La masse et le ralentissement du temps

[invite00d67ce2]

Bonjour,
je viens de visionné le 2eme docu réalisé par Stephen Hawking sur l'Univers et plus particulièrement sur l'espace-temps. (je vous le conseil d'ailleurs téléchargeable sur le net)

Il est dit que plus la masse d'un corps est importante et plus temps s'écoule lentement à sa périphérie.

Le trou noir étant le corps, à priori, le plus massif dans l'univers, il diviserai par 2 le temps pour des astronautes en orbite.

Par contre et c'est là ma question selon ce même reportage, un observateur au pied de la grande pyramide de kéops verrais, du à la masse de cette dernière, le temps en accéléré (par exemple des marcheurs, voitures au loin... aller plus vite car pas sous l'effet de la masse de Kéops).
Est ce vrai ?
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[inviteec0d6e6f]

heuu non ça :

un observateur au pied de la grande pyramide de kéops verrais, du à la masse de cette dernière, le temps en accéléré (par exemple des marcheurs, voitures au loin... aller plus vite car pas sous l'effet de la masse de Kéops).

C'est pas vrai.
La masse de la pyramide est totalement négligeable en rapport avec celle de la terre.
... et même avec une masse telle que celle de la terre, les effets relativistes sont totalement imperceptibles, sauf pour des applications critiques sur le sujet, comme le GPS.

Je crois me souvenir que la masse terrestre produit, a sa surface, une dilatation du temps de 1 seconde tout les 317 ans (c'est pas moi qui avait fait le calcul, ça risque pas, merci de corriger si c'est faux).
1 seconde tout les 317 ans par rapport à un satellite GPS a 20.000 km de la surface.

Alors l'influence de la crotte de mouche que représente Kéops en rapport... c'est absolument totalement inexistant.

[Garion]

Attention aussi au fait qu'un trou noir n'est pas forcément ce qu'il y a de plus massif. Il peut y avoir des étoiles plus massives que certains trous noirs, elles sont juste moins denses.

[invitef904670e]

et pourquoi la masse a cet effet sur le temps déjà ? (j'ai du le savoir mais...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite00d67ce2]

Petit rectificatif à mon post :
Dans le docu d'hawkins, ils disent "en extrapolant exagérément l'effet de la masse sur le temps, au pied de la pyramide... etc.
Ma question initiale n'a donc plus lieu d'être...

Pour répondre à yahourt aux fruits, la masse courbe l'espace temps un peu comme un amas de galaxie produit des lentilles gravitationnelles en courbant la lumière la traversant. C'est la force de gravité. Mais je ne sais pas si on peux faire cette analogie avec le temps ?

[Deedee81]

et pourquoi la masse a cet effet sur le temps déjà ? (j'ai du le savoir mais...)

C'est un effet relativiste.

Très très très grossièrement. "L'écoulement du temps" dépend de la géométrie et des trajectoires suivies. Les masses déforment l'espace-temps. Et tout objet s'approchant de la masse subit un ralentissement du temps (par rapport à un observateur éloigné).

Une autre manière de le dire, si tu observes la lumière émise par un atome situé à la surface du soleil (en comparant au même en labo) tu observeras un très léger décalage vers le rouge (la fréquence de rayonnement de ce atome est légèrement dilatée en sortant du puits gravitationnel du Soleil).

[inviteec0d6e6f]

et pourquoi la masse a cet effet sur le temps déjà ? (j'ai du le savoir mais...)

Je suis assez surpris que toi tu poses cette question là !
L'espace temps, la RG de Einstein ?

Pour la peine t'as le droit a un schéma :


http://www.astropolis.fr/articles/le...ous-noirs.html

Plus tu descends dans le puits (donc plus tu te rapproches du truc), plus le temps ralenti.
Les échelles sont bidons, c'est pour illustrer le phénomène.

Dans le trou noir, y a pas de fond, c'est un des problèmes de la RG : y a des infinis partout, on peut rien calculer.

Quand tu suis une trajectoire la dedans, ça s'appelle une géodésique d'espace temps.
Si tu te débrouilles bien, ta géodésique peux t'amener a tourner autour du puits à la même altitude indéfiniment (ou presque).
Ça s'appelle tout simplement se mettre en orbite.

Pour la terre (qui ferait évidemment une déformation moindre que l'étoile sur le schéma), ça donne entre 7.5 km/s et 11 km/s pour les vitesses critiques (première et deuxième vitesse cosmique).
moins vite, tu tombes au centre du puits, donc à la surface terrestre, plus vite, tu quittes définitivement le puits, donc l'influence gravitationnelle terrestre.
Entre les deux, tu restes dans le puits, en orbite, à différentes altitudes.
Mais plus tu es proche de la source (du creux central), plus le temps ralenti.
Pour la terre, la différence d'écoulement du temps entre le sol et 20.000 km d'altitude (plus d'un demi rayon terrestre donc) est de 1 seconde tout les 317 ans.
Ce qui est vraiment très faible.
C'est ce qu'on appelle des effets relativistes.
Ils sont beaucoup plus importants que ça a proximité de trucs plus massifs et compacts comme les trou noirs.

C'est ça l'influence des grosses masses sur l'écoulement du temps.

[invite499b16d5]

Cela dit et pour rebondir, il est exact que pour quelqu'un au pied de la pyramide, le chameau au loin passe un tout petit peu plus vite, Terre ou pas Terre, négligeable ou pas négligeable.
En sciences comme ailleurs, il ne faut jamais considérer le plus petit comme inexistant sous prétexte qu'il est petit!

[inviteec0d6e6f]

Définitivement non, betatron.
Tout ce que fera Kéops, c'est augmenter de façon infime la non sphéricité de la source gravitationnelle "planète terre", elle ne créé pas un nouveau puits gravitationnel local.
Les matériaux de Kéops viennent de la terre, tout ce qu'ils ont subit c'est une relocalisation.
Le champ gravitationnel reste identique.
Il n'y a strictement aucun effet relativiste induit par la pyramide.
Quelque soit l'échelle à laquelle tu cherches.

[inviteec0d6e6f]

oops double post désolé erreur de manip !

[invitef904670e]

Je suis assez surpris que toi tu poses cette question là !
L'espace temps, la RG de Einstein ?
.

Héhé, merci !


Je suis très loin de maitriser la RG, j'en comprend les principaux aspects, mais tout ce qui touche au temps reste assez nébuleux pour moi. En tout cas merci pour les réponses.

Quand tu suis une trajectoire la dedans, ça s'appelle une géodésique d'espace temps.
Si tu te débrouilles bien, ta géodésique peux t'amener a tourner autour du puits à la même altitude indéfiniment (ou presque).
Ça s'appelle tout simplement se mettre en orbite.

Pour la terre (qui ferait évidemment une déformation moindre que l'étoile sur le schéma), ça donne entre 7.5 km/s et 11 km/s pour les vitesses critiques (première et deuxième vitesse cosmique).
moins vite, tu tombes au centre du puits, donc à la surface terrestre, plus vite, tu quittes définitivement le puits, donc l'influence gravitationnelle terrestre.
Entre les deux, tu restes dans le puits, en orbite, à différentes altitudes. .

ok ça y'a pas de soucis.

Mais plus tu es proche de la source (du creux central), plus le temps ralenti.
Pour la terre, la différence d'écoulement du temps entre le sol et 20.000 km d'altitude (plus d'un demi rayon terrestre donc) est de 1 seconde tout les 317 ans.
Ce qui est vraiment très faible.
C'est ce qu'on appelle des effets relativistes.
Ils sont beaucoup plus importants que ça a proximité de trucs plus massifs et compacts comme les trou noirs.

C'est ça l'influence des grosses masses sur l'écoulement du temps.

C'est là que je suis plus : en fait tu me dis qu'à proximité d'une masse le temps ralenti, mais pas pourquoi.

Que sont ces effets relativistes ? La masse déforme l'espace temps (les schémas sont pratiques, mais c'est dure à se représenter en 3D) : si j'arrive à "voir" pour l'espace, je comprend moins pour le temps (je vois plus le temps comme un concept, là je supose qu'il faut le voir comme une grandeur physique, mais comment la masse d'un objet peut-elle avoir une influence dessus ?)

[invite499b16d5]

Définitivement non, betatron.
Il n'y a strictement aucun effet relativiste induit par la pyramide.
Quelque soit l'échelle à laquelle tu cherches.

Ah mais non!
La distribution de matière change de par l'existence de la pyramide. Il y a là une concentration de masse plus importante que la moyenne alentour (bon, j'admets qu'avec l'Himalaya, ce serait plus parlant).

[invite499b16d5]

C'est là que je suis plus : en fait tu me dis qu'à proximité d'une masse le temps ralenti, mais pas pourquoi.

En fait, comprendre pourquoi exigerait de ne pas mettre la charrue avant les boeufs, et donc déjà de comprendre qu'est-ce que le temps.
Il se trouve que personne ne le sait encore vraiment, bien qu'il existe diverses pistes (et c'est vrai aussi pour l'espace).
Donc toute tentative de comprendre pourquoi ne peut trouver de réponse vraiment satisfaisante. On est entre le "parce que c'est comme ça" et le "on continue à creuser la question"...
Le plus satisfaisant à l'heure actuelle est de dire qu'il existe un espace-temps, qu'il faut admettre que la matière le déforme, et que donc le temps qui en est une partie est déformé aussi
(mais celui vu par un observateur extérieur, pas celui de l'objet dont on parle: le temps (propre) de tout objet s'écoule toujours à la même vitesse)

[invitef904670e]

Donc ça fait partit des sujets dont on appréhende les effets (on peut faire des prévisions) mais dont on ne comprend pas la nature. Quelqu'un a dit, je crois que c'était carcharodon dans un fil récent, que le pourquoi n'était pas la bonne question en science..... ok, mais c'est frustrant !

[inviteec0d6e6f]

Quelqu'un a dit, je crois que c'était carcharodon dans un fil récent, que le pourquoi n'était pas la bonne question en science..... ok, mais c'est frustrant !

Je sais pas si c'est moi, quoique je le répète (je devrais dire radote) assez souvent, mais je ne suis pas le seul a le dire.
La science c'est "comment ça marche" c'est pas "pourquoi c'est comme ça".

Parce quand on commence avec un pourquoi, on en sort jamais, y en a toute une série qui arrive derrière sans plus de réponses que pour le premier.
Les "comments" aussi arrivent en série, mais la différence c'est qu'on peut y répondre ou savoir pour quelle raison on ne peut pas y répondre.

La distribution de matière change de par l'existence de la pyramide.

On peut appeler ça augmenter l'aspect non sphérique de la source gravitationnelle.
Seule la forme du champ varie, mais de façon totalement imperceptible pour un truc de la taille de Kéops en comparaison de la masse terrestre.

Comme je le dis deux fois plus haut, la masse entière de la terre n'induit un changement que de 1 seconde tout les 317 ans avec un objet en orbite a 20.000 km.

Je suis désolé, mais prétendre que la proximité de Kéops a la surface de la terre provoque des effets relativistes locaux est faux.
Il n'y a pas le moindre début d'effet mesurable.
la simple composition du sous-sol, s'il était plus dense a cet endroit par exemple, devrait alors avoir des effets considérablement plus important que cette minuscule crotte de mouche a l'échelle géologique.

Le géoïde permet de se rendre compte que l'attraction gravitationnelle terrestre n'est pas exactement identique partout, a cause justement de la répartition inégale des masses en surface et en profondeur.
Or, il n'y a pas d'effets relativistes associés, pour des différences qui représente des milliards de fois la masse de Kéops.

Donc ça ne sert a rien d'essayer de chercher des effets relativistes là ou il n'y en a aucun.

[invite499b16d5]

Je suis désolé, mais prétendre que la proximité de Kéops a la surface de la terre provoque des effets relativistes locaux est faux.
Il n'y a pas le moindre début d'effet mesurable.

Je suis absolument d'accord avec toi, mais tu devrais l'être avec moi: pas d'effet mesurable c'est certain (ça change peut-être la centième décimale) mais effet de principe, oui. En fait le champ gravitationnel existe partout, a un gradient partout, et il y aune différence de temps entre deux points dès qu'ils ne sont pas au même potentiel.
Evidemment, si tu me dis que pour bâtir Khéops, on a pris les matériaux juste en dessous en laissant une caverne vide à la place, ça ne marche plus, encore que...

[Deedee81]

Salut,

le pourquoi n'était pas la bonne question en science..... ok, mais c'est frustrant !

Je te comprend

Note que, les théories évoluant, les anciens "pourquoi" peuvent devenir des "comment". Ainsi, la relativité générale explique par le comment un certain nombre de "pourquoi" de la gravité newtonienne (comme l'interaction à distance, par exemple).

Mais comme pour la relativité générale on n'a pas encore de successeur (gravitation quantique ?), hé bien on reste sur sa faim. Mais tant mieux, la faim qui tenaille ça fait avancer

[inviteec0d6e6f]

Betatron, t'es en train de couper les cheveux en douze, pas de faire de la physique.
Je t'ai donné l'exemple du géoïde (as tu lu le lien ?), des milliards (et bien plus encore) de fois la pyramide en modification du champ de gravité terrestre, et qui n'a pourtant pas le moindre effet relativiste.
Et t'insistes encore sur les effets relativistes de kéops.
bon ba libre a toi...

Mais l'histoire du temps qui ralenti a l'approche de la pyramide, c'est absolument du n'importe nawak, désolé.
Il est difficile de prendre un plus mauvais exemple pour essayer de faire comprendre ce qu'est l'espace temps... ce qui est tout de même but initial de ce topic.

[invite499b16d5]

Betatron, t'es en train de couper les cheveux en douze, pas de faire de la physique.
Je t'ai donné l'exemple du géoïde (as tu lu le lien ?)

Mais oui j'ai lu le lien. Mais je suppose en outre que l'accélération de la pesanteur n'est pas uniquement un vecteur dirigé vers le centre de la Terre: il peut aussi avoir des composantes Nord-Sud ou Est-Ouest.
Une pomme tombe vers la Terre, mais si tu places Khéops à côté d'icelle, elle va tomber "un tout petit peu" vers Khéops aussi!
Quand j'étais gosse, j'essayais même de le mettre en évidence avec un fil à plomb (et avec ma maison)!. Sans succès...

[invite8915d466]

Mais oui j'ai lu le lien. Mais je suppose en outre que l'accélération de la pesanteur n'est pas uniquement un vecteur dirigé vers le centre de la Terre: il peut aussi avoir des composantes Nord-Sud ou Est-Ouest.

comment tu places le plan horizontal local Nord-Sud-Est-Ouest dans l'espace pour dire ça ?

[kheopsyco]

salut,

Quelqu'un pourrait réexpliquer pourquoi la masse influe sur le temps? J'avais déjà entendu parler du décalage mesuré sur le système gps qui gravite autour de la planète mais concrètement,que se passe-t-il? Dans l'émission de Stephen Hawkins,on explique que des personnes a bord d'un train voyageant proche de la lumière pourraient subir un ralentissement du temps,mais a condition qu'une personne ou une chose se déplace vers l'avant dans le train.La vitesse de la lumière ne pouvant être franchie,l'univers compense en ralentissant le temps dans le train.
Quel rapport avec l'effet mesuré dans le systeme gps?
Le temps c'est quelque chose d'abstrait qui n'existe pas non? comment pourrait-il y avoir plusieurs temps? je veux bien qu'un systeme éléctronique ou même un organisme vivant puisse subir une modification dans son fonctionnement mais pourquoi parle-t-on du temps en particulier?
Si quelqu'un pouvait me rendre un ptit peu moins bête ça me ferait bien plaisir.

[Deedee81]

Salut,

Effectivement, ce n'est pas dans l'explication du train que tu peux trouver l'explication pour la masse qui provoque un ralentissement du temps. Le premier est un effet de la relativité restreinte. Le deuxième est un effet de la gravitation (et il rend même la gravitation incompatible avec la relativité restreinte !!! Voir le lien ci-dessous).

Tout d'abord, en préliminaire, on ne sait pas pourquoi la masse induit la gravitation (et tout ce qui va avec comme la dilatation du temps gravitationnelle). Techniquement c'est lié à l'équation d'Einstein : Tuv = Guv (tenseur énergie impulsion = tenseur de courbure d'Einstein, à une constante près). C'est l'équation la plus simple conduisant à faible masse/vitesse à la gravité newtonienne. Mais pourquoi doit-il en être ainsi ? Mystère.

Ceci étant posé, la simple gravitation newtonienne plus une larme de relativité suffit à comprendre pourquoi il y a dilatation du temps gravitationnelle.

Regarde ici :
http://fr.sci.physique.narkive.com/A...ite-restreinte
C'est une traduction personnelle et commentée d'un extrait venant du livre Gravitation de MTW (désolé pour le dessin ascii, il passe mal).

[kheopsyco]

hello,

Merci pour les infos.J'ignorais qu'on avait pas encore d'explication sur l'effet gravitationnel provoqué par une masse. En tout cas j'adore ce genre de mystère,ça donne envie de se creuser la tête pour essayer de trouver des réponses. Je me demande aussi si la gravité diminue selon la distance et cela à l'infini,atteignant une intensité infiniment petite infiniment loin ou si il existe une distance à laquelle la gravité n'a plus d'effet,n'existe plus,est égale à 0.

[Deedee81]

Merci pour les infos.J'ignorais qu'on avait pas encore d'explication sur l'effet gravitationnel provoqué par une masse. En tout cas j'adore ce genre de mystère,ça donne envie de se creuser la tête pour essayer de trouver des réponses. Je me demande aussi si la gravité diminue selon la distance et cela à l'infini,atteignant une intensité infiniment petite infiniment loin ou si il existe une distance à laquelle la gravité n'a plus d'effet,n'existe plus,est égale à 0.

Théoriquement, comme elle diminue en 1/R², elle devrait devenir de plus en plus faible sans jamais s'annuler. Mais difficile de vérifier.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
un petit mystère en appelant un autre,
comme dans un champ de gravitation à symétrie sphérique
D est la distance séparant l'astronaute du centre du TN mesurée par lui même et R la même distance mais mesurée celle ci par l'observateur de référence; il y a une autre distance à laquelle la gravité n'a plus d'effet parce que la Force de gravitation diminue en 1/R² : c'est pour R=2GM/C² c'est à dire la surface du TN.
amusant ce résultat.

[papy-alain]

Je me pose tout de même une petite question, à ce sujet. Si je suis en orbite près de l'horizon d'un TN, je traverse un champs gravitationnel intense et, donc, subir un ralentissement du temps relativement important. Mais, comme je suis en orbite, je me trouve en réalité en état d'apesanteur, et je ne subis donc pas les effets de ce champs intense. Dés lors, mon temps sera-t-il ralenti ou pas ?

[Deedee81]

Salut,

Je me pose tout de même une petite question, à ce sujet. Si je suis en orbite près de l'horizon d'un TN, je traverse un champs gravitationnel intense et, donc, subir un ralentissement du temps relativement important. Mais, comme je suis en orbite, je me trouve en réalité en état d'apesanteur, et je ne subis donc pas les effets de ce champs intense. Dés lors, mon temps sera-t-il ralenti ou pas ?

Il le sera. C'est comme pour le paradoxe des jumeaux : ce n'est pas les accélérations en soit qui provoquent le décalage de temps. Ce qui compte c'est les trajectoires suivies dans l'espace-temps (déformé ici). Ou, pour un rayon lumineux contenant un signal d'horloge que tu émettrais vers l'extérieur, le fait que le rayon doit perdre de l'énergie pour "grimper le puis de potentiel gravitationnel" pour parler en termes plus classiques.

[papy-alain]

Il le sera.

On a pu calculer la masse du TN qui occupe le centre de la Galaxie en observant les trajectoires des étoiles proches. Je me rappelle avoir vu une animation où l'une d'entre elles décrivait une ellipse très prononcée (à vue de nez, le grand axe devait faire cinq ou six fois le petit axe). Au périgée, elle était donc très proche du TN et devait donc subir un ralentissement temporel important. Je suppose donc que dans ce cas, si on essaie de vérifier, par exemple, les lois de Kepler, on va constater une différence due à l'effet de la relativité (le temps étant dilaté, le mouvement semble ralenti). Cela a-t-il pu être vérifié concrètement ?

[Deedee81]

Je suppose donc que dans ce cas, si on essaie de vérifier, par exemple, les lois de Kepler, on va constater une différence due à l'effet de la relativité (le temps étant dilaté, le mouvement semble ralenti).

On observerait en fait un déplacement important du périhélie (comme pour Mercure, mais en plus fort).

Ou, plus précis, regarder s'il y a un redshift sur les raies spectrales.

Cela a-t-il pu être vérifié concrètement ?

J'ignore s'il y a un effet important dans le cas d'espèce et si cela a été vérifié expérimentalement.

A tous. Quelqu'un a des références là dessus ?

[Zefram Cochrane]

On a pu calculer la masse du TN qui occupe le centre de la Galaxie en observant les trajectoires des étoiles proches. Je me rappelle avoir vu une animation où l'une d'entre elles décrivait une ellipse très prononcée (à vue de nez, le grand axe devait faire cinq ou six fois le petit axe). Au périgée, elle était donc très proche du TN et devait donc subir un ralentissement temporel important. Je suppose donc que dans ce cas, si on essaie de vérifier, par exemple, les lois de Kepler, on va constater une différence due à l'effet de la relativité (le temps étant dilaté, le mouvement semble ralenti). Cela a-t-il pu être vérifié concrètement ?

Bonjour,
Y a t'il u rapport avec la précession de Mercure (des équinoxes) ou cela n'a t'il rien à voir avec la choucroute?
cordialement,
Zefram