Vitesse de la lumière

[Thioclou]

Bonjour à tous,
Quel est la loi physique qui fixe la vitesse de propagation de l'énergie dans l'espace vide à environ 300000km/s?
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[stefjm]

La théorie de la relativité restreinte.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
J'aurais plutôt dit la loi de l'électromagnétisme de Maxwell.

[albanxiii]

Le dernier mot revient toujours à la Nature.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Les trois réponses sont justes

- L'électromagnétisme est une théorie relativiste
- Et la relativité comme toute théorie a été élaborée pour être en accord avec l'expérience (c'est-à-dire ce que nous dit la Nature)

Si on veut donner un nom à la loi physique demandée par Thioclou, on peut dire "second postulat de la relativité restreinte" (ou second principe).
En ne se laissant pas aveugler par le mot "postulat" car comme toujours en physique un tel postulat a été choisi car c'est ce qui était observé dans la nature (ici avec l'électromagnétisme lorsque Einstein a construit sa théorie dont le titre de l'article de 1905 était d'ailleurs "électrodynamique des corps en mouvement").

[Thioclou]

Bonjour,
Ma question n'est pas de savoir si l'énergie a une vitesse de propagation constante dans le vide, mais de savoir pourquoi cette vitesse est de 300000Km/s et non pas 15 m/s ou 10î9Km/s ou tout autre valeur.

[jacknicklaus]

Parce que c'est comme çà, un point épicétou.
La vitesse de la lumière s'observe, mais ne se calcule pas à partir d'autres constantes plus fondamentales.

j'écarte la relation \epsilon_0 \mu_0 c^2 = 1
qui n'est pas vraiment un calcul de c à partir de constantes plus fondamentales (désolé pour le code LaTex, mais l'interpréteur LaTex du forum semble en grève)

[Deedee81]

Salut,

Une autre façon de le dire est que la valeur de la vitesse de la lumière n'a pas d'importance car elle dépend des unités choisies !!!! Ce qui est important c'est sa valeur par rapport à la vitesse d'autres choses. Par exemple, la valeur de la vitesse de la lumière par rapport à la vitesse du son. Et là, on peut le justifier, on peut calculer la vitesse du son dans une barre métallique (par exemple) en utilisant le module d'élasticité et on peut calculer ce dernier à partir des propriétés du réseau cristallin et des propriétés de l'atome... en remontant jusqu'au plus fondamental, la constante 'c' finit par apparaitre. Et un tel calcul est pratiquement un calcul d'une "petite fraction de c".

Et donc ça répond à la question :
- la loi physique pour l'existence de la vitesse de la lumière dans le vide est l'existence d'une vitesse limite, c'est le second postulat de la RR (le fait que la lumière se déplace à cette vitesse est juste dû au fait que la lumière n'a pas de masse).
- et les valeurs des vitesses sont liées à.... l'ensemble de toutes les lois physiques.

[Deedee81]

Un autre exemple peut-être plus clair.

La vitesse de la lumière, sa valeur, dépend des unités choisies. Les unités (mètres, secondes,...) dépendent des étalons de mesures choisis (par le Bureau des Poids et Mesure). Par exemple, la seconde est définie arbitrairement par les oscillations de l'atome de césium (plus précisément par les oscillations d'une transition hyperfine). On peut calculer la fréquence (et donc "la seconde") en utilisant la mécanique quantique (et idéalement Dirac + une louche de théorie quantique des champs), c'est même plus facile que pour le son. Et le résultat.... dépend de la vitesse de la lumière !!!! donc, tout est relatif, la valeur de 'c' n'a pas d'importance, ce qui compte c'est le rapport, la relation, entre la vitesse 'c' et les autres vitesses (ou les étalons).

Mais le constat final est le même. Ces relations dépendent de toutes les lois physiques (ici, des lois de la mécanique quantique et du choix particulier de l'atome de césium. On aurait pu en prendre un autre : par exemple, à une époque, on fixait le mètre avec l'atome de Krypton).

C'est à tel point que maintenant on définit le mètre avec la vitesse de la lumière et la valeur de cette dernière a été choisie arbitrairement (enfin, presque, on a choisi une valeur identique à la valeur qui était connue jusque là, sinon cela aurait tout compliqué).

[papy-alain]

Et puis, ce ne sont pas des lois de la physique qui contraignent un phénomène, mais bien l'inverse, après observation et mesure.

[penthode]

Bonjour,
Ma question n'est pas de savoir si l'énergie a une vitesse de propagation constante dans le vide, mais de savoir pourquoi cette vitesse est de 300000Km/s et non pas 15 m/s ou 10î9Km/s ou tout autre valeur.

ça fait partie des "constantes cosmologiques"

comme le zéro absolu ou la constante de Plank .

on les constate , on les mesure , on les admet

il n'y a pas de "pourquoi"

[pimart]

Bonjour,
Comme il a été dit, la vitesse est absolue, ce qui la fixe c'est un système d'unités adapté à certaines quantités ayant du sens pour nous humains. On pourrait aussi demander "pourquoi avons choisi le mètre la seconde comme unités naturelles" plutôt que d'autres. Cette question est proche de la votre, et formulée ainsi, il est plus clair que la valeur 300 000 n'est pas réellement significative.

Il me semble que le sens de votre question "pourquoi" est alors vraiment "pourquoi se trouve-t-il que nous, humains, soyons tels que la sensation que nous avons du temps qui passe (par exemple) est telle qu'elle est, et non pas 2 ou 50 ou 1000 fois plus rapide ou plus lente ?" Cette question ne paraît pas avoir de réponse évidente du point de vue de la physique et semble difficile à aborder, bien qu'elle soit intéressante.


Si cela vous intéresse, une autre question intéressante (de physique) reliée est la suivante : "que ressentirait/verrait un observateur qui se déplacerait dans un monde ou la vitesse de la lumière est beaucoup plus faible". Le petit jeu suivant illustre les phénomène classiques de relativité restreinte qui se produisent lorsque l'on diminue la vitesse de la lumière (Doppler, contraction, dilation etc): http://gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light/

[papy-alain]

"que ressentirait/verrait un observateur qui se déplacerait dans un monde ou la vitesse de la lumière est beaucoup plus faible".

Si la vitesse de la lumière dans l'air n'était que de 1 m/an, il suffirait de se tenir à 300 m du château de Versailles pour voir déambuler Louis XIV. Dingue, non ?

[Thioclou]

Si cela vous intéresse, une autre question intéressante (de physique) reliée est la suivante : "que ressentirait/verrait un observateur qui se déplacerait dans un monde ou la vitesse de la lumière est beaucoup plus faible". Le petit jeu suivant illustre les phénomène classiques de relativité restreinte qui se produisent lorsque l'on diminue la vitesse de la lumière (Doppler, contraction, dilation etc): http://gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light/

Bonjour,
De mémoire, il me semble que GAMOW avait traité le sujet dans son livre 'Un, deux, trois, ... l'infini'.

[Thioclou]

ça fait partie des "constantes cosmologiques"

comme le zéro absolu ou la constante de Plank .

on les constate , on les mesure , on les admet

il n'y a pas de "pourquoi"

Bonjour,
C'est bien connu : la Nature a horreur du vide. C'est une loi universelle et il faut l'admettre.

[penthode]

ce qui est curieux !

car la nature est essentiellement formée de vide....

du vide interstellaire , au vide intra_atomique

[Deedee81]

Salut,

Si la vitesse de la lumière dans l'air n'était que de 1 m/an, il suffirait de se tenir à 300 m du château de Versailles pour voir déambuler Louis XIV. Dingue, non ?

Ah tiens, c'est marrant ça. J'avoue que je n'y avais jamais pensé. De quoi écrire une histoire SF amusante (avec une planète avec un lac remplit d'un fluide où la lumière irait lentement par exemple)

[pm42]

On peut aussi se demander si cela changerait tellement si elle est aussi la vitesse limite pour les objets matériels.

Pour ce qui est de voir le passé, il y a un roman dont j'ai oublié le titre, l'auteur, etc mais qui utilise l'effet Casimir à une échelle atomique pour trouver des trous de ver et ensuite visualiser n'importe quel point dans l'espace temps...
Ce n'était pas très bon ceci dit.

[Deedee81]

Pour ce qui est de voir le passé, il y a un roman dont j'ai oublié le titre, l'auteur, etc mais qui utilise l'effet Casimir à une échelle atomique pour trouver des trous de ver et ensuite visualiser n'importe quel point dans l'espace temps...
Ce n'était pas très bon ceci dit.

Tiens c'est marrant, moi c'est une nouvelle que j'avais lu sur l'idée (là pas Casimir, juste "quantique"). Et un historien qui pestait car il faisait des demandes pour observer Carthage (sa grande spécialité) et c'était toujours refusé. Et les publications issues de cette invention étaient peau de chagrin. Il enquête et finit par trouver l'inventeur. Et là il découvre la vérité : l'engin est incapable d'observer une ancienne époque, il marche d'autant mieux que l'événement est proche dans le passé et permet ainsi d'espionner tout et n'importe quoi. Le gouvernement a donc mis la main dessus pour empêcher tout mauvais usage (et évidemment l'utiliser lui-même).

[pm42]

Marrant aussi. J'ai retrouvé les références du mien : Lumière des jours enfuis de Clarke et Baxter...

[Resartus]

Bonjour,
@Deedee81
https://fr.wikipedia.org/wiki/Les_Cendres_du_passé

[papy-alain]

Ah tiens, c'est marrant ça. J'avoue que je n'y avais jamais pensé. De quoi écrire une histoire SF amusante (avec une planète avec un lac remplit d'un fluide où la lumière irait lentement par exemple)

Bah, à bien y réfléchir, c'est un peu notre lot quotidien. Quand on pense aux milliards d'années qu'il faut à la lumière pour nous parvenir des galaxies éloignées, on peut se dire qu'à l'échelle de l'Univers elle se traine lamentablement.

[Deedee81]

Ah, Resartus, bravo. Je n'arrivais pas à le retrouver. Merci.

Bah, à bien y réfléchir, c'est un peu notre lot quotidien. Quand on pense aux milliards d'années qu'il faut à la lumière pour nous parvenir des galaxies éloignées, on peut se dire qu'à l'échelle de l'Univers elle se traine lamentablement.

C'est vrai. Mais avec Louis XIV c'est plus amusant.

[choom]

la valeur 300 000 n'est pas réellement significative.

Il me semble que le sens de votre question "pourquoi" est alors vraiment "pourquoi se trouve-t-il que nous, humains, soyons tels que la sensation que nous avons du temps qui passe (par exemple) est telle qu'elle est, et non pas 2 ou 50 ou 1000 fois plus rapide ou plus lente ?" Cette question ne paraît pas avoir de réponse évidente du point de vue de la physique et semble difficile à aborder, bien qu'elle soit intéressante.
/[/url]

Une autre réflexion à propos de la relativité de la sensation du temps qui passe est l’impact qu’a l’échelle ( grandeurs taille ) à laquelle nous vivons : imaginons-nous réduits à 1/100 ième de notre taille actuelle, mais avec les mêmes activités : le matin on s’éveille, se rend à la salle de bain, se brosse les dents, se vêtit, prépare et mange son petit-déjeuner etc... MAIS comme on aurait le même influx nerveux alors que toutes les distances parcourues par tous nos gestes sont 100 fois plus courtes, notre rythme de vie - le nombre d’activités par unité de temps - ( par rapport à l’horloge du salon qui est restée à l’échelle initiale ) est devenu 100 fois plus rapide. De quoi comprendre de l’intérieur en pourquoi les mouches sont tellement efficaces pour éviter notre main à notre échelle actuelle... De quoi également réaliser que les Lilliputiens de Jonathen Swift auraient été bien incapables de dialoguer avec Gulliver même en utilisant un porte-voix : il eût fallu d’abord transformer les fréquences et ralentir leur débit de parole....

[Gilgamesh]

Bonjour,
C'est bien connu : la Nature a horreur du vide. C'est une loi universelle et il faut l'admettre.

Ce n'est vraiment pas l'aphorisme qui est susceptible de convaincre un physicien moderne, pour qui tout est fait de vide, au contraire.

[Mailou75]

Bonjour à tous,
Quel est la loi physique qui fixe la vitesse de propagation de l'énergie dans l'espace vide à environ 300000km/s?

Il y a dejà eu beaucoup de reponses j’en tente une autre...

300.000 c’est juste un chiffre qui va avec nos unités de mesure de l’espace (km) et du temps (s). Mais Einstein nous dit que c’est kif kif et que l’on convertis l’un en l’autre par un un facteur c soit d=c.t. Il n’y a qu’a regarder l’etalon actuel d’un mètre, c’est la vitesse parcourue par la lumière en 1/300.000.000s. Mais ceci ne dit pas pourquoi c’est une limite...

Suppose maintenant une horloge. Une des aiguilles est verticale c’est l’observateur fixe. Et tu as une seconde aiguille c’est l’objet en mouvement. Sa vitesse sera comprise entre midi et 3h, un quart de cadran. A midi elle est confondue avec l’observateur, v=0 et a 3h elle vaut c. Ceci est «physique» puisque la projection horizontale de l’aiguille donne la vitesse (Beta=cosinus) et la projection verticale donne le «ralentissement du temps» (1/Gamma=sinus). Dans cette representation de la relativité on comprends pourquoi il n’y a rien au delà de c (=1), faire avancer l’heure d’avantage n’augmentera plus Beta, la vitesse.

[Matmat]

C'est pas plutôt le duc d'orléans que vous voyez ?

[bernarddo]

Ce fil est fantastique…

La question de Thioclou est intéressante, je dirai même fondamentale, mais il me semble qu’on n’y a pas répondu ici.

Elargissons-la : la question se pose pour c, mais aussi pour les 5 autres constantes de la physique : G, m, h (const de Planck), μ0 permittivité magnétique du vide, et e charge électrique.

Pourquoi toutes ces constantes devraient-elles être à ces valeurs précises pour que notre univers soit ce qu’il est ? C’est proprement INCONCEVABLE.

On sait seulement qu’elles sont déduites d’équation de conservation de l’énergie, celles de Maxwell, Schrödinger, Boltzmann et l’équation de champ d’Einstein.

### Théorie personnelle ###

[vanos]

Si la vitesse de la lumière dans l'air n'était que de 1 m/an, il suffirait de se tenir à 300 m du château de Versailles pour voir déambuler Louis XIV. Dingue, non ?

Oui, c'est dingue ! mais cela rendrait les déplacements difficiles comme on ne peut dépasser la vitesse vitesse de la lumière, imaginez un peu, aller moins vite que cette lumière (à 1 m par an) pour acheter les croissants du matin chez le boulanger...

[invite51d17075]

G varie en a** (-1) (a puissance -1), c en a**(-1/2), m en a**1, h en a**3/2, en a**1, e en a**1/2.
Voila, toutes ces constantes sont des variables en fonction d’un seul paramètre, c’est quand même plus sympa. Tout le problème de la cosmologie revient alors à s’intéresser à a qui, lui, n’a aucune raison d’être une constante ! Que de migraines en moins !!!
!

cela mérite une explication tout de même, ou alors c'est une invention personnelle ?

par ailleurs, je ne suis vraiment en accord avec la réponse de Mailou.
en tout cas telle que tu la présente ( je n'ai pas lu son texte initial )