L'éther relativiste d'Einstein

[Trictrac]

Bonjour,

On sait qu'Einstein est revenu sur son idée qu'il n'y avait pas d'éther.
Voici deux textes où il traite la question :

https://en.wikisource.org/wiki/Ether..._of_Relativity
https://web.archive.org/web/20101104...nom/aether.htm

Ernst Mach, the first after Newton to subject the foundations of mechanics to a deep analysis, perceived this clearly. He sought to escape this hypothesis of the ‘mechanical aether’ by reducing inertia to immediate interaction between the perceived mass and all other masses of the universe. This view was certainly a logical possibility but, as a theory involving action at a distance, cannot be taken seriously today. The mechanical aether--which Newton called ‘absolute space’--must remain for us a physical reality. Of course, one must not be tempted by the expression aether into thinking that, like the physicists of the 19th century, we have in mind something analogous to ponderable matter.

Because it was no longer possible to speak, in any absolute sense, of simultaneous states at different locations in the aether, the aether became, as it were, four dimensional, since there was no objective way of ordering its states by time alone. According to special relativity too, the aether was absolute, since its influence on inertia and the propogation of light was thought of as being itself independent of physical influence. While classical physics took it for granted that the geometry of bodies was independent of their state of motion, the special theory of relativity stated that the laws of Euclidean geometry only apply to the positioning of bodies at rest with respect to one another when these bodies are at rest with respect to an inertial coordinate system.[1] This can be easily concluded from the so-called Lorentz contraction. Thus geometry, like dynamics, came to depend on the aether.

Thus the aether of general relativity differs from those of classical mechanics and special relativity in that it is not ‘absolute’ but determined, in its locally variable characteristics, by ponderable matter. This determination is a complete one if the universe is finite and closed. That there are, in general relativity, no preferred spacetime coordinates uniquely associated with the metric is more characteristic of its mathematical form than its physical framework.

What is fundamentally new in the ether of the general theory of relativity as opposed to the ether of Lorentz consists in this, that the state of the former is at every place determined by connections with the matter and the state of the ether in neighbouring places, which are amenable to law in the form of differential equations; whereas the state of the Lorentzian ether in the absence of electromagnetic fields is conditioned by nothing outside itself, and is everywhere the same. The ether of the general theory of relativity is transmuted conceptually into the ether of Lorentz if we substitute constants for the functions of space which describe the former, disregarding the causes which condition its state. Thus we may also say, I think, that the ether of the general theory of relativity is the outcome of the Lorentzian ether, through relativation.

... But even if these possibilities do mature into an actual theory, we will not be able to do without the aether in theoretical physics, that is, a continuum endowed with physical properties; for general relativity, to whose fundamental viewpoints physicists will always hold fast, rules out direct action at a distance. But every theory of local action assumes continuous fields, and thus also the existence of an ‘aether’.

Son idée serait que l'éther est un milieu de propagation dans lequel un objet serait localement toujours au repos.
C'est à dire qu'en soi le référentiel de l'univers ne serait pas plus au repos absolu qu'une fusée.
Comment cela est-il conciliable avec un éther ? est-ce conciliable avec l'espace-temps de Minkowski ?

On sait que la réciprocité relativiste vient de ce que la fusée et la terre se pensent tous les deux au repos dans l'éther.
La terre pense que la fusée est en mouvement, qu'elle subit donc la dilatation du temps mais que par un effet d'optique elle s'imagine que c'est la Terre qui la subit.
En effet, l'effet doppler relativiste est indiscernable. Il est impossible de savoir si c'est la terre qui se déplace par rapport au médium ou si c'est la fusée.
Comme on peut le découvrir sur cette page, la dilatation du temps fait qu'il est impossible de distinguer si c'est la source de lumière ou si c'est le récepteur qui se déplace :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_...tiviste_rapide
l'effet doppler final est identique, d'où la possibilité de supposer que c'est toujours "l'autre" qui se déplace.
Cependant, il y a aussi la contraction des longueurs, et, comme on va le voir, cet effet montre qui est en mouvement par rapport à quoi et donc qui subit la dilatation du temps.

L'éther relativiste d'Einstein n'est pas seulement l'espace (comme celui de Lorentz) mais l'espace-temps. La fusée dans son propre éther quadridimensionnel ou espace-temps se trouve au repos. Les effets temporels de la relativité l'empêchent de se voir comme étant en mouvement. Cet éther quadridimensionnel est l'éther relativiste.

Quand la fusée accélère, non seulement la terre et les autres planètes se contractent, mais l'intervalle qui les sépare aussi, ce qui signifie que l'éther relativiste se contracte spatialement et donc que la fusée est en mouvement par rapport à cet éther relativiste extérieur. Il n'y a aucune possibilité d'erreur, si l'éther se contracte spatialement c'est qu'il est en mouvement par rapport à nous ou qu'il n'existe pas. La fusée est donc en mouvement par rapport à l'éther relativiste extérieur.
Du point de vue de la fusée, elle est immobile, mais cela n'empêche pas que l'espace extérieur se déplace par rapport à elle, et si l'espace se déplace avec la terre cela revient au même que de dire que c'est la fusée qui se déplace par rapport à l'espace, donc le point de savoir qui se déplace et qui est immobile par rapport au milieu de propagation est résolu. La fusée a beau se trouver en quelque sorte immobile du fait des propriétés de l'éther relativiste, elle est quand même en mouvement par rapport à l'espace extérieur.

Il est facile de voir que la situation entre la fusée et la terre n'est pas symétrique. La dilatation du temps émane non pas de ce que la fusée se déplace par rapport à un référentiel absolu, mais de ce qu'elle se déplace par rapport à un environnement qui la contient. Pour elle, aller de l'arrière vers l'avant c'est remonter le temps, et son mouvement de l'arrière vers l'avant à travers l'espace extérieur a donc pour conséquence de retarder le passage de son temps relativement au passage du temps extérieur.

L'espace-temps d'Einstein est-il celui de Minkowski ? La réponse est non. Einstein a écrit :

That there are, in general relativity, no preferred spacetime coordinates uniquely associated with the metric is more characteristic of its mathematical form than its physical framework

D'après lui, la forme mathématique de la théorie n'est pas en accord avec la réalité physique. Même si on peut découper arbitrairement l'espace-temps de Minkowski, le véritable espace-temps correspondrait à un seul découpage. Du moins, en chaque point de l'espace-temps de Minkowski il n'existerait qu'un seule découpage physique. C'est l'ensemble de ces découpages physique qu'il appelle l'espace-temps physique, le reste ne constituant qu'un ensemble de coordonnées mathématiques.
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[Trictrac]

Quelques clarifications :

La fusée, du point de vue extérieur, est en mouvement. Par le changement de simultanéité, de son point de vue, la fusée annule ce mouvement, la lumière reste isotrope, et ce sont au contraires les objets extérieurs qui se déplacent. L'éther est immobile pour la fusée.
Mais pour la fusée, l'espace extérieur est comprimé, cette compression est la preuve d'une différence d'orientation spatio-temporelle entre la fusée et son environnement. Même si l'éther paraît immobile par rapport à la fusée, la fusée décèle son propre mouvement par rapport à son environnement par cette différence.

Pour l'espace extérieur, la fusée se déplace dans la direction de son passé (décalage des horloges à l'intérieur de la fusée), ce qui ralentit le passage du temps. Cela revient au même que de dire qu'un aller retour de la lumière d'une extrémité à l'autre de la fusée prend plus de temps vu depuis l'espace extérieur.
Pour la fusée, c'est l'espace extérieur qui se déplace dans la direction de son passé, cette partie est donc symétrique, mais là où ça ne l'est plus, c'est que cela revient à dire que la fusée se déplace dans le futur de l'espace extérieur. Cela vient de ce que la fusée se déplace dans l'espace mais que la réciproque n'est pas vraie.
La fusée de son côté, utilisant son propre axe du temps pour mesurer le passage du temps sur la Terre, commet une erreur de mesure par perspective, car ses axes d'espace et de temps ne sont pas adaptés pour mesurer l'espace-temps extérieur.

Une observation : quand la fusée accélère tout l'univers se contracte, c'est quelque chose qui est trop souvent négligé dans les analyses. C'est capital, puisque ça démontre que la fusée n'est pas dans le même référentiel que l'univers après son accélération (on ne tient pas compte de l'expansion de l'univers). D'où la non-symétrie. On peut imaginer que la fusée accélère et que l'univers se dilate, dans ce cas la fusée ralentit. Accélération ou ralentissement son indiscernables, mais ils changent l'état de mouvement de la fusée par rapport à l'univers, vides compris, pas seulement par rapport aux objets matériels qui le peuplent, c'est pour cela que malgré l'éther relativiste la symétrie entre la Terre et la fusée n'est pas réelle et que partout le référentiel local de l'univers est celui où le temps passe le plus vite possible.

[ThM55]

D'après lui, la forme mathématique de la théorie n'est pas en accord avec la réalité physique

. Je ne suis pas d'accord.

Voici comment je comprends le texte d'Einstein

That there are, in general relativity, no preferred spacetime coordinates uniquely associated with the metric is more characteristic of its mathematical form than its physical framework

: la théorie d'Einstein est sous-déterminée, elle ne dit pas à l'avance ce qu'est un référentiel inertiel. Dans la théorie de Newton comme dans la RR, il y a quelque chose qui est donné a priori et n'est pas déterminé par le contenu matériel: l'espace absolu chez Newton (qui définit un état de repos, que le mystique Newton associait à Dieu), la classe des repères inertiels chez Poincaré-Einstein (l'éther de Lorentz étant une survivance devenue inutile de la définition de l'état de repos). Einstein était d'accord avec Mach pour dire que l'inertie devait d'une certaine manière être être déterminée par le contenu matériel et il attachait une grande importance à cette idée, sans doute exagérée. Le texte où il compare cela à un éther est assez ancien, il date des débuts de la relativité générale vers 1920 et je pense qu'il reflétait l'importance qu'Einstein attribuait aux idées de Mach sur l'inertie. Ce genre d'idées est vite devenu en partie caduc, et Einstein n'en a plus parlé par la suite. Entretemps il y a eu la cosmologie selon Hubble et Lemaître, l'identification par Weyl des degrés de liberté du champ gravitationnel et de ceux qui ne sont pas immédiatement liés au contenu matériel, des espaces vides manifestant de l'inertie (de Sitter) etc.

Ce qu'Einstein veut dire par la phrase que j'ai reproduite n'est pas du tout une antinomie entre les maths et la réalité physique. Ce serait une grave erreur de l'interpréter de cette façon. Les équations d'Einstein sont des équations différentielles qui lient la métrique et ses dérivées (en fait une trace de la courbure riemanienne) avec l'énergie, l'impulsion et les contraintes (pression...) de la matière ou des autres champs. Elles sont très générales et possèdent des solutions qui ne correspondent pas forcément à ce que nous savons de l'univers. C'est bien normal, des équations aux dérivées partielles ont besoin de spécification des conditions aux limites ou des conditions initiales (celles-ce devant satisfaire des contraintes, elles-mêmes dépendant des conditions aux limites). De plus, et je pense que c'est ce qu'Einstein voulait dire, le choix du système de coordonnées est arbitraire, du moins tant qu'on respecte la différentiabilité et la bijectivité. En soi un système de coordonnées est une liberté qui n'a pas de contenu physique. Ce qui est physique c'est la géométrie et ses invariants. En langage moderne, la covariance générale est une invariance de jauge, c'est pourquoi elle contient un arbitraire qui n'a pas de signification physique.

En RG, pour une solution donnée des équations d'Einstein, il est possible de faire sur chacun une transformation de coordonnée arbitraire et d'obtenir une autre solution des équations. L'invariance par difféomorphisme subsiste toujours, la réalité physique ne la réduit pas. Evidemment cette nouvelle solution est physiquement identique et en général on préfère choisir des coordonnées adaptées à la symétrie de la solution pour obtenir les expressions algébriques les plus simples. Cette liberté peut d'ailleurs dans certains cas poser un problème car il n'est pas évident que deux solutions analytiques différentes trouvées par des chemins et des dérivations différents soient physiquement différentes. Ce problème a été résolu par Elie Cartan, qui a formulé un algorithme pour le résoudre. Comme on le voit, des mathématiciens (Weyl, Cartan, ...) sont venus après Einstein et ont clarifiés certains points. Il ne faut pas diviniser Einstein, il lui arrivait de ne pas tout voir, même en relativité générale.

Voilà pourquoi je ne suis pas d'accord. Au contraire, la forme mathématique de la théorie est en accord profond avec la réalité physique. Ces idées sont d'ailleurs à la base des équations de Yang-Mills. Chen Ning Yang a expliqué dans une interview (https://link.springer.com/article/10.1007/BF03024319) comment l'analogie entre la covariance d'Einstein et les transformations de jauge l'a guidé.

[Ladrix]

bonjour.
@ThM55

En RG, pour une solution donnée des équations d'Einstein, il est possible de faire sur chacun une transformation de coordonnée arbitraire et d'obtenir une autre solution des équations.

Je ne comprends pas cette phrase, ou je crains trop de la comprendre.
Voulez vous dire que suivant la solution à trouver, on peut parmètrer les équations à volonté ?

Ladrix

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

Je ne comprends pas cette phrase, ou je crains trop de la comprendre.
Voulez vous dire que suivant la solution à trouver, on peut parmètrer les équations à volonté ?

Exemple pour un espace-temps plat, la géométrie est celle de Minkowski et la métrique peut s'exprimer :
ou
ou
ou
ou une infinité d'autres possibilités

Autre exemple, pour un espace-temps vide, stationnaire, de symétrie sphérique et asymptotiquement plat, la géométrie est celle de Schwarzschild et la métrique peut s'exprimer :
ou
ou
ou une infinité d'autres possibilités

L'infinité d'expressions d'une métrique pour une géométrie donnée ne permet pas pour autant d'avoir la même expression de la métrique pour deux géométries différentes. Ces expressions, quelque soit la façon dont elles sont écrites ont des invariants caractéristiques de la géométrie qu'elles décrivent et donc de la physique dans l'espace-temps ayant cette géométrie. Peu importe l'expression choisie pour la géométrie de Schwarzschild, on prédira exactement les mêmes trajectoires pour les particules test en mouvement libre, elles seront juste plus facile à prédire avec certaines expressions qu'avec d'autres.

m@ch3

[Ladrix]

pour un espace-temps vide, stationnaire, de symétrie sphérique et asymptotiquement plat, la géométrie est celle de Schwarzschild

C'est très surprenant.
La réponse rapide.
J'enregistre.
dommage que cet espace soit vide car du coup, la métrique invoquée est inutile...
Mais je présume qu'une métrique avec plein existe mais doit être complexe, trop complexe pour moi.

Merci encore.

Ladrix

[mach3]

dommage que cet espace soit vide car du coup, la métrique invoquée est inutile...

On ne dirait pas comme ça mais elle est très utile au contraire car elle s'applique à l'extérieur d'un astre de symétrie sphérique (théorème de Birkhof).

m@ch3

[Ladrix]

@Mach3

Merci beaucoup.
consulté le théorème de Birkhoff.

L'idée du théorème de Birkhoff est qu'un champ gravitationnel de symétrie sphérique doit être généré par un objet massif à l'origine : s'il y avait une autre concentration de masse-énergie ailleurs, cela perturberait la symétrie sphérique, donc, on peut s'attendre à ce que la solution représente un objet isolé. Le champ devrait disparaître à grande distance de l'objet, ce qui correspond partiellement à une solution asymptotiquement plate. Ainsi, cette part du théorème correspond à ce que l'on attend du fait que la gravitation newtonienne est un cas limite de la relativité générale.

c'est fort instructif. Ainsi les conclusions sont

La conclusion que le champ extérieur doit être stationnaire est plus surprenante, et a une conséquence importante. Considérons une étoile sphérique de masse fixe soumise à des pulsations sphériques. Alors, le théorème de Birkhoff dit que sa géométrie extérieure doit obéir à la métrique de Schwarzschild : le seul effet de la pulsation est de changer la position de la surface stellaire. Cela signifie qu'une étoile soumise à des pulsations sphériques ne peut pas émettre d'ondes gravitationnelles.

Ce n'est pas que l'étoile ne peut pas, c'est qu'il n'y a pas de variation de l'intégrale de -inf à 0.

Je suis aux anges.
ce sont mes premières constatations des calculs par éléments finis sur une sphère de 4 E9 éléments dont je fais le tracé gravitationnel sur 2*5 rayons par incrément de 1/1000.
En effet l'intégrale sur la trajectoire x=-inf à x=0 d'une sphère ne dépend pas de la grandeur de la sphère car :

Une autre conséquence intéressante du théorème de Birkhoff est que pour une fine couche sphérique, la solution intérieure doit obéir à la métrique de Minkowski. En d'autres termes, le champ gravitationnel doit s'annuler à l'intérieur d'une couche sphérique. Ceci est en accord avec la gravitation newtonienne.

Je trace la courbe d'une sphère vide sur 10 rayons en 1 seconde, je trouve bien une accélération nulle sur la traversée de la sphère. (masse constante suivant l'épaisseur de la "croute")
Ainsi, avec des multiplications, additions et quelques divisions et un algo d'enfer, je me passe de Schwarzschild dans un cas et de Minkowski dans un autre avec une vitesse de traitement supra luminique...avec mon pc à 420 euros...
Un plus, les résultats sont identiques pour les ellipsoïdes de révolution...(je les trace tout autant)
Pour les formes comme cylindres et cones les résultats sont légèrement différents, l'accélération interne n'est pas nulle sauf en 0,0 pour les cylindres et dissymétrique pour les profiles dissymétriques.
Pour des profils plus intéressants, diabolos, patelle double, et un profile que j'ai baptisé anti-sphère, les résultats ne sont pas publiable sans de grosses contestations... aussi je me les garde.
Deux limites cependant : pour les objets non rigoureusement sphériques : accélération purement axiale, profil de révolution (quelconque)

Je tient à préciser que le point "fine couche" implique que pour une répartition d'épaisseur non nulle, la valeur de l'accélération en x= -r et x=+r, la valeur de l'accélération est inférieur à 1/x² (ce qui m'aura valu quelques avanies récement)
Merci donc à votre réponse qui me conforte dans la valeur (modeste) de mes travaux.

Concernant la disparition du champ à grande distance, c'est contestable en théorie, tout a fait facile à établir en pratique. Les cas réels sont innombrables et connus des astronomes...
Renseignements sur demande.

Ladrix
Ps a votre disposition pour plus de détails.

[Mailou75]

Salut,

(…) de son point de vue, la fusée annule ce mouvement, la lumière reste isotrope

Je ne crois pas. Pour une fusée qui reste «solide» en accélérant le point de vue au repos et en accélération est différent. On ne parle pas de vitesse de croisière mais bien d’accélération continue.
Si au repos un observateur au centre voit les extrémités de la fusée a égale distance ce n’est plus ce cas en phase d’accélération : l’avant est vu plus loin et blueshifté tandis que l’arrière est vu plus près et redshifté.

Pour l'espace extérieur, la fusée se déplace dans la direction de son passé

Error 404

[Trictrac]

Le texte où il compare cela à un éther est assez ancien, il date des débuts de la relativité générale vers 1920 et je pense qu'il reflétait l'importance qu'Einstein attribuait aux idées de Mach sur l'inertie. Ce genre d'idées est vite devenu en partie caduc, et Einstein n'en a plus parlé par la suite.

Einstein n'a plus jamais lâché l'éther, même s'il l'a plutôt appelé l'espace ou l'espace-temps. C'était le fond de sa théorie des champs unifiés.
Cet éther est le siège du champ gravitationnel et du champ électromagnétique, en ce sens il s'agit de l'éther luminifère.

Des citations d'Enstein :

“In 1905 I was of the opinion that it was no longer allowed to speak about the aether in physics. This opinion, however, was too radical as we will see later when we discuss the general theory of relativity. It is still permissible, as before, to introduce a medium filling all space and to assume electromagnetic fields and matter as well are its states.”
“Physical space and aether are only different terms for the same thing; fields are physical states of space.”
“According to general relativity, the concept of space detached from any physical content does not exist. The physical reality of space is represented by a field whose components are continuous functions of four independent variables – the coordinates of space and time.”
“The ether includes all objects of physics… Matter and the elementary particles from which matter is built also have to be regarded as “fields” of a particular kind or as particular “states” of space.”

Ce qui est physique c'est la géométrie et ses invariants.

Pour Einstein, il y a forcément une substance qui se déforme. La géométrie seule n'est pas de la physique.

Einstein deviendra un pur réaliste tant dans l'interprétation de sa théorie que dans celle de la physique quantique. Pour lui l'espace est une substance et les particules sont des états de celle-ci.

Pour l'espace extérieur, la fusée se déplace dans la direction de son passé
Error 404

Les horloges de la fusée vues de l'extérieur retardent de plus en plus dans la direction du mouvement, donc la fusée se déplace dans la direction de son passé.

[Ladrix]

@trictrac

Les horloges de la fusée vues de l'extérieur retardent de plus en plus dans la direction du mouvement, donc la fusée se déplace dans la direction de son passé.

Je suis dubitatif sur cette conclusion.
Mais que se passe-t-il quand la fusée s'arrête (pour faire le plein par exemple)
Parti avec des euros, il devra payer en francs ?
Les euros dans la fusée auront eux aussi voyagé vers leur passé, ça résoud peut être le problème.
ainsi la fusée atterrira vant d'être partie si j'ai bien compris.
si le voyage est assez long, le pilote sera-t-il déjà né ?
Cela va dépendre de la durée du voyage.
Hollywood n'a jamais traité d'une fusée qui s'écraserai au retour a cause d'un pilote pas encore né...
Un beau sujet.
Merci de con/in firmer mes conclusions.

Ladrix

[Trictrac]

Je ne fais que mettre en évidence que la dilatation du temps est une conséquence du changement de simultanéité.
Le sens du mouvement, qui vu de l'extérieur est dirigé dans l'espace, est pour la fusée dirigé en partie dans l'espace et en partie dans le temps.
C'est quelque chose qui doit pouvoir se deviner sur un diagramme de Minkowski et qui est évident sur un soi disant diagramme d'Epstein.

Autre approche :
Relativement à la fusée, la lumière va plus lentement que c vers l'avant et plus vite vers l'arrière. Ceci est un changement de simultanéité.
Il s'accompagne d'une contraction de la fusée du facteur gamma.
Un aller-retour de la lumière de l'avant vers l'arrière est alors plus long du facteur gamma.
Les passagers de la fusée sont alors "obligés" pour mesurer que la vitesse de la lumière n'a pas changé sur un aller-retour, de vieillir moins vite du facteur gamma. La dilatation du temps découle donc du changement de simultanéité du corps rigide qu'est la fusée.

Maintenant, si vous trouvez étrange que la dilatation du temps et la contraction des longueur viennent de ce qu'on est "obligé" de mesurer toujours la vitesse de la lumière à c, vous n'avez pas tort...
Cette obligation est-elle dans le code civil ?

[Ladrix]

@trictrac

Mais je dois avoir tort car je ne trouve pas celà étrange.

Vous expliquez très bien la relativité .
en plus l'approche légale est très pertinente.
vous êtes avocat en plus de Physicien???

Les passagers de la fusée sont alors "obligés" pour mesurer que la vitesse de la lumière n'a pas changé sur un aller-retour, de vieillir moins vite du facteur gamma

Mais heureusement le code civil ne les y forçant pas, ils peuvent vieillir à leur rythme, c'est un droit constitutionnel, ne l'oubliez pas.
Pas besoins n'est de vérifier la constance de la vitesse de la lumière, heureusement, on aurait plus de temps libre...
Tout ça est fort édifiant.
Mais en fait la question se pose, l'arrière de la fusée ne risque t'elle pas d'arriver avant l'avant ?
Vous me faites douter de mes plus grandes certitudes...

Si vous pouviez développer plus avant les diverses conséquences de ces phénomènes étonnants je vous en serait très reconnaissant.


Ladrix

[Ladrix]

@Mailou75

Si au repos un observateur au centre voit les extrémités de la fusée a égale distance ce n’est plus ce cas en phase d’accélération : l’avant est vu plus loin et blueshifté tandis que l’arrière est vu plus près et redshifté.

ce point doit inquiéter les concepteurs de la fusée, le risque de rupture de la structure est à considérer avec la plus grande prudence.
Merci d'avoir mis en évidence ce point critique...
Dans les cas limite, ne risque-t-on pas l'écrasement des passagers ???
Par prudence encaissez les billets avant le décollage...

Ladrix

[JPL]

Cette obligation est-elle dans le code civil ?

Non, mais je crains que dans le code pénal du forum vous risquiez gros tous les deux...

[Mailou75]

ce point doit inquiéter les concepteurs de la fusée, le risque de rupture de la structure est à considérer avec la plus grande prudence.

Non du tout, la fusée est bien solide et la distance* entre les points de la fusée ne varie pas.

*distance qui pourrait être définie comme : mesure à la règle de l'espace d'un inertiel au moment où tous les points de la fusée peuvent être eux aussi considérés comme inertiels, de trajectoire parallèle au premier (c.-à-d. A tout instant mais en changeant d'inertiel à chaque instant).

Ce dont je parlais est ce qui est vu, c.-à-d. une image déformée par l'aberration pas de ce qui est (voir distance).

Sinon, le sarcasme, qui a l'air d'etre ton mode de dialogue, ne t'aidera pas à comprendre.

[Ladrix]

@Mailou75

Votre remarque est tout à fait justifiée. En fait, j'étais sur l'impression que m'avait fait "l'étrange message" de TricTrac...
En effet, chacun sait que la contraction des longueur en RR est juste une impression de l'observateur et qu'en fait, la fusée ne change pas de longueur.
Pour les pendules c'est différent, Salvador Dali en traite d'ailleurs en admirateur inconditionnel d'Einstein.
Je ne sarcasme pas, je brocarde parfois. Je suis d'un naturel fantasque.
Votre définition de Distance est très pertinente.

Encore toutes mes excuses Mailou75.

Ladrix

[Deedee81]

Salut,

En effet, chacun sait que la contraction des longueur en RR est juste une impression de l'observateur et qu'en fait, la fusée ne change pas de longueur.

En effet, il est vrai que la longueur propre est invariante. Et l'effet n'est pas non plus mécanique (contraction mécanique).
Mais le qualifier "d'impression" est incorrect.
En effet ce n'est pas un simple effet d'optique (comme la parallaxe ou un mirage), l'effet est relatif mais pour l'observateur cette longueur d'onde est réellement plus courte.

Par réellement j'entends :
- au niveau théorique ça signifie qu'une mesure physique de la longueur (en utilisant des points de repères au repos dans le référentiel de l'observateur) donnerait vraiment une longueur plus courte.
- en pratique (la mesure théorique ci-dessus est difficile pour un objet se déplaçant à presque un milliard de km/h), la contraction des longueurs affecte les sections efficaces. A grande énergie (vitesse), on a souvent un facteur gamma dans la valeur de la section efficace (pas toujours car suite aux approximations, on se situe souvent dans une gamme d'énergie précise, avec des résonances, etc... et le facteur gamma est absorbé dans d'autres facteurs, mais on trouve facilement des sections efficaces avec ce gamma). Cela se traduit par des collisions et des créations de particules différents (moins fréquents) avec les traces correspondantes dans les détecteurs. Et il n'y a rien de plus physique que de constater les conséquences d'une collision.

Il vaut donc mieux utiliser l'expression "la contraction des longueurs est un effet relatif".

Je ne sarcasme pas, je brocarde parfois.

Brocarder est presque toujours perçu par les autres comme un sarcasme ou une agression. Comme c'est inacceptable sur Futura, cela peut conduire à des sanctions.
Alors naturel fantasque ou pas, veille à être plus factuel et à moins brocarder. Cela ne te grandit pas.

Merci,

[ThM55]

Einstein n'a plus jamais lâché l'éther, même s'il l'a plutôt appelé l'espace ou l'espace-temps. C'était le fond de sa théorie des champs unifiés.
Cet éther est le siège du champ gravitationnel et du champ électromagnétique, en ce sens il s'agit de l'éther luminifère.

Des citations d'Enstein :



Pour Einstein, il y a forcément une substance qui se déforme. La géométrie seule n'est pas de la physique.

Einstein deviendra un pur réaliste tant dans l'interprétation de sa théorie que dans celle de la physique quantique. Pour lui l'espace est une substance et les particules sont des états de celle-ci.




Les horloges de la fusée vues de l'extérieur retardent de plus en plus dans la direction du mouvement, donc la fusée se déplace dans la direction de son passé.

Ce sont d'anciennes citations d'Einstein. Si je lis ce qu'il a écrit plus tard, on ne trouve plus la moindre trace de cette notion d'éther. Lisez par exemple la remarquable lettre qu'il a écrite à son ami Michele Besso le 10 août 1954 (on la trouve traduite dans A.Einstein, correspondance avec Michele Besso, Hermann, 1979 mais aussi peut-être la publication générale de son oeuvre en cours à Princeton, je n'ai pas la référence). Un texte très intéressant, il y décrit par le menu comment il comprend la relativité générale et l'ambition de sa théorie unifiée à la fin de sa vie. Il mentionne un changement dans son point de vue par rapport à celui des années 1915-1920: il considère séparément la métrique g_{ij} et les coefficients de la connexion, qu'il appelle "champ de déplacement". Il explique pourquoi: c'est ce "champ de déplacement", cette connexion sur le fibré tangent, qui a permis de franchir l'obstacle du système inertiel, qui rendait la relativité restreinte intenable du point de vue de la théorie de la connaissance. Il ne mentionne nulle part un "éther" ou d'une "substance" dont il aurait besoin pour expliquer une soi-disant "déformation". Il n'y a que ces notions géométriques. Il mentionne juste que la notion de repère inertiel en relativité restreinte est un défaut, identifié le plus clairement par Ernst Mach. La raison qu'il invoque pour séparer la métrique et la connexion est essentiellement qu'il voulait se libérer de la géométrie riemanienne et développer sa théorie unifiée.

Mais ce n'est pas très important. Comme je l'ai mentionné, Einstein n'était pas un oracle, c'était un chercheur avec ses limitations et ses erreurs bien connues (rejet de l'idée de trou noir, théorie quantique, etc...). Il n'est plus question de le prendre comme guide ultime, je crois que personne ne le fait plus. Actuellement quand on étudie la relativité générale moderne, il n'est nulle part question d'un éther, même sous une autre guise que celle du repos absolu pour lequel il avait été imaginé. C'est simplement un notion inutile.

[Deedee81]

Salut,

Personnellement j'ai toujours considéré qu'il fallait limiter le mot éther à seulement deux significations :
- l'éther luminifère tel qu'il était envisagé au 19e siècle (support physique des vibrations mécaniques de la lumière)
- l'éther des chimistes

Il est tout à fait clair que le terme d'éther (dans les rares cas où Einstein l'a cité) est utilisé dans un tout autre sens, c'est plutôt le fait que l'espace-temps étant déformé en relativité générale, il y a une classe de référentiels privilégiés (les inertiels/galiléens = chute libre). Il faut peut-être vérifier la date où il a évoqué cela (ce n'est pas indiqué mais je n'ai pas été voir si on en parlait dans les liens).
En effet, alors qu'il réfléchissait à la relativité générale, Einstein a fini par douter de la validité de l'invariance par difféomorphisme (*), mais lorsqu'il a publié la RG il y était totalement revenu (faut dire que la théorie était difficile et forcément il a tâtonné).

(*) invariance par difféomorphisme, c'est assez proche de l'idée du "arbitraire total du choix des coordonnées curvilignes" mais c'est même un peu plus profond que ça. C'est souvent synonyme de "pas d'arrière-plan", c'est-à-dire que l'espace-temps n'est pas une scène de théâtre prédéfinie sur laquelle les objets sont disposés. Ou encore l'espace-temps est entièrement lié à son contenu (Kip Thorn dit même "défini par ce qui s'y passe") et profondément dynamique. Invariance par difféomorphisme = pas d'éther au sens entendu à l'époque.

Malheureusement, si Einstein pouvait se permettre d'employer ce terme (éther), le mot a depuis été totalement galvaudé. Il a été employé pour tout : le champ gravitationnel, le vide, le vide quantique, le rayonnement fossile, les référentiels comobiles, et j'en passe. manquerait plus de revenir à des notions encore plus anciennes (éther "action" de Dirac, éther feu des Grecs, etc...). C'est le mot le plus polysémique de la langue française (ou anglaise) a tel point que lorsqu'on voit ce mot on ne sait plus de quoi il s'agit. Et souvent ceux qui l'emploient ne sont pas foutu de le préciser (ça fait juste "bien" de parler d'éther, ça donne l'air intelligent ). Même le concept du 19e a fort évolué (au fur et à mesure que les expériences le dépouillaient de substance physique, pour finir Poincaré le considérait juste comme un "ensemble de référentiels par rapport auxquels la vitesse de la lumière est définie", je paraphrase) mais au moins il y a un sens commun assez proche.

D'où la nécessité de ne garder que les deux sens pré-cités. Et en tout cas sur Futura où il vaut mieux être clair et strict (ne fut-ce que pour ne pas tromper les amateurs de science qui sont assez nombreux). Donc on dit "éther luminifère" ou "éther éthylique", dans leur sens habituel, ou on s'abstient (je précise qu'il n'y a aucun moratoire sur ce mot, mais tout de même, soyons rigoureux )

[ArchoZaure]

Bonjour.

Et même on parlait de quintessence au début (avant la physique).

Les idées des Stoïciens⁵ ont fortement marqué la compréhension de l'éther et elles ont eu un impact considérable dans les expositions en latin. Cicéron (Tusculanes, I, 10) ajoute qu'Aristote soutient que « l'âme tire son origine » de ce cinquième élément aussi appelée la quintessence. Le stoïcien Cléanthe tient l'éther pour le dieu souverain⁶.

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89ther_(physique)

Ce qui n'a pas pourtant pas empêché les cosmologistes de réemployer ce terme comme on l'a fait pour l'éther.

La quintessence est un concept en physique, qui permet de décrire des composantes de l'Univers. En cosmologie, la quintessence est le nom donné à une forme hypothétique d'énergie sombre, proposée comme explication aux observations de l'accélération de l'expansion de l'Univers.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Quintessence_(cosmologie)

Comme quoi les physiciens aiment bien les termes ésotériques.

[Trictrac]

Ce sont d'anciennes citations d'Einstein. Si je lis ce qu'il a écrit plus tard, on ne trouve plus la moindre trace de cette notion d'éther. Lisez par exemple la remarquable lettre qu'il a écrite à son ami Michele Besso le 10 août 1954 (on la trouve traduite dans A.Einstein, correspondance avec Michele Besso, Hermann, 1979 mais aussi peut-être la publication générale de son oeuvre en cours à Princeton, je n'ai pas la référence).
Mais ce n'est pas très important. Comme je l'ai mentionné, Einstein n'était pas un oracle, c'était un chercheur avec ses limitations et ses erreurs bien connues (rejet de l'idée de trou noir, théorie quantique, etc...). Il n'est plus question de le prendre comme guide ultime, je crois que personne ne le fait plus. Actuellement quand on étudie la relativité générale moderne, il n'est nulle part question d'un éther, même sous une autre guise que celle du repos absolu pour lequel il avait été imaginé. C'est simplement un notion inutile.

Je crois qu'il ne mentionnait plus le mot éther parce qu'il se contentait du mot espace, qui pour lui était la même chose.
Dire que la notion d'éther est inutile en RG est justement ce que la rend incompatible avec la physique quantique, où il existe un substrat avec des fluctuations. C'est ni plus ni moins la même chose, c'est à dire l'espace. Les particules seraient des modulations du vide quantique ou je ne sais quoi, et c'est exactement ce que disait Einstein quand il disait que la matière et les particules élémentaires étaient un état particulier de l'espace.
Et ce qui est important aussi, c'est qui si cet éther est différent de celui imaginé au XIXe siècle, il n'en est pas moins entre autre l'éther luminifère, porteur des ondes électromagnétiques comme des ondes gravitationnelles et siège de tous les champs.
Bref, nier l'espace comme substance physique et le réduire à la simple géométrie c'est rendre impossible l'unification de la relativité générale avec la physique quantique.

[ThM55]

Salut,

Personnellement j'ai toujours considéré qu'il fallait limiter le mot éther à seulement deux significations :

Je suis tout à fait d'accord. Je dois dire que je trouve un peu agaçant de voir cette conférence d'Einstein datant de 1920 mentionnée comme pour affirmer une sorte de résurgence de cette notion qu'Einstein lui-même avait rejetée à l'époque de la relativité restreinte. Tu mentionnes qu'il avait douté de l'invariance par difféomorphisme. Cela est vrai et lié à la question de l'argument du "trou". A cause de cet argument il a perdu un temps fou à chercher des équations non généralement covariantes mais dès qu'il a réfuté l'argument, il est très vite arrivé à ses équations définitives, presque ex-æquo avec Hilbert (mais Hilbert a reconnu la précédence d'Einstein).

La réfutation de l'argument du trou est instructive car elle revient à réfuter le substantialisme (le "truc qui se déforme") que certains croient être une conséquence de la relativité générale.

Rovelli donne une discussion très claire de cette question dans le deuxième chapitre de son "Quantum Gravity".

[Deedee81]

datant de 1920

Ah, merci. Ca explique mieux ses propos. Il "cherchait" encore à l'époque.

Et oui, je ne compte plus le nombre de fois où ça été cité. L'argument d'autorité est éculé mais toujours bien présent
(j'ai même déjà eut des remarques du genre "tu te crois plus fort qu'Einstein", non, mais c'est vrai quoi, en un siècle la science n'a pas évolué, Einstein avait tout trouvé )

Rovelli donne une discussion très claire de cette question dans le deuxième chapitre de son "Quantum Gravity".

C'est là aussi que j'ai lu cette histoire

Très bon livre (sauf pour la partie technique de la gravité à boucles que je trouve un tantinet trop courte et bâclée, pas digne de lui, mais bon ce n'est pas non plus un livre d'introduction pour apprendre la théorie, pour la partie technique de la théorie je préfère Thiemann).

la physique quantique, où il existe un substrat avec des fluctuations

Là non plus je ne suis pas d'accord. Pour plusieurs raisons. Mais bon, on ne vas pas dériver (et décrire toutes ces raisons est quand même un peu long (*)). Ici c'est "l'éther relativiste d'Einstein" pas la théorie quantique des champs dont 1920 n'était que le tout début

EDIT (*) je vais quand même faire hyper méga court :
invariance de Lorentz, factorisation des diagrammes vide-vide, (et quelques autres trucs)

c'est rendre impossible l'unification de la relativité générale avec la physique quantique

La quantification canonique de la RG prouve le contraire. On ne décrit pas l'espace ou l'espace-temps comme substance physique et pourtant ça marche.
(d'ailleurs après prise en compte de la contrainte de difféomorphisme, les réseaux de spins sont des réseaux "abstrait" (dans un sens précis bien entendu, ça ne veut pas dire "non physique"))
Tu peux faire quelques recherches (il y a plusieurs pages wikipedia plutôt bien foutue et avec pleins de très bonnes références.
J'en profite donc pour donner le truc dont je parlais ci-dessus :

https://arxiv.org/abs/gr-qc/0110034
"Introduction to Modern Canonical Quantum General Relativity"
(Thiemann)

Excellent. Assez complet. Et très abordable (il y a quelques "petits trucs" un peu techniques pas toujours bien connus de celui qui fait de la physique, mais ces petits trucs sont donnés en annexe)
Rien que dans l'intro j'ai adoré son exemple de théorie perturbative ne convergeant pas vers la théorie canonique.

Bien entendu, rien ne prouve que ce soit la bonne approche de la gravité quantique (faudra attendre les données expérimentales, on n'est probablement plus très loin de ça). Mais ça prouve que RG et MQ ne sont pas incompatibles et qu'il n'est pas obligatoire de donner une "substance" à l'espace-temps. Et c'est déjà un point capital.

[ThM55]

Je ne dirais pas que Thiemann est "abordable". En tout cas moi je n'ai jamais réussi à l'aborder. Toutes ces maths...

Je pensais dans ce fil en rester à la relativité générale classique, du point de vue historique, et ne pas parler des aspects quantiques. Mais à ce sujet, après avoir longuement étudié les livres de Weinberg sur la théorie des champs, je commence à comprendre un point de vue qui ne met plus la géométrie au centre du sujet, ce qui permet de s'éloigner de l'influence d'Einstein sur ce point. Ce serait trop long à expliquer en détails. Je peux citer cet article: https://arxiv.org/abs/hep-th/9702027 , en particulier ce passage:

Finally, what is the motivation for the special gauge invariant Lagrangians
that we use in the standard model and general relativity? One possible an-
swer is that quantum theories of mass zero, spin one particles violate Lorentz
invariance unless the fields are coupled in a gauge invariant way, while quan-
tum theories of mass zero, spin two particles violate Lorentz invariance unless
the fields are coupled in a way that satisfies the equivalence principle.

[Deedee81]

Bonjour,

Attention, le message que j'ai supprimé faisait vraiment "théorie personnelle". Dans ce genre de cas il faut justifier les propos par une référence valide (commité de lecture, fort facteur d'impact....).
Si c'est n'est pas possible il vaut mieux s'abstenir.

ArchoZaure avait donné une bonne réfutation mais il y e a une plus prosaïque :

Le principe de Mach : qui est avant tout de la philosophie (ce qui est proscrit sur Futura) et imaginé à une époque pré-relativiste ce qui conduit à une impossibilité de le traduire correctement en langage moderne. A tel point que Kip Thorn a montré rigoureusement que la RG implémente le principe de Mach et Wigner a montré rigoureusement que la RG violait le principe de Mach. Chezchez l'erreur ! L'erreur est dans le fait que ce principe est si flou qu'on peut lui faire dire tout et n'importe quoi.

On évitera donc de broder des raisonnements personnel sur cette base.

La question initiale avait avant tout un caractère historique, le reste n'était pas discutable ici (mais internet est vaste et il y a beaucoup de forums autres que Futura), et comme ça dérape dans la choucroute on va arrêter ici.

Merci,