Pour le photon, combien de temps lui faut il pour voyager

[vilveq]

Bonjour,

J'ai une petite question qui me chipote.
Un photon qui quitte la surface du soleil va mettre +/- huit minutes pour arriver sur terre.
Huit minutes du point de vue d'un habitant de la terre.
Mais du point de vue du photon, (c’est évidement une expérience de l'esprit) mais si celui-ci avait une chronomètre, il lui faudrait combien de temps pour arriver sur terre.
De même s'il vient d'une étoile distance de 100 millions d'années lumière, dans le référentiel du photon, il lui faut combien de temps pour arriver sur terre ?

Merci, et désolé si ma question est idiote

Benoît
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[mach3]

Réponse courte : Pas de réponse car le concept de durée ne fait pas sens pour un photon.

Réponse longue et technique : Le long d'une ligne d'univers de genre temps, suivi par une particules massive (pas par un photon), on peut calculer l'intervalle d'espace-temps entre deux évènements et cela donnera la durée écoulé pour la particule entre ces deux évènements.
La ligne d'univers d'un photon n'est pas de genre temps, mais de genre nul, c'est à dire que l'intervalle d'espace-temps intégré le long de la ligne entre deux évènement, par exemple l'évènement d'émission et d'absorption du photon, est toujours nul.

m@ch3

[Amanuensis]

EDIT: Doublon détecté après envoi, mais je laisse.

La question a été posée très souvent sur le forum.

Dans le cadre de la physique contemporaine, la question n'a pas de sens, parce que «durée du point de vue d'un photon» n'a pas de sens en général.

La notion de point de vue est, disons, limitée à des corps matériels.

On pourrait répondre à la rigueur une durée nulle, mais cela en ferait la seule exception pour parler de «durée vue du photon».

[viiksu]

Durée de vie nulle donc temps nul pour traverser l'Univers entier quelque soit sa taille et même s'il est infini. Oups on ne sait plus trop où on est.

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Durée de vie nulle donc temps nul pour traverser l'Univers entier quelque soit sa taille et même s'il est infini.

Selon toi, ce serait quoi le référentiel d'un photon qui est partout à la fois ? En fait, on retombe ici sur le cas d'une singularité, là où surgissent les zéros et les infinis, qui n'ont aucun sens physique.

[Deedee81]

Salut,

Durée de vie nulle donc temps nul pour traverser l'Univers entier quelque soit sa taille et même s'il est infini. Oups on ne sait plus trop où on est.

Attention, tu mélange deux référentiels dans ton analyse. Celui du photon (pour peu qu'un tel référentiel soit bien défini, pour dire "temps nul") et celui sur Terre (quand tu dis "on").
Quand nous on mesure, le temps n'est pas nul.
Le photon, lui, peut-être qu'il ne sait pas où il est mais le pauvre n'a de toute façon pas de cerveau

[viiksu]

Selon toi, ce serait quoi le référentiel d'un photon qui est partout à la fois ? En fait, on retombe ici sur le cas d'une singularité, là où surgissent les zéros et les infinis, qui n'ont aucun sens physique.

Je n'en sais rien pour moi cela n'a pas de sens physique. Il est quand même bizarre qu'un objet qu'on produit tous les jours par milliards de milliards en allumant sa lumière soit en quelque sorte intemporel?

[Deedee81]

Je n'en sais rien pour moi cela n'a pas de sens physique. Il est quand même bizarre qu'un objet qu'on produit tous les jours par milliards de milliards en allumant sa lumière soit en quelque sorte intemporel?

Si c'était la seule bizarrerie en physique, ce serait bien.

Franchement, les objets pouvant être à deux endroits en MQ, les coupures causales des trous noirs, les physiciens qui ne prennent pas de café le matin, tout ça c'est très bizarre

[Amanuensis]

L'erreur est de considérer le «photon» comme un objet. (1)

C'est un concept qui est si peu objet que sa modélisation ressortit à la fois à la physique quantique et aux théories de la relativité.

C'est Lamb il me semble qui a dit qu'il faudrait un permis pour utiliser le terme «photon», comme on a un permis de conduire...

(1) Erreur qu'on voit continuellement dans les discussions du forum. Sa version la plus flagrante est justement l'idée (fausse) d'un référentiel adapté à un «photon», mais elle se manifeste sous d'autres formes plus subtiles.

[viiksu]

Il faudrait définir le terme objet mais pour moi c'est incontestablement un objet quand sorti de ma lampe de poche, par une nuit noire, il se réfléchi sur un mur afin que ma rétine le captant forme l'image du mur.
PS: je simplifie peut-être que ce n'est pas le photon initial que ma rétine capte mais un photon secondaire émis par le mur, mais cela ne change pas la démonstration.

[Amanuensis]

Ce que vous décrivez est la lumière, le terme correct pour décrire ces phénomènes. Et le terme objet décrit des phénomènes aux caractéristiques différentes (par exemple de pouvoir être immobiles, d'avoir une masse, ...), une chaise, un atome, ...

Maintenant, ce sont des remarques sur des termes. Si ça vous amuse de les utiliser autrement, personne ne vous en empêche. Mais faudrait éviter de faire croire que ça a une quelconque profondeur.

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Je répète autrement, si vous voulez: l'erreur est de considérer le «photon» comme on considère une chaise ou un atome ou autre «machin» comparable.

[stefjm]

Ce que vous décrivez est la lumière, le terme correct pour décrire ces phénomènes. Et le terme objet décrit des phénomènes aux caractéristiques différentes (par exemple de pouvoir être immobiles, d'avoir une masse, ...), une chaise, un atome, ...

Il y a quand même l’ambiguïté de la vitesse, partagé par les chaises et la lumière et/ou photon;

[mach3]

Il y a quand même l’ambiguïté de la vitesse, partagé par les chaises et la lumière et/ou photon;

oui et non, les chaises peuvent avoir toutes les vitesses de l'intervalle [0,c[, alors que les photons ne peuvent avoir que la vitesse c. Du coup ça reste vraiment une catégorie de trucs différente.

m@ch3

[stefjm]

Oui.
Pour la chaise, on peut avoir la vitesse nulle, donc la définition possible d'un référentiel : correspond à un zéro mathématique, un numérateur qui s'annule.
Pour le photon, on ne peut avoir la vitesse c, donc pas de référentiel : correspond à un pôle mathématique, un dénominateur qui s'annule.

Objet différent, mais symétrique.

[Amanuensis]

Et vous n'abordez que l'aspect relativité.

Côté PhyQ, ce n'est pas mieux. La rotation par exemple: parler de la rotation propre d'une chaise se fait d'une manière. Parler du spin d'un photon (obligatoirement aligné dans l'axe de progression, polarisé avec non-commutativité des coordonnées, ...) est totalement autre chose. Ce qui s'applique à l'un ne s'applique pas à l'autre.

[Notons que dans le cas de la rotation, la limite est moins tranchée que la vitesse. Une question intéressante est si un atome d'hélium 3 ou de deutérium tourne sur lui-même...]

On peut ajouter d'autres aspects, mais la conclusion est inévitable: on ne peut pas traiter un «photon» comme une petite chaise.

[shub22]

Est-ce qu'on peut considérer finalement d'après ce que vous dites que le photon est une singularité au même titre que le Big Bang ou le centre d'un TN ?
Il faudrait s'entendre sur ce que recouvre le terme singularité en physique bien sûr...
En gros pour le définir, considérer qu'à l'approche de la "singularité" tel qu'elle est définie en physique ou à son niveau même, la théorie -cette théorie générale qu'on connaît et qui s'applique via les maths et les équations auxquels sont adjoints des objets abstraits/conceptuels comme référentiel ou durée- s'arrête.
???

[papy-alain]

Est-ce qu'on peut considérer finalement d'après ce que vous dites que le photon est une singularité au même titre que le Big Bang ou le centre d'un TN ?
Il faudrait s'entendre sur ce que recouvre le terme singularité en physique bien sûr...
En gros pour le définir, considérer qu'à l'approche de la "singularité" tel qu'elle est définie en physique ou à son niveau même, la théorie -cette théorie générale qu'on connaît et qui s'applique via les maths et les équations auxquels sont adjoints des objets abstraits/conceptuels comme référentiel ou durée- s'arrête.
???

Une singularité, c'est simplement une limite inatteignable par une théorie. On peut parler de singularité, dans ce cas ci, à partir du moment où l'on essaie (vainement) de définir un référentiel qui serait propre à un photon.

[Amanuensis]

Sauf que le «photon» (les masses nulles) ne posent aucun problème de physique.

Et que l'infini non atteignable n'a rien à voir avec les masses nulles.

Comme d'hab, on peut toujours jouer sur la signification d'un terme, ça ne coûte rien, c'est à la portée de n'importe qui. Cela fait de belles discussions, souvent vaines quand on ne discute pas le fond, mais seulement des opinions, des opinions sur l'usage que devrait avoir un terme.

Bref, non, il n'est pas d'usage en physique de parler de singularité à propos de la masse nulle. Ce qu'on dit est simplement qu'il y a deux cas distincts, sans continuité entre les deux, la masse nulle (norme de qvitesse 0) et les masses non nulles (norme de qvitesse strictement non nulle). La notion de référentiel est parfaitement définie pour une masse non nulle, même quand elle tend vers 0 ; et elle n'est pas définie pour la masse nulle. Rien n'exige la commutativité du passage à la limite.

---

Bon, on a «discuté» le terme «objet», maintenant le terme «singularité», à quoi le tour?

[shub22]

Une singularité, c'est simplement une limite inatteignable par une théorie. On peut parler de singularité, dans ce cas ci, à partir du moment où l'on essaie (vainement) de définir un référentiel qui serait propre à un photon.

Bon papy-alain serait plutôt de mon avis (je suis plutôt d'accord avec sa formulation de "limite inatteignable par une théorie") et Amanuensis considère que c'est la masse nulle qui est caractéristique première du "photon". Mais par ailleurs ne dit-il pas que la notion de référentiel n'est pas définie pour une masse nulle alors qu'elle l'est dans les autres cas?
Donc pour vous Amanuensis la singularité du photon c'est sa masse nulle ou pour cet "objet/corps/particule" qui atteint la vitesse de la lumière ?
Voire le fait qu'il n'ait pas de temps propre, voire un mix des 3 ?

Bon si ça vous énerve ce genre de question ne répondez pas!

[Amanuensis]

Mais par ailleurs ne dit-il pas que la notion de référentiel n'est pas définie pour une masse nulle alors qu'elle l'est dans les autres cas?

Oui, et alors?

Donc pour vous Amanuensis la singularité du photon c'est sa masse nulle ou pour cet "objet/corps/particule" qui atteint la vitesse de la lumière ?
Voire le fait qu'il n'ait pas de temps propre, voire un mix des 3 ?

Aucun et tous. (Aucun parce que mal exprimés...)

[Et il n'est pas question de «singularité», juste de caractéristiques, d'attributs, de propriétés, ...]

Si on parle de référentiel, la caractéristique clé de la particule (attribut de la particule, comme charge électrique ou spin), c'est la masse, nulle ou pas. Le fait d'aller à c relativement à tout référentiel est une conséquence de cet attribut, précisément de la masse nulle. Et aucun objet ne peut «atteindre» la vitesse de la lumière: soit il l'a (en admettant le «photon» comme objet, ce que je fais pas), soit il ne peut pas l'atteindre.

Qui plus est un objet de masse non nulle a toutes les vitesses strictement inférieures à c, car il n'a pas de vitesse intrinsèque, une vitesse est toujours relative à quelque chose. Et si on prend l'ensemble des référentiels possibles, alors les vitesses d'un objet donné ont toutes les valeurs possibles, inférieures à c.

Quant à «ne pas avoir de temps propre», c'est du charabia, ça n'a pas de sens, du moins pas sa place dans un discours sérieux sur la physique.

[shub22]

Oui, et alors?



Quant à «ne pas avoir de temps propre», c'est du charabia, ça n'a pas de sens, du moins pas sa place dans un discours sérieux sur la physique.

D'accord. Donc le photon comme n'importe quelle particule possède un temps propre.
Ceci dit quand vous dites qu'il n'y a pas de vitesse intrinsèque, il me semblait (ou alors j'ai rien compris) que c'était précisément un attribut (ou propriété ou qualité ou ce qu'on veut) du photon.
Que toutes les vitesses soient forcément relatives car elles dépendent du référentiel qui les mesure, d'accord mais c serait bien une vitesse "absolue" c-a-d que quelque soit le référentiel en mouvement ou pas qui mesure ou mesurerait la vitesse du photon, il va toujours trouver la même valeur soit la constante c.
Ou alors j'y comprends rien car il me semble que toute la Relativité est bâtie là-dessus non ?

[invite6486d7bd]

Que toutes les vitesses soient forcément relatives car elles dépendent du référentiel qui les mesure, d'accord mais c serait bien une vitesse "absolue" c-a-d que quelque soit le référentiel en mouvement ou pas qui mesure ou mesurerait la vitesse du photon, il va toujours trouver la même valeur soit la constante c.

Pour être précis, la relativité restreinte stipule l'existence d'une vitesse limite de propagation de l'information, et la valeur actuellement connue de cette vitesse limite se trouve être la vitesse du photon dans le vide. La vitesse "du photon" (de la propagation de l'onde électromagnétique) , selon les milieux traversés et les circonstances, peut par contre être inférieure à C. Voir cette discussion pour plus d'éclaircissements : http://forums.futura-sciences.com/de...iere-leau.html

[shub22]

Merci oui sur ce point-là je connaissais.
Sur d'autres je dis pas mais ça effectivement je savais. Avec le célèbre effet Cherenkov qui a valu le prix Nobel en 56 à son découvreur.
Cet effet qui fait que dans les piscines des centrales nucléaires, l'eau prend une teinte bleutée et l'explication de ce phénomène est qu'effectivement la vitesse de la lumière , globalement, dans l'eau est inférieure à c.
Et on le voit sur les photos d'ailleurs. Un effet que l'on compare au franchissement du mur du son et l'explication du "bang" sonore qu'on entend.
Merci sinon.

[stefjm]

[...]Bref, non, il n'est pas d'usage en physique de parler de singularité à propos de la masse nulle. [...]

[...][Et il n'est pas question de «singularité», juste de caractéristiques, d'attributs, de propriétés, ...][...]

En général, les propriétés physiques sont associées à des singularités mathématiques.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Singul...C3%A9matiques)

C'est particulièrement utilisé en commande de procédé où ce sont les pôles qui caractérisent les systèmes.

[Amanuensis]

D'accord. Donc le photon comme n'importe quelle particule possède un temps propre.

Non, pas du tout. Le temps propre n'est pas un attribut d'une particule, quelle qu'elle soit. C'est en cela que c'est du charabia.

Le temps propre est une caractéristique d'une ligne de genre temps, c'est une notion géométrique. Le temps propre, c'est une datation, une sorte de pose de «bornes secondiques» le long du chemin.

Ce qu'on peut dire c'est que le temps propre ne concerne pas un «photon», puisqu'il ne suit pas une ligne de genre temps.

C'est un peu comme parler du centre d'une ligne droite. Cela ne s'applique pas, c'est tout.

Ceci dit quand vous dites qu'il n'y a pas de vitesse intrinsèque, il me semblait (ou alors j'ai rien compris) que c'était précisément un attribut (ou propriété ou qualité ou ce qu'on veut) du photon.

J'ai indiqué que l'absence de vitesse intrinsèque (que ce soit en direction ou module) est caractéristique de la masse non nulle, donc tout le contraire de ce que vous indiquez avoir compris.

Et au contraire pour la masse nulle la caractéristique est une norme de vitesse indépendante du référentiel (la valeur c).

Le point est que cela sépare violemment des deux catégories, sans possibilité de continuité, sans possibilité que l'une soit une limite de l'autre.

[La liaison avec un référentiel «de quelque chose» est directe, une fois qu'on a compris (mais il faut l'avoir compris) que l'expression «le référentiel de ceci», «le référentiel dans lequel est ceci», signifie proprement «un référentiel dans lequel ceci a constamment une vitesse nulle», ce qui est alors évidemment impossible pour la masse nulle, de par la caractéristique indiquée.]

[shub22]

Non, pas du tout. Le temps propre n'est pas un attribut d'une particule, quelle qu'elle soit. C'est en cela que c'est du charabia.
Le temps propre est une caractéristique d'une ligne de genre temps, c'est une notion géométrique. Le temps propre, c'est une datation, une sorte de pose de «bornes secondiques» le long du chemin.
Ce qu'on peut dire c'est que le temps propre ne concerne pas un «photon», puisqu'il ne suit pas une ligne de genre temps.
C'est un peu comme parler du centre d'une ligne droite. Cela ne s'applique pas, c'est tout.

J'ai indiqué que l'absence de vitesse intrinsèque (que ce soit en direction ou module) est caractéristique de la masse non nulle, donc tout le contraire de ce que vous indiquez avoir compris.
Et au contraire pour la masse nulle la caractéristique est une norme de vitesse indépendante du référentiel (la valeur c).

Oui ça je crois avoir compris effectivement: je pensais dire la même chose mais je ne m'exprime dans la terminologie adéquate. En tout cas c'est bien ce que je voulais dire. Sur ce point OK
Mais je crois que c'est surtout des connaissances qui me manquent: une pratique du calcul, des équations, du sens et de la signification de certaines choses et termes et abstractions qui j'avoue m'échappent un peu.
Bon on ne s'improvise pas physicien comme cela .

Le point est que cela sépare violemment des deux catégories, sans possibilité de continuité, sans possibilité que l'une soit une limite de l'autre.
[La liaison avec un référentiel «de quelque chose» est directe, une fois qu'on a compris (mais il faut l'avoir compris) que l'expression «le référentiel de ceci», «le référentiel dans lequel est ceci», signifie proprement «un référentiel dans lequel ceci a constamment une vitesse nulle», ce qui est alors évidemment impossible pour la masse nulle, de par la caractéristique indiquée.]

Merci pour votre réponse. Je vais la recopier quelque part pour la relire et réétudier.
C'est clair que la Relativité est délicate à comprendre dans la formulation de ses concepts, et difficile à comprendre dans le fondement même des concepts et la signification des termes et postulats associés.

[Archi3]

Merci pour votre réponse. Je vais la recopier quelque part pour la relire et réétudier.
C'est clair que la Relativité est délicate à comprendre dans la formulation de ses concepts, et difficile à comprendre dans le fondement même des concepts et la signification des termes et postulats associés.

c'est aussi une question d'habitude. Pour beaucoup de personnes (et sans doute une partie de celles qui squattent les fils sur la relativité), la mécanique classique est aussi difficile ...