le choix des invariants relativistes, ils sont ce qu'ils sont ; on n'a pas le choix des concepts classiques ; les versions intermédiaires (relatives à un référentiel) sont "comme on peut", faisant le pont entre les deux autres.

Tout cela répond à une logique assez précise, qu'on peut percevoir avec un certain recul, mais évidemment difficile à percevoir quand on aborde la RR avec les a priori classiques, en particulier par le peu d'accent mis sur les invariants relativistes (qui sont des scalaires, des 4-vecteurs, et des 4-tenseurs d'ordre plus élevé...).

Un point qui a l'air d'échapper à beaucoup est que la notion de référentiel inertiel n'est pas essentielle en RR (la structure affine liée à l'inertie, oui, mais pas les référentiels) ; les formules sont simples en 4D, entre invariants relativistes, et la "projection" sur un référentiel les complique, cachant la simplicité. En fait la notion même d'invariant est bizarre, elle vient du trop d'emphase donnée aux référentiels.
-----

[invite5418555b]

Rien à voir avec le Higgs. Et il n'y a pas d'augmentation de la masse avec la vitesse.

C'est juste la relativité restreinte. Déjà on ne peut parler de vitesse que relative, en général en choisissant un référentiel.

Ensuite, si on appelle "inertie" le rapport entre la vitesse et la quantité de mouvement (deux quantités dépendant du référentiel), cela vaut gamma x m, donc cela augmente avec la vitesse.

On peut dire que "l'inertie mesurée dans un référentiel augmente avec la vitesse".

Mais ce n'est qu'une vision limitée, obtenue quand on veut absolument choisir un référentiel et décrire le phénomène en termes de la décomposition entre temps et espace que représente ce référentiel. (Décomposition permettant de se rapprocher de la mécanique classique.)

Si on cherche une notion "invariante" de l'inertie, c'est la masse m, et, pour toute approche invariante, cela n'a même pas de sens de parler de dépendance à une vitesse (au sens vitesse dans l'espace), puisque cette dernière n'est pas définie.

Merci pour l'explication.

Je viens de trouver cette page qui fait un synopsis de l'utilisation du concept de masse relativiste:
http://sasuke.econ.hc.keio.ac.jp/~ke...-faq/mass.html

Ca dit qu'a certaines epoques le concept etait davantage utilise mais qu'il n'est plus vraiment d'usage a part pour un but educatif.

Einstein lui-meme n'aimait pas trop utiliser ce concept, il dit:

"It is not good to introduce the concept of the mass M = m/(1-v2/c2)1/2 of a body for which no clear definition can be given. It is better to introduce no other mass than 'the rest mass' m. Instead of introducing M, it is better to mention the expression for the momentum and energy of a body in motion."

Personnellement j'ai toujours cru que la masse augmentait reellement. De plus j'ai entendu Susskind dire dans plusieurs cours ( je parle souvent de lui parce que j'ai ses cours sous la main sur youtube, pas parce que je lui accorde necessairement plus de credit ) que c'etait possible d'augmenter la masse, par exemple en chauffant une boite contenant du gaz. Jusqu'a quel point c'est ce qu'il pense je ne sais pas.

Cela dit j'ai trouve ce lien concernant l'interaction avec le champ de Higgs:
http://physicsforme.wordpress.com/20...e-explanation/

C'est un physicien qui parle, et il dit:

By David Miller Department of Physics and Astronomy, University College, London, UK.
A. The Higgs Mechanism
Imagine a cocktail party of political party workers who are uniformly distributed across the floor, all talking to their nearest neighbours. The ex-Prime Minister enters and crosses the room. All of the workers in her neighbourhood are strongly attracted to her and cluster round her. As she moves she attracts the people she comes close to, while the ones she has left return to their even spacing. Because of the knot of people always clustered around her she acquires a greater mass than normal, that is she has more momentum for the same speed of movement across the room. Once moving she is hard to stop, and once stopped she is harder to get moving again because the clustering process has to be restarted.
In three dimensions, and with the complications of relativity, this is the Higgs mechanism. In order to give particles mass, a background field is invented which becomes locally distorted whenever a particle moves through it. The distortion – the clustering of the field around the particle – generates the particle’s mass. The idea comes directly from the physics of solids. Instead of a field spread throughout all space a solid contains a lattice of positively charged crystal atoms. When an electron moves through the lattice the atoms are attracted to it, causing the electron’s effective mass to be as much as 40 times bigger than the mass of a free electron.

Donc, a la lumiere de la confirmation du champ de Higgs, doit-on voit la masse maintenant comme "la capacite a interagir avec le champ de Higgs". Une particule aurait une capacite minimale a interagir avec, qui donnerait ce que l'on considere usuellement comme sa masse invariante/au repos, et acquererait plus de capacite a interagir avec quand elle prend de la vitesse, ce qu'on appelait la masse relativiste.

C'est cette affaire de champ de Higgs qui complique la comprehension de l'affaire.

C'est interessant mais ca commence a devier pas mal du fil.

[Zefram Cochrane]

Je ne comprends pas la question. Il n'y a pas réellement de choix.

Le cas de la masse est un exemple "simple", mais le cas du temps n'est pas particulier. Le schéma général est qu'un même concept se divise en trois : la version classique, la version "coordonnée" et la minkowskienne "propre" ; les trois se confondant à la limite classique. Par exemple pour l'énergie il y a l'énergie classique (mv²/2), la composante énergétique de la 4-impulsion (gamma mc²) et la 4-impulsion. Pour le temps, on a le temps absolu classique, le temps coordonnée et le temps propre.

On n'a pas le choix des invariants relativistes, ils sont ce qu'ils sont ; on n'a pas le choix des concepts classiques ; les versions intermédiaires (relatives à un référentiel) sont "comme on peut", faisant le pont entre les deux autres.

Tout cela répond à une logique assez précise, qu'on peut percevoir avec un certain recul, mais évidemment difficile à percevoir quand on aborde la RR avec les a priori classiques, en particulier par le peu d'accent mis sur les invariants relativistes (qui sont des scalaires, des 4-vecteurs, et des 4-tenseurs d'ordre plus élevé...).

Un point qui a l'air d'échapper à beaucoup est que la notion de référentiel inertiel n'est pas essentielle en RR (la structure affine liée à l'inertie, oui, mais pas les référentiels) ; les formules sont simples en 4D, entre invariants relativistes, et la "projection" sur un référentiel les complique, cachant la simplicité. En fait la notion même d'invariant est bizarre, elle vient du trop d'emphase donnée aux référentiels.

Bonjour,

Peut être que cette notion d'invairant amène beaucoup de confusion dans la compréhension de relativité, sinon voici ma logique :

on pose :






En RR nous avons les égalités suivantes.





->





1er cas : w' = 0 ; w = 0







2nd cas : w' = 0 ; w = v






2nd cas : w' = v' ; w = v






-> avec






A priori, on peut appliquer les même concept à l'énergie qu'à la durée ie :
Durée propre, durée coordonnée , durée apparente.

Comme E = mc² pourquoi ces concepts ne s'appliquent-ils pas à la masse?

Cordialement,
Zefram

[Amanuensis]

Comme E = mc² pourquoi ces concepts ne s'appliquent-ils pas à la masse?

Parce que la masse est un tenseur scalaire, et la coordonnée temporelle (et l'énergie) une composante d'un 4-vecteur (d'un tenseur vecteur).

[Zefram Cochrane]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Tenseur
Je crois comprendre quand tu dis cela que la masse ne dépend pas de la base (tenseur d'ordre 0 ) tandis que le temps si (tenseur d'ordre 1 )
Mais j'ai un peu de mal à me représenter le temps comme une quantité vectorielle.

Une vitesse est une quantité vectorielle qui est le quotient d'un vecteur (distance ) par un scalaire (temps).

Je peux écrire




Cordialement,
Zefram

[Amanuensis]

Mais j'ai un peu de mal à me représenter le temps comme une quantité vectorielle.

Pourtant la direction du temps dans un référentiel est bien un 4-vecteur. Celui de coordonnées (1, 0, 0, 0) usuellement.

Une vitesse est une quantité vectorielle qui est le quotient d'un vecteur (distance ) par un scalaire (temps).

C'est la vision classique, ça.

Une 4-vitesse est la dérivée d'une trajectoire paramétrée , et c'est un 4-vecteur, et c'est la direction du temps propre pour la trajectoire (de module 1 si on choisit le temps propre pour ). Le temps propre n'est pas un "tenseur scalaire", c'est "juste" une indexation de la trajectoire.

Quand je parlais de "tenseur scalaire" et autres, c'est dans le cadre d'un formalisme 4D, sans s'occuper de décomposition entre "temps" et "espace" (c'est à dire sans s'occuper de référentiels) qui permet de se raccrocher comme on peut au formalisme classique.

Je n'y peux pas grand chose, au fait que la logique de la RR est bien plus claire dans le formalisme 4D qu'en s'encombrant de coordonnées...

[Nicophil]

Bonsoir,

Ce qui intéresse PPathfindeRR, c'est la masse, et celle-ci est positive.

Ce qui intéresse PPathfindeRR, c'est la différence de masse, et celle-ci est négative.

[invite34567123333]

Bonsoir,

Ce qui intéresse PPathfindeRR, c'est la différence de masse, et celle-ci est négative.

Certainement pas.
Quelle que soit la nature de l'énergie, cette différence est bien positive, et même très largement.

[Amanuensis]

Différence entre quoi et quoi? Vous prenez plaisir à vous contredire, on ne sait même pas si vous parlez de la même chose!

[invite34567123333]

Suffit de savoir lire.

[Amanuensis]

Assez nulles comme interventions.

[Zefram Cochrane]

Bonsoir
Je te remercie pour ton explication
Cordialement
Zefram

[Amanuensis]

Je n'ai certainement les immenses talents de lecture dont se targuent certains, mais la dernière question de RRPathfindeRR sur ce fil est

Est-ce que la tension d'un ressort ou sa masse ou... change une fois là haut ?

La réponse qui a suivi était difficile à mettre en rapport avec la question. Et j'ai beau lire la question, cela n'indique pas de quelle différence deux protagonistes débattent par négation dans les derniers messages.

Dans l'état, sans recadrage précis, la discussion est n'importe quoi, et pourrait tout aussi bien être fermée.

[PPathfindeRR]

Re-bonjour à tous !
Désolé je me suis absenté pendant un petit moment, mais je vois que ce fil continu !
Alors je vais répondre à tous le monde... ça risque d’être un peu long mais… bon…
et merci à tous pour vos réponses !

donc ma dernière question était :
Est-ce que la tension d'un ressort ou sa masse ou... change une fois là haut ?

Il faut faire attention aux articles de vulgarisation.
Ce qui a du être écrit à propos de la masse n'a rien à voir spécifiquement avec la gravitation.

Un ressort comprimé a emmagasiné de l'énergie, donc il "pèse" plus lourd (tout comme un fer à repasser encore chaud est plus lourd lui aussi), E=MC².
(Inutile de prendre la balance, c'est aux alentours de la quinzième décimale que ça change en SI).

Là où ce phénomène n'est plus du tout négligeable (et même très largement prédominant) c'est par exemple dans le cas de la masse du proton, ou du neutron.
En effet la masse des constituants (quarks up et quarks down) est presque négligeable, (quelques MeV) face à l'énergie emmagasinée à l'intérieur (l'énergie de liaison des quarks/interaction forte via les gluons, (pas loin du GeV)).

Je voulais dire plus précisément, deux ressort identique et au repos… (pas comprimés), un sur Terre et l’autre là haut (hors ou éloigné d’un champs de gravitation),
est-ce que la force nécessaire (l’énergie nécessaire) pour le comprimer entièrement sera la même (de même valeur) ?
Après je faisais allusion dans ma question pour le rapport entre l’energie que le ressort contient (sa tension) et le rapport entre masse énergie…
Mon allusion est peut-être fausse et mal interprétée mais c’était la raison de ma question.
Je précise que je me doute bien que son poids sera moins important s’il est plus éloigné de la Terre.

La question devient donc
- pourquoi l'invariance de la vitesse de la lumière ?
- et pourquoi E = h.nu ?

Heu… ça peut faire parti de la question mais alors pas pour les raisons… une vitesse invariable car elle ne possède pas de masse et donc il s’agit d’un pourquoi fondamental.

L'énergie de liaison est négative,…

Je ne saisi pas le rapport ? (Temps et gravitation)
S’il y en a un, peux-tu m’expliquer le lien avec l’énergie de liaison ?
Oui la masse totale de mon horloge est moins importante que la somme de chaque atome s’ils étaient non liés à cause d’une partie de la masse convertie en énergie de liaison…
Mais le problème de mon horloge qui ralentie, elle, n’est pas désatomisée !

Ce qui intéresse PPathfindeRR, c'est la masse, et celle-ci est positive.
Quand quelqu'un pose une question simple, je donne une réponse simple.
L'intervenant veut comprendre, pas de se noyer dans un cours théorique hors sujet ou l'on chipote sur des signes arbitraires d'équations purement conventionnels.

Et fausse.
Vous n'êtes pas le premier (ni le dernier) pour "justifier" une réponse fausse par une soi-disant "simplicité" qui ne cache en fait que de l'ignorance.

Bah justement ! je ne comprends pas et si j’ignore (ou ignorons)quelque chose, j’aimerais le savoir !

Je reprends, le point de fond, le seul important puisque qu'on est sur un forum scientifique. L'énergie de liaison vient "en moins" dans la masse d'un système lié. La masse d'un nucléon est un sujet difficile (à ce que j'en comprends pas totalement élucidé), mais vient essentiellement de l'énergie (tant cinétique que potentielle e.m.), et ces deux formes tendent à séparer les composants. L'interaction forte empêche cette séparation, et ce n'est pas en ajoutant de l'énergie.

Si vous êtes « au-dessus » de tout le monde, pourquoi n'êtes vous pas au CNRS en ce moment ?
Que venez-vous donc faire sur un forum scientifique ?
(…)
Hors sujet.
Si vous souhaitez débattre d'énergie potentielle et d'énergie cinétique, rien ne vous empêche d'ouvrir un nouveau fil.
Les personnes intéressées pourront éventuellement y participer.

Allons, allons… ne battez vous pas ! on discute !

Mais j’avoue avoir du mal à te suivre Amanuensis… je ne comprend toujours pas…
Faut m’excuser un peu, je ne suis pas calé en physique !

Le fait que la masse d'une horloge ou d'une clé à molette soit différente (très très légèrement supérieure) dans un champ de gravitation comme la Terre est liée à l'énergie qu'elle devrait « libérer » pour « échapper » à l'attraction terrestre.

C'est encore plus vrai pour une étoile à neutron.

Dans un trou noir, pour échapper à celui-ci, l'énergie qu'il faudrait déployer pour en sortir ne ferait que contribuer à l'augmentation de sa masse.
Là, c'est vraiment LE méchant piège !
Chaque effort pour tenter de lui échapper ne fait que contribuer davantage à lui faire prendre le dessus

J'espère avoir pu éclairer ta lanterne.

Heu… oui et non !
Le fait que j’ai besoin d’un apport plus important d’énergie pour me libérer d’un champs de gravitation plus important, ne fait pas varier ma masse…
c’est mon poids qui varie ?! Poids = m x g ?!

Salut,
- pourquoi l'invariance de la vitesse de la lumière ?
Postulat de la relativité justifié par les mesures effectuées sur la vitesse de la lumière dans le vide (+ absence d'éther)
- et pourquoi E = h.nu ?
Simple changement d'unité conséquent au premier postulat

Oui ok, on mesure !
Mais fondamentalement, pourquoi ?

Moi aussi je suis tenté de faire la différence entre masse et poids, la masse étant une mesure conséquente de la structure des atomes ou molécules considérés et le poids donnant l'effet des forces de gravitation sur cette masse.
Si la masse change c'est que la structure interne change.

Une remarque maintenant que m'inspire le titre de la discussion : "temps et gravitation"
Je me demande s'il est juste de lier le temps à la gravitation, la valeur du temps dépend-elle de la densité d'énergie du milieu considéré ou des forces de gravitation présentes ?, cela me semble être le même problème qu'entre vitesse et accélération dans le cadre de la RR mais là on sait que c'est la vitesse qui influe sur la valeur de l'espace-temps.

Ah !
Là tu cerne mieux le sens et la raison de ma question !
D’ailleurs une petite parenthèse, c’est drôle que tu dises ça car j’ai également ce problème de compréhension entre vitesse et accélération… surtout pour le sujet concernant les jumeaux et que la différence d’âge est causée pour moi par l’accélération et non par une vitesse constante…
Mais bref… oublions ce sujet de jumeaux, car on sort du sujet initial !

Bon, c'est un abus de langage et une tradition il faut bien le dire de parler de masse.

Longtemps a été utilisé aussi le concept de "masse relativiste", pour parler de l'inertie.
Le fait d'abandonner cette "façon de voir" n'a pas révolutionné la relativité, sinon ça se saurait..

Bien sûr que la masse est invariante.
Il faut voir le voir en terme d'énergie et "d'équivalent-masse".

Mais vous eu raison d'attirer l'attention sur ce point.

Non. La masse est invariante, et l'énergie dépend du référentiel.

Faut se méfier de l'image simpliste de l'équivalence entre masse et énergie. Surtout quand la question est l'invariance...

…Dépend du référentiel… Ça veut dire quoi ça ?

Oui, dans un champs de gravité je n’observerais pas l’horloge au loin (Horloge hors champs de gravité) tourner à la même vitesse que si j’étais également moi aussi hors champs de gravité !

Mais ma question, mon incompréhension n’est pas là !

Je ne veux pas trop m'eloigner du sujet, mais rapidement :n'est-il pas vrai que plus une particule va vite, plus elle interagit avec le boson ziggs et plus elle prend de masse?

Rien à voir avec le Higgs. Et il n'y a pas d'augmentation de la masse avec la vitesse.

C'est juste la relativité restreinte. Déjà on ne peut parler de vitesse que relative, en général en choisissant un référentiel.

Ensuite, si on appelle "inertie" le rapport entre la vitesse et la quantité de mouvement (deux quantités dépendant du référentiel), cela vaut gamma x m, donc cela augmente avec la vitesse.

On peut dire que "l'inertie mesurée dans un référentiel augmente avec la vitesse".

à Nicolas321,
Là je suis d’accord avec Amanuensis, rien à voir avec la vitesse et le boson de Higgs !
Si j’ai correctement compris, selon telle ou telle type de particule, elle est plus ou moins sensible au champs de Higgs et ce qui leur donne telle ou telle masse…
Par exemple le Tauon est plus sensible au champs de Higgs que l’électron et donc la masse du Tauon sera plus importante que l’électron.

Je rappelle que mon problème d’incompréhension concerne l’énergie qui fait tourner mon horloge à des vitesses différentes selon la courbure de l’espace-temps, selon le champs de gravité ou elle se situe ;
et que si l’énergie est la même chose que la masse mais sous forme différente alors pourquoi la masse reste invariable ?

about the paradoxe of the twin
By our assumtpion exactly the same K, which is not accelerated, but is provided with (…)

Je ne parle pas anglais couramment et n’ai que quelque notion, je dois constamment passer par Google Traduction !
Si un passage est intéressant à savoir, peux tu éviter les formules mathématiques, ce serait sympa de ta part !
Tu peux par contre me traduire le bon sens de cette formule par l’écrit !
Si elle est utile pour m’aider à comprendre un concept que j’ignore… merci encore !

Ce qui intéresse PPathfindeRR, c'est la différence de masse, et celle-ci est négative.

Oui, c’est bien ce qui m’intéresse ! mais comme on le fait comprendre, la masse est invariable !
Et c’est cela qui échappe à ma compréhension quand je considère l’énergie de celle-ci !

Je n'ai certainement les immenses talents de lecture dont se targuent certains, mais la dernière question de PPathfindeRR sur ce fil est :

Est-ce que la tension d'un ressort ou sa masse ou... change une fois là haut ?

La réponse qui a suivi était difficile à mettre en rapport avec la question. Et j'ai beau lire la question, cela n'indique pas de quelle différence deux protagonistes débattent par négation dans les derniers messages.

Dans l'état, sans recadrage précis, la discussion est n'importe quoi, et pourrait tout aussi bien être fermée.

Non, pas besoin de fermer le fil !
Tu ne saisie pas le sens de ma question car pour toi tout te semble clair ! probablement parce que tu est plus calé que moi dans ce domaine et donc que ma question te parait dénuée de sens !

Il y a donc quelque chose que je ne saisis pas concernant la nature fondamentale de la masse et de l’énergie… et je demande une simple réponse à cette question et si non alors une rectification ou de l’aide pour localiser ou se fait mon erreur qui m’amène à poser ce genre de question !

[PPathfindeRR]

Je pensais que ma question était simple à comprendre !
Que mon raisonnement (même s’il est inexacte) était simple à comprendre !

Je rappelle le début du fil concernant mes questions :

Une simple question :

Avant tout,
Je sais que les terme que je vais utiliser ne seront pas les meilleurs ou les plus adaptés pour certain d'entre vous, mais je pense que l'on comprendra ou je veux en venir.

Quand il y a présence de masse ou d'énergie, l'espace se courbe... (la gravitation)
Quand l'espace se courbe, le temps également... soit un tout... l'espace-temps se courbe. (le temps s'écoule plus lentement sur terre que dans l'espace)
Pourquoi ?

Si vous préférez, je recommence ma question autrement :

Pourquoi en présence de gravité, une horloge tourne plus lentement ?

Si vous préférez, je recommence ma question autrement :

Pour deux horloges "synchronisées" (oui je sais... !), que je sépare, que j'en place une dans l'espace pendant un certain temps (dans un champs de gravité plus faible) et garde la seconde en main sur terre... et plus tard la récupère...
je constate qu'elle n'affichent plus la même heure... Pourquoi, Y a t-il un transfère de masse/énergie ?

Je cherche une explication (à l'écrit, et pas avec une formule mathématique qui me donne le résultat de ce décalage), de manière qui me fasses comprendre mieux ce que représente l'énergie qui fait tourner une horloge à des vitesses différentes selon sa situation.

Est-ce que la tension d'un ressort ou sa masse ou... change une fois là haut ?

Je peux encore préciser ma dernière question (inutilement pour moi)

Si je considère :

- Mon horloge tourne plus rapidement hors champs de gravité (plus rapidement que sur Terre).
- L’énergie qui fait tourner l’aiguille de mon horloge et fournie par son mécanisme (par la tension de son ressort).
- Si je comprend correctement, la tension est une énergie ?!
- Si son ressort est plus épais alors sa masse totale est plus importante et donc sa tension également.
- Si la tension de son ressort augmente alors l’aiguille de mon horloge tournerait plus vite car il fournirait plus d'énergie (avec la même compression il se détendrait plus vite)!

Maintenant, sachant que se ressort ne s’épaissit pas mais que l’aiguille de mon horloge se met à tourner plus vite hors champs de gravité… comme si la tension de se ressort était plus importante, alors pourquoi la masse de celui-ci ne change pas ?!