Mécanique classique, relativité, référentiels ?

[invite760e8834]

Bonjour,

Je ne sais pas si je suis dans la bonne section du forum, mais je me lance !

J'aimerai savoir sur quoi Einstein à planché pour trouver sa théorie de la relativité. Je m'explique :

A ce que j'ai compris, avant, il y avait la mécanique newtonienne (classique) et depuis que Einstein a publié ses travaux sur la relativité nous somme plus sous le "joug" de la mécanique newtonienne ? Avant, c'était le référentiel galiléen et maintenant, ça ne l'est plus c'est ça ? Donc il y'a eu une sorte de changement de référentiel, voir même de nouveau paradigme si je puis dire ?

La question que je me pose, c'est : qu'est-ce qu'Einstein à remis en cause sur "l'ancien référentiel" pour trouver et avoir l'idée de sa théorie de la relativité ?

Merci, ça a l'air un peu flou je sais, soyez indulgent, la physique est nouvelle pour moi.
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[invite91216f15]

Bin pour trouver la théorie de la relativité Einstein a simplement inverser les constants et les variable et le temps est devenue une variable. Il faut quand même oser mais si d'un point de vue mathématique il n'y a aucun problème.

Toutefois cette théorie est une améllioration de la mécanique Newtonienne et non une remise en question. En gros, l'equation a pris plus de termes mais reste la même. Il n'a pas remis en cause le référentiel il a mis en évidance qu'il peut être variable.

[Deedee81]

Salut,

J'aimerai savoir sur quoi Einstein à planché pour trouver sa théorie de la relativité.

Il s'est basé sur l'électromagnétisme et a pris au sérieux le fait que la vitesse de la lumière était invariante (la même dans tout référentiel). Son article fondateur s'appelait d'ailleurs "de l'électrodynamique des corps en mouvement".

Et en effet, les notions de repères, référentiels, ... restent classique. Si ce n'est que le concept d'espace absolu et de temps absolu perdait son sens.

En utilisant l'invariance de la vitesse de la lumière (dans le vide) et le principe de relativité (équivalence physique des observateurs en mouvement inertiel, ce qui est déjà le cas en physique non relativiste) il a pu retrouver les transformations de Lorentz (que Lorentz avait découvert sans en comprendre le sens physique) et a pu montrer que espace et temps étaient relatifs et que seul le concept d'espace-temps était absolu.

(et non il n'a pas posé le temps comme étant variable, ça c'est une conséquence de la théorie, pas l'inverse ).

[invite6754323456711]

Bonjour,

La formulation de lois physiques n'a de sens pratique que dans la mesure où celles-ci s'appliquent au plus grand nombre possible de situations spatio-temporelles du laboratoire où leur validité peut être soumise à l'épreuve de l'expérience, ou bien, ce qui revient au même, à l'ensemble le plus étendu possible de points de vue équivalents pour observer le monde des phénomènes physiques. Les transformations spatio-temporelles connectant différentes situations entre elles, ou bien différents points de vue équivalents les uns relativement aux autres sont les transformations d'invariance de la théorie physique; on les appelle le plus souvent les symétries fondamentales de l'espace-temps.

Dans une représentation géométrique de la physique et en partant du constat "qu'une géométrie, c'est un groupe", ou plus précisément une application d'un groupe sur en ensemble structuré. La géométrie de la relativité restreinte c'est l'invariance des lois de la physique vis à vis des actions du groupe de Poincaré, plus restrictif en exigences de symétrie que la géométrie exprimant l'espace-temps Newtonien.

Patrick

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Patrick, le point de vue que tu donnes est un point de vue plus moderne, pas celui d'Einstein.

Quand au principe que les lois physiques devraient d'appliquer au plus grand nombre possible de situations, c'est aussi le mien (j'exprime souvent le principe de relativité comme : "la formulation des lois physiques ne devrait pas dépendre de nos choix arbitraires pour attribuer des coordonnées numériques aux événements"). Mais ce n'est pas de cette manière que le problème était présenté au début du vingtième siècle. Langevin l'explique bien dans son article où il présentait la nouvelle théorie de la relativité en expliquant que dans tout repère galiléen les systèmes physiques obéissaient à des lois physiques identiques et il prenait pour exemple une charge électrique en mouvement qui n'émet un rayonnement (de freinage) que dans un repère accéléré. Ce n'est pas présenté comme une formulation mathématique devant être indépendante du référentiel.

D'ailleurs en suivant ce raisonnement on ne pourrait pas généraliser ce principe de relativité à tous les repères, alors que celui que tu donnes permet de le faire et a été fait plus tard par Einstein avec la relativité générale.

La formulation par les symétries, je ne sais pas de qui elle vient : Poincaré ? Minkowski ? Cartan ?

[Amanuensis]

Commentaire en marge:

La géométrie de la relativité restreinte c'est l'invariance des lois de la physique vis à vis des actions du groupe de Poincaré, plus restrictif en exigences de symétrie que la géométrie exprimant l'espace-temps Newtonien.

Pas plus restrictif. Différemment restrictif... L'espace-temps classique (dit de Leibniz) a pour symétrie le groupe de Galilée, de même dimension (10) que le groupe de Poincaré.

[Un élément de réponse pour Deedee: le groupe de symétrie apparaît dans Raum und Zeit de Minkowski.]

[Amanuensis]

Suite...

Citation extraite de Raum und Zeit, version anglaise

We can change the system of reference in any possible manner corresponding to the transformation of the above mentioned group G_{c}, but the expressions for natural laws will not be changed thereby.

[Deedee81]

Merci pour l'info.

[invite91216f15]

Il s'est basé sur l'électromagnétisme et a pris au sérieux le fait que la vitesse de la lumière était invariante (la même dans tout référentiel). Son article fondateur s'appelait d'ailleurs "de l'électrodynamique des corps en mouvement".
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[...]

(et non il n'a pas posé le temps comme étant variable, ça c'est une conséquence de la théorie, pas l'inverse ).

Comme il a fixé la vitesse de la lumière il lui fallait bien une variable... autrement il aurait que des constants. Cette variable est le temps. Enfaite je ne vois pas la différence entre l'endroit et l'inverse si ce n'est qu'ils s'opposent

[Paraboloide_Hyperbolique]

Comme il a fixé la vitesse de la lumière il lui fallait bien une variable... autrement il aurait que des constants. Cette variable est le temps. Enfaite je ne vois pas la différence entre l'endroit et l'inverse si ce n'est qu'ils s'opposent

Bonsoir,

Justement non. Comme l'a écrit Deedee81, la constance de la vitesse de la lumière (dans le vide) dans tout référentiel est une conséquence de la théorie de l'électromagnétisme (due à Maxwell). Einstein "n'a fait que*" reprendre ce fait et tiré les conséquences le plus loin qui lui était possible.

*C'est-à-dire avec des années de travail acharné, de fausses pistes, retours en arrières et autres cul-de-sac.

[invite6754323456711]

Enfaite je ne vois pas la différence entre l'endroit et l'inverse si ce n'est qu'ils s'opposent

Un point de vue relatif à un contexte cognitif - Exemple : “Mais bon sang! Tout ceci n’est pas bien défini”. Pour certain c'est une problème de définition : quelle est la définition mathématique précise de l’objet qui modélise une situation physique donné ?


Patrick

[invite760e8834]

Merci pour vos réponses.

Donc enfaite, la théorie d'Einstein, c'est une sorte de patch 2.0 mis à la mécanique classique. Donnant lieu au fait que le temps et l'espace sont des variables? ça a été considéré comme une hérésie à l'époque de faire ce qu'il a fait

Connaissez-vous des exemples de personne ayant fait apparaître, suite à leurs recherche, de nouveaux référentiels, de nouveaux paradigmes ou d'amélioration extrême d'un concept changeant la vision totale du sujet et entrainant une reconsidération de ce qui avait été fait ? Pas seulement en physique, dans pleins d'autres matières, même autres que les sciences.

Je cherche des exemples comme ça, le premier qui m'avais frappé l'esprit, était celui-ci, mais je n'en connais pas d'autres... Je cherche ça pour voir les façons de reconsidérer quelque chose, voir ce qui a été reconsidéré (si c'est des choses fondamentales ou non) pour savoir si il est possible de faire la même chose dans d'autres domaines (en l’occurrence, ce qui m'intéresse, c'est la théorie musicale et harmonique). Non pas que je veuille le faire, juste savoir si un jour ça arrivera, si c'est possible et voir comment ça pourrait être fait.

Merci de votre aide ! A bientôt

[Zefram Cochrane]

La Relativité, c'est plutôt Windows qui remplace le DOS

[PPathfindeRR]

Bonjours à tous

à tioto94,

Pour la relativité, je pense que tout est parti de là : Constante de la lumière.

Voir l'expérience de Michelson et Morley (Mesure de la vitesse de la lumière par rapport à la Terre dans l’Éther et "additions / non additions" des vitesses).

[obi76]

La Relativité, c'est plutôt Windows qui remplace le DOS

prochaine étape : nux qui remplace windows

[Deedee81]

Connaissez-vous des exemples de personne ayant fait apparaître, suite à leurs recherche, de nouveaux référentiels, de nouveaux paradigmes ou d'amélioration extrême d'un concept changeant la vision totale du sujet et entrainant une reconsidération de ce qui avait été fait ? Pas seulement en physique, dans pleins d'autres matières, même autres que les sciences.

En physique (que je connais le mieux) il y a Heisenberg avec la formulation matricielle de la mécanique quantique (mais il convient d'ajouter Schrödinger, Born, Dirac, Pauli, Bohr,... la formulation de la MQ a été un travail collectif).

Plus près de nous, il y a ceux ayant travaillés sur différentes approches de la gravité quantique ou la nature même de l'espace-temps est généralement remise en question (pas toujours, ça dépend des approches). Mais ces approches ne sont pas encore expérimentalement validées.

En biologie, il y a l'ADN et la génétique, mais c'est aussi une longue histoire et un paquets de scientifiques (qui ne se résument pas à Crick et Watson).

[Amanuensis]

Pour la relativité, je pense que tout est parti de là : Constante de la lumière.

Des équations de Maxwell, et plus précisément de l'addition d'un terme par Maxwell à l'équation d'Ampère, terme qui permettait de prédire l'existence d'ondes électro-magnétiques allant à une vitesse particulière, unique. Ainsi que le saut conceptuel génial consistant à postuler que la lumière est une telle onde électro-magnétique.

L'article fondateur est de 1864 (extrait, traduction Wiki):

« L'accord des résultats semble montrer que la lumière et le magnétisme sont deux phénomènes de même nature et que la lumière est une perturbation électromagnétique se propageant dans l'espace suivant les lois de l'électromagnétisme. »

Voir l'expérience de Michelson et Morley (Mesure de la vitesse de la lumière par rapport à la Terre dans l’Éther et "additions / non additions" des vitesses).

Cette expérience (1881 et 1887) a été mise en place à cause des prédictions de Maxwell et du débat sur l'éther qui en découlait.

[JPL]

J'avais lu il y a plusieurs années (comme d'habitude je ne me souviens pas si c'était dans La Recherche ou PLS) un article disant que les préoccupations d'Einstein sur le problème de la synchronisation des horloges (donc un problème banal) avaient joué un rôle important comme point de départ de ses réflexions sur la RR.

[invite5e279b10]

les préoccupations d'Einstein sur le problème de la synchronisation des horloges (donc un problème banal) [ont] joué un rôle important comme point de départ de ses réflexions sur la RR.

tout à fait JPL! D'ailleurs c'était une préoccupation générale à cette époque et à l'Office des brevets il étudie des dépôts de brevets dans cette "optique".

[Paraboloide_Hyperbolique]

Connaissez-vous des exemples de personne ayant fait apparaître, suite à leurs recherche, de nouveaux référentiels, de nouveaux paradigmes ou d'amélioration extrême d'un concept changeant la vision totale du sujet et entrainant une reconsidération de ce qui avait été fait ? Pas seulement en physique, dans pleins d'autres matières, même autres que les sciences.

Allez, je me lance (mais c'est plus une opinion personnelle qu'un avis objectif que vous demandez). Ce qui me vient pour le moment à l'esprit:

Copernic avec le modèle géocentrique.
Darwin avec l'évolution des espèces.
Louis Pasteur avec la vaccination et la "découverte" des microbes.
Amerigo Vespucci, qui a démontré que les "Indes" découvertes par Christophe Colomb étaient en fait un nouveau continent.
...

D'autres me complèteront surement.

[JPL]

Allez, je me lance (mais c'est plus une opinion personnelle qu'un avis objectif que vous demandez). Ce qui me vient pour le moment à l'esprit:

Copernic avec le modèle géocentrique.

Tu te lances mais tu as raté la première marche : modèle héliocentrique

[JPL]

Et la vaccination c'est Jenner. Mais l'idée importante de Pasteur c'est d'avoir pensé qu'on pouvait généraliser la recette.

[Deedee81]

Salut,

Et la vaccination c'est Jenner. Mais l'idée importante de Pasteur c'est d'avoir pensé qu'on pouvait généraliser la recette.

J'ai même lu que des pratiques de vaccination par insertion de croutes varioliques avaient déjà été pratiquées par les chinois il y a plus de deux mille ans ! (désolé mais je ne me souviens plus de la source.... je me demande si ce n'était pas dans "1001 inventions qui ont changé le monde"). Mais il n'y a pas eut de suite, certainement aucune interprétation/théorie sur le phénomène. Et je serais extrêmement surpris si Jenner avait été au courant

[Amanuensis]

Et je serais extrêmement surpris si Jenner avait été au courant

La pratique était appliquée en Europe dans les siècles précédant Jenner, en particulier dans l'aristocratie. Je serais surpris que Jenner n'ait pas été au courant.

Le choix de la vaccine plutôt que la variole était quand même bien moins risqué, donc un progrès important.

[invite5e279b10]

Pas seulement en physique, dans plein d'autres matières, même autres que les sciences.

Yes! en peinture, la perspective au quattrocento, l'art moderne et l'art contemporain qui sont deux paradigmes apparu au XX^ième, même si le premier sera reconnu comme précurseur du second dans quelques siècles, amha.
Cordialement,
rik

[Paraboloide_Hyperbolique]

Tu te lances mais tu as raté la première marche : modèle héliocentrique

OUlàlà, je devais être fatigué moi...