S'éloigner ou se rapprocher de plus en plus vite sans accélération propre, c'est ce qu'on appelle la déviation geodesique et c'est la courbure de l'espace-temps qui est directement responsable.
Deux objets chutant radialement au dessus du même point du globe vont s'eloigner de plus en plus sans accélération propre. Si on considère la situation dans le référentiel ou l'un des deux est immobile, on n'aura aucun mal à considérer que l'énergie cinétique de l'autre augmente...
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Ah oui, parce que celui du bas est toujours un peu plus près du centre de la Terre et donc accélère un tout petit peu plus ?Envoyé par mach3
C'est de la spaghettification dans le champ de gravitation terrestre
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Oui, expansion radiale et compression orthoradiale. On appelle ça plus communément "effet de marée".
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
c'est parce qu'un accéléromètre ne mesure pas l'accélération, mais l'accélération propre (accélération+pesanteur). Exemple complémentaire à celui de Pio : Un accéléromètre posé devant toi sur une table indique une accélération (à cause du poids), et pourtant, il n'y a aucun gain d'énergie cinétique ...
Merci.
Bien sûr, on sait que l'énergie cinétique dépend du point de vue. Si je tombe avec un machin lâché du 40eme étage, son énergie cinétique ne varie pas par rapport à moi alors qu'il en a acquis par rapport à la terre.
Mais ma question reste toujours en suspend, est-ce qu'on peut parler d'énergie cinétique qui varie entre moi sur terre et une étoile au fin fond de l'univers qui s'éloigne de moi avec une grande vitesse (peut-être plus grande que c d'ailleurs) ????????
bien sur, l'énergie cinétique dépend du référentiel, c'est bien pour ça que j'ai précisé que je parlais de l'énergie cinétique évaluée dans le référentiel galiléen tangent attaché à une des masses (ou un des observateurs en chute libre). Si il y a éloignement relatif des masses, l'autre masse aura une énergie cinétique dans son référentiel, et dans le cas d'une distribution de masses concentrées dans un volume fini, où la métrique est asymptotiquement plate, on montre qu'on peut bien définir une énergie totale cinétique+ potentielle conservée.
En revanche ce n'est plus possible avec des masses "à l'infini", d'où les problèmes conceptuels évoqués pour définir une énergie totale de l'Univers. Mais dans le problème posé (juste deux masses), il n'y a pas de problème à appliquer la conservation de l'énergie.
Oui, mais on voit bien qu'à partir d'un moment cela ne fonctionne plus. On ne peut pas définir l'énergie cinétique d'un corps qui se déplace plus vite que la lumière. On ne peut même pas définir sa vitesse.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Salut,
Si il était question de vitesse réelle alors y aurait un effet Doppler, non ?
Or le redshift cosmologique n’est pas un effet Doppler.
Merci
à l'approximation tangente (pour des petites distances), c'est bien un effet Doppler, et les galaxies s'éloignent bien les unes des autres à une certaine vitesse (la variation de leur distance par rapport au temps). Pour des grandes distances, la notion de distance elle même devient ambiguë (en gros quand on ne peut plus négliger les variations de la métrique pendant le temps de trajet), donc la notion de vitesse devient elle même ambiguë, et ce n'est pas pratique d'utiliser la notion d'effet Doppler (on tombe sur des paradoxes quand on a des vitesses d'éloignement plus grandes que c). Il vaut mieux alors raisonner sur le rapport des facteurs d'échelle (rayon en gros) de l'Univers entre émission et absorption. Mais à faible distance la vision "habituelle" de galaxies s'éloignant les unes des autres à une certaine vitesse est tout à fait correcte.
Salut Archi3,
Ce serait étonnant une théorie qui porte en elle même des contradictions
Je suppose que la notion de vitesse dont tu parles est l'approximation v=z.c. Pour z=1 on aurait une vitesse égale à celle de la lumière et un reshift lié au Doppler valant l'infini. Pour des galaxies à z=1 le redshift vaut seulement 2, on est loin de l'infini.
Il y aurait donc un "endroit" où les deux théories valables se raccordent ? J'ai un doute là dessus et ce ne serait pas vraiment "élégant".
Je pense plutôt que pour de faibles distances et donc de faibles redshifts, on a le droit de faire une analogie entre le redshift cosmologique et un effet Doppler du à une vitesse relative réelle. Ce qui n'a pas vraiment d’intérêt puisque pour connaître le z d'une galaxie on doit mesurer son redshift (et retrancher 1).
Il m'est inconcevable que l'expansion anime les objets proches d'une vitesse réelle engendrant un Doppler, tandis que les plus éloignées n'auront aucune vitesse propre et un redshift lié à l'étirement des unités de lecture.
Si tu confirmes pourras tu fournir un lien qui dit la même chose ?
Merci
bah c'est comme dire que la gravité est une force : en RG ce n'est pas vraiment une force (il n'y a pas de 4-vecteur associé comme celui de la force électromagnétique par exemple) , mais en approximation newtonienne ça marche très bien, et on envoie très précisément des sondes rejoindre des astéroïdes en calculant comme si c'était une force- se poser la question de la limite n'a pas d'interêt; c'est juste que les erreurs deviennent de plus en plus grandes. A z=1 on est déjà plus dans les petites valeurs de la distance , à cause du critère que je t'ai donné : on ne peut plus négliger les variations de la métrique pendant le trajet du photon. Ca arrive bien avant "l'infini".
C'est vrai que Wikipédia dit plusieurs fois "ce n'est pas un effet Doppler" mais c'est de la fausse hypercorrection. Si tu veux un lien "professionnel" où ils n'hésitent pas à dire que c'est un effet Doppler , regarde la page de l'Observatoire de Paris Meudon , tu ne diras pas que ce ne sont pas des "pros" : https://media4.obspm.fr/public/resso.../redshift.html
Le principe de l'effet Doppler, c'est que la fréquence est modifiée par le fait que le temps de trajet entre la source et le récepteur dépend du temps; et donc un signal émis plus tard qu'un autre dans le référentiel de la source met aussi plus ou moins de temps à rejoindre le récepteur, ce qui fait que l'intervalle de temps entre la réception est différent de celui entre l'émission. C'est exactement ce qui se produit avec l'expansion : elle modifie le temps de parcours de la lumière entre les galaxies, donc il y a un effet Doppler. Que ce ne soit pas la même expression que l'effet Doppler de la relativité restreinte, c'est vrai, comme celui de la relativité restreinte n'est pas le même que le classique parce qu'il faut rajouter la dilatation du temps de Lorentz.
On pourrait arguer que le décalage gravitationnel n'est pas un effet Doppler, parce qu'effectivement il n'y a pas de variation du temps de trajet , c'est uniquement du à une variation du temps propre (un peu comme un effet relativiste d'un objet en orbite circulaire avec un "effet DOPPLER transversal" ). Là je serais plus d'accord, quoi qu'on emploie couramment le terme d'effet Doppler transversal quand même.
Mais dans le cas de l'expansion il y a bien l'effet de variation de distance, et il a la même expression qu'en classique pour les petites distances avec une vitesse égale à la dérivée par rapport au temps de la distance (contrairement au décalage gravitationnel ou à celui en orbite circulaire, où il n'y a pas de "vitesse" équivalente même aux petites distances qui donne la meme expression).
Dernière modification par Archi3 ; 21/07/2022 à 06h42.
Salut,
Pas vraiment d’accord pour le Doppler transversal car rien ne tourne, on ne doit pas tourner la tête pour suivre une galaxie. Enfin si mais pour d’autres raisons…
Il y a du bon dans ta réponse car elle exprime le redshift cosmologique comme un décalage temporel entre émission et réception du à l’allongement du temps de parcours de la lumière. On sait bien qu’il y a une équivalence entre fréquence et longueur d’onde mais je préfère cette version plutôt que l’allongement de la longueur d’onde du photon avec l’espace, que j’ai plus de mal à comprendre.
Ceci étant je ne suis toujours pas d’accord avec cette approximation de vitesse pour les petits z. Tout d’abord parce qu’il est sans doute impossible de déterminer la vitesse d’une galaxie autrement qu’avec son «effet Doppler» donc ça se mord la queue. Ensuite parce que ça ne peut pas être une véritable vitesse sinon les galaxies n’éloigneraient de nous, d’un centre. Les approximations que tu cites ne remettent pas en cause la théorie, celle là si.
A plus
si au lieu de prendre une émission discrète, tu considères l'émission continue d'une onde, tu vois bien que les différentes phases mettent de plus en plus de temps à atteindre l'observateur, donc la fréquence diminue, donc la longueur d'onde augmente. C'est vrai aussi avec l'effet Doppler classique (y compris le sonore avec une voiture de course qui s'éloigne par exemple), il n'y a rien de magique là dedans.
Imagine des vagues se propageant sur l'océan pendant que le rayon de la Terre augmente, ça te parait compliqué de voir que leur longueur d'onde augmenterait proportionnellement au rayon de la Terre ?)
ça ne se mord pas la queue, c'est cohérent c'est tout.Ceci étant je ne suis toujours pas d’accord avec cette approximation de vitesse pour les petits z. Tout d’abord parce qu’il est sans doute impossible de déterminer la vitesse d’une galaxie autrement qu’avec son «effet Doppler» donc ça se mord la queue.
il n'y pas de "véritable vitesse" , il y a des vitesses par rapport à des référentiels. Si tu attaches un référentiel localement galiléen "tangent" à un observateur (qui est "rigide", qui ne suit pas l'expansion, les km restent des km), alors les galaxies autour de lui s'éloignent à une vitesse qui en première approximation linéaire est proportionnelle à leur distance, et le décalage vers le rouge correspond à celui calculé avec l'effet Doppler à cette vitesse. Je te dis ça, l'observatoire de Meudon te dit ça, tu as le droit de ne pas être d'accord, et j'ai le droit de penser que tu te trompesEnsuite parce que ça ne peut pas être une véritable vitesse sinon les galaxies n’éloigneraient de nous, d’un centre. Les approximations que tu cites ne remettent pas en cause la théorie, celle là si.
A plus
Salut,
Ce n’est pas le problème de l’allongement avec l’expansion qui est facilement visualisable comme ton exemple de vagues. C’est plus la limite avec la physique quantique où l’étirement se produit sur le paquet d’onde (photon) pour en changer la couleur. Je ne maîtrise pas bien tout ça donc le delta entre deux phonons qui se suivent pour expliquer un redshift, à cause de la durée de parcours allongée, ça me va bien.
Tu m’arrêtes où ça pêche : on mesure le redshift d’une galaxie, considérant que c’est un effet Doppler on calcule une vitesse relative. Comme plus les galaxies sont loin plus elles ont un grand redshift on reste «cohérent» avec la théorie de l’expansion (mais on est quand même en train de dire totalement l’inverse). Ensuite on explique le redshift par la vitesse en faisant le premier calcul à l’envers, on avait peu de chance de se tromper.ça ne se mord pas la queue, c'est cohérent c'est tout.
Peut être que ça marche mais c’est une autre interprétation, genre explosion. Je n’ai pas pris le temps d’aller lire leur papier, si ce’est ni trop long ni trop compliqué j’essayeraiil n'y pas de "véritable vitesse" , il y a des vitesses par rapport à des référentiels. Si tu attaches un référentiel localement galiléen "tangent" à un observateur (qui est "rigide", qui ne suit pas l'expansion, les km restent des km), alors les galaxies autour de lui s'éloignent à une vitesse qui en première approximation linéaire est proportionnelle à leur distance, et le décalage vers le rouge correspond à celui calculé avec l'effet Doppler à cette vitesse. Je te dis ça, l'observatoire de Meudon te dit ça, tu as le droit de ne pas être d'accord, et j'ai le droit de penser que tu te trompes
l'allongement se produit pour n'importe quelle onde, mais encore une fois ce n'est pas très différent de l'effet Doppler, qui modifie aussi l'énergie suivant le référentiel (et je ne sais pas pourquoi tu parles de "phonons", les phonons c'est un autre type d'ondes, sonores cette fois-mais bien sûr il y a aussi un rougissement associé).Salut,
Ce n’est pas le problème de l’allongement avec l’expansion qui est facilement visualisable comme ton exemple de vagues. C’est plus la limite avec la physique quantique où l’étirement se produit sur le paquet d’onde (photon) pour en changer la couleur. Je ne maîtrise pas bien tout ça donc le delta entre deux phonons qui se suivent pour expliquer un redshift, à cause de la durée de parcours allongée, ça me va bien.
c'est pas si simple que ça : le redshift individuel d'une galaxie n'est pas en général le redshift cosmologique, qui est juste une moyenne locale, justement parce que les galaxies ont des vitesses aléatoires par rapport au référentiel cosmologique moyen (c'est en particulier vrai pour la notre, qui donne une contribution au dipôle du CMB). C'est donc bien un effet de vitesse qui modifie ce redshift, si ce n'était "que" l'expansion de l'espace qui le modifiait, pourquoi est ce que le redshift varierait suivant la vitesse individuelle?Tu m’arrêtes où ça pêche : on mesure le redshift d’une galaxie, considérant que c’est un effet Doppler on calcule une vitesse relative. Comme plus les galaxies sont loin plus elles ont un grand redshift on reste «cohérent» avec la théorie de l’expansion (mais on est quand même en train de dire totalement l’inverse). Ensuite on explique le redshift par la vitesse en faisant le premier calcul à l’envers, on avait peu de chance de se tromper.
mais ça n'a pas de sens de s'imaginer l'expansion de l'espace indépendamment de son contenu énergétique, la métrique change mais la distribution de matière change aussi, et l'expansion fait bien que les galaxies s'éloignent les unes des autres.
ce n'est pas un papier technique que je t'ai donné en lien, mais juste une page grand public où ils présentent bien le redshift cosmologique par un effet Doppler. Il te suffit de cliquer dessus pour le vérifier, ça te prendra moins de temps que d'écrire tes postsPeut être que ça marche mais c’est une autre interprétation, genre explosion. Je n’ai pas pris le temps d’aller lire leur papier, si ce’est ni trop long ni trop compliqué j’essayerai
Le phonon c’était une faute de frappe. Je ne savais même pas que ça existait.
Oui bien sûr, les galaxies ont des mouvements propres dans les amas, et amas entre eux, sous l’effet de la gravitation. Ce Doppler (réel cette fois) s’ajoute à celui de l’expansion. Ces effets, comme le redshift gravitationnel sont de même nature et se combinent parfaitement. On est d’accord mais c’est hors sujet, on était dans le théorique de l’expansion, pas dans le détailc'est pas si simple que ça : le redshift individuel d'une galaxie n'est pas en général le redshift cosmologique, qui est juste une moyenne locale, justement parce que les galaxies ont des vitesses aléatoires par rapport au référentiel cosmologique moyen (c'est en particulier vrai pour la notre, qui donne une contribution au dipôle du CMB). C'est donc bien un effet de vitesse qui modifie ce redshift, si ce n'était "que" l'expansion de l'espace qui le modifiait, pourquoi est ce que le redshift varierait suivant la vitesse individuelle?
C’est encore autre chose, l’équilibre entre la forme de l’espace temps et son contenu. A priori et argument est en faveur de l’expansion, pas de l’explosion.mais ça n'a pas de sens de s'imaginer l'expansion de l'espace indépendamment de son contenu énergétique, la métrique change mais la distribution de matière change aussi, et l'expansion fait bien que les galaxies s'éloignent les unes des autres.
Je viens de regarder. Dans le premier paragraphe, l’emploi du mot Doppler semble être une simplification «grand public» comme tu dis , où ils parlent de l’ambulance… je mets ça sur le compte de la vulgarisation puisqu’ils disent bien utiliser la formule de Hubble v=H.D.ce n'est pas un papier technique que je t'ai donné en lien, mais juste une page grand public où ils présentent bien le redshift cosmologique par un effet Doppler. Il te suffit de cliquer dessus pour le vérifier, ça te prendra moins de temps que d'écrire tes posts
Par contre la formule avec les z+1 est une formule de Relativité restreinte. Elle donnerait une vitesse pour des objets à z=1100 de quasi c alors que leur vitesse de récession vaut 3x ça. Pardon mais ça ne me convainc pas tellement.
Mais c’est pas grave, je sens qu’on va tourner en rond. A plus
c'est pas si simple, et non, le redshift gravitationnel n'est pas vraiment une vitesse, et ne se combine pas si simplement que ça. Alors que l'expansion oui, à la base c'est une vitesse (variation de la distance relative).
c'est ce que je t'ai dit, à faible distance (quand on peut négliger les variations de la métrique pendant le trajet de la lumière), on peut se placer dans un référentiel galiléen tangent et alors c'est une simple vitesse avec son effet Doppler associé. A grand redshift la notion de distance et de vitesse perdent leur sens et on ne peut pas extrapoler la formule de l'effet Doppler, mais le fond du phénomène reste le même, c'est ben la variation du temps de parcours de la lumière avec le temps qui est responsable du redshift - ce qui est l'essence même de l'effet Doppler.Je viens de regarder. Dans le premier paragraphe, l’emploi du mot Doppler semble être une simplification «grand public» comme tu dis , où ils parlent de l’ambulance… je mets ça sur le compte de la vulgarisation puisqu’ils disent bien utiliser la formule de Hubble v=H.D.
Par contre la formule avec les z+1 est une formule de Relativité restreinte. Elle donnerait une vitesse pour des objets à z=1100 de quasi c alors que leur vitesse de récession vaut 3x ça. Pardon mais ça ne me convainc pas tellement.
Mais c’est pas grave, je sens qu’on va tourner en rond. A plus
Salut,
Oui je sais. Je dis juste que les redshifts se combinent facilement dès lors qu'on les multiplie, quelle que soient leur origine.
C'est tout le sujet de notre discussion et sur lequel je ne suis pas d'accord.Alors que l'expansion oui, à la base c'est une vitesse (variation de la distance relative).
Ok pour la variation du temps de parcours avec l'allongement, je t'ai dit que j'aimais bien cette explication. Mais l'augmentation vient de l'expansion pas d'une vitesse relative.c'est ce que je t'ai dit, à faible distance (quand on peut négliger les variations de la métrique pendant le trajet de la lumière), on peut se placer dans un référentiel galiléen tangent et alors c'est une simple vitesse avec son effet Doppler associé. A grand redshift la notion de distance et de vitesse perdent leur sens et on ne peut pas extrapoler la formule de l'effet Doppler, mais le fond du phénomène reste le même, c'est ben la variation du temps de parcours de la lumière avec le temps qui est responsable du redshift - ce qui est l'essence même de l'effet Doppler.
Si on dispose d'une version qui explique tout (l'expansion) et d'une version qu'in n'explique que l'univers proche (vitesse réelle) et dont on sait qu'elle est une approximation qui devient rapidement fausse, pourquoi s’intéresser à la seconde version, c'est juste ça le sujet.
Comme je te le disais on va sans doute tourner en rond, peut être devrait on arrêter ?
Pour enfoncer le clou :
La version "vitesse relative" est forcément fausse puisqu'il faudrait décider d'un centre, nous pour que ça marche.
Sinon, on peut aussi considérer que cette version est juste "jusqu'à la limite de ce qu'on réellement capable d'observer sans faire d'extrapolation liée à la théorie" et dans ce cas il s'agit d'une remise en cause de l'expansion. Pourquoi pas puisqu'elle présente de grosses lacunes. Dans ce cas quelle serait la marche à suivre : "étendre" cette théorie au delà du domaine proche pour correspondre aux observations ou remettre en cause la qualité de nos mesures lointaines ? ou autre ?
Merci à plus
c'est le cas de toute vitesse relative, tu prends l'origine à un des points et tu mesures la vitesse de l'autre point par rapport à celui là. Quel est le problème ?
A l'approximation newtonienne, c'est aussi la différence des vitesses par rapport à un autre origine si tu prends un autre origine (et c'est indépendant de l'origine).
ca te donne d'ailleurs un moyen pratique de calculer le décalage vers le rouge d'une galaxie B vue d'une autre galaxie A, si tu observes A et B d'un 3e lieu (soit la Voie lactée , notée O). L'observation d'un redshift de A "converti en vitesse" par l'effet Doppler , te donne une vitesse VA dans la direction de la galaxie A. L'observation d'un redshift B "converti en vitesse" par l'effet Doppler, te donne une vitesse VB dans la direction de la galaxie B. A partir de ces vitesses vectorielles, tu peux former la vitesse relative VB-VA de B par rapport à A , et tu peux "prédire" le décalage vers le rouge par effet Doppler de B vu de A.
Si l'interprétation Doppler était complètement fausse, ce calcul ne te donnerait pas le bon résultat (il ne donnerait PAS le bon résultat par exemple si c'était un redshift gravitationnel !!). Sauf que si, il donne le bon le résultat, c'est à dire que pour les petites distances, il se conduit comme un effet Doppler tout à fait normal (note que la loi de Hubble donne une vitesse proportionnelle au rayon vecteur vA = Ho rA, vB = Ho rB, et donc vB-vA = Ho (rB-rA) est aussi proportionnelle au rayon vecteur relatif de B par rapport à A).
Il n'y a pas de remise en cause de l'expansion, il y a une difficulté à définir la distance et donc la vitesse pour les grandes distances, donc le calcul par effet Doppler perd son sens pour les grandes distances, mais il reste valable comme je te dis pour les courtes distances.Sinon, on peut aussi considérer que cette version est juste "jusqu'à la limite de ce qu'on réellement capable d'observer sans faire d'extrapolation liée à la théorie" et dans ce cas il s'agit d'une remise en cause de l'expansion.
Salut,
Qu'on risquerait d'obtenir des vitesses supérieures à c si on utilise la formule v=H.D de la "véritable" vitesse relative, dite de récession. Si on utilise la formule de ton lien on est sur que ça n'arrivera pas puisqu'on considère que le redshift est un effet Doppler et qu'on applique une formule de relativité restreinte pour trouver une vitesse qui n'a aucun sens.
Si... elle le sens d'être juste quand z est quasi nul. C'est là ma réflexion, pourquoi utiliser une formule fausse alors qu'on dispose d'une juste qui marche pour tout z ? Et ce que je trouve douteux c'est qu'en plus d'être une approximation (comme peut l'être Newton par rapport à la RG) c'est un changement de paradigme : on décrit autre chose. Si tu places tes trois point O A B aux pointes d'un triangle équilatéral grandissant tu seras bien ennuyé pour dessiner leur vecteur vitesse et faire fonctionner tes formules en même temps.
Je comprends bien que si on néglige toute la problématique des z entre 0,1 et 1100 ça puisse fonctionner mais où est l’intérêt ? C'est comme dire que la Terre est plate, ce n'est pas parce que c'est vrai localement que ça rend la proposition "la Terre est plate" un peu juste. C'est toujours aussi faux si on regarde un peu plus loin que le bout de son z=0.
pour la même raison qu'on utilise E=1/2mv^2 ou F = mg, parce que c'est plus simple
Et ce n'est pas tant le fait que la formule marche ou pas qui est la question : c'est le fait que la raison principale du redshift est la même que celle de l'effet Doppler, c'est à dire l'allongement du temps de parcours de la lumière au cours du temps.
Ok, l'essentiel est de savoir ce qu'on fait.pour la même raison qu'on utilise E=1/2mv^2 ou F = mg, parce que c'est plus simple
Oui, ça j'ai notéEt ce n'est pas tant le fait que la formule marche ou pas qui est la question : c'est le fait que la raison principale du redshift est la même que celle de l'effet Doppler, c'est à dire l'allongement du temps de parcours de la lumière au cours du temps.
Merci pour tes réponses
Salut,
Par exemple ?
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
par exemple tu prends deux étoiles à neutrons de même masse au voisinage de la Terre. A leur surface, elles ont le même redshift gravitationnel, donc leur redshift mutuel est nul (un photon émis avec une fréquence propre à la surface de l'une et arrivant à la surface de l'autre arrive à la même fréquence, après avoir "temporairement" subi un décalage vers le rouge en quittant la première étoile, puis vers le bleu en tombant sur l'autre). La direction des étoiles n'a pas d'importance. Alors que si tu voulais l'interpréter par un mouvement radial, tu mettrais une vitesse vectorielle différente pour les deux étoiles, et donc tu en déduirais une vitesse relative non nulle entre les deux par soustraction vectorielle, et donc tu déduirais un redshift mutuel entre les deux, ce qui serait faux bien sur. C'est du au fait que le redshift gravitationnel est lié à une composante temporale (le g00 de la métrique) et pas vectorielle comme l'effet Doppler.
Bien sur pour deux galaxies s'éloignant de nous avec le meme redshift, il y a bien aussi un redshift mutuel entre les deux, comme pour l'effet Doppler.
