Relativité restreinte et simultanéité

[invited6423c21]

Bonjour, je découvre ce forum et je voudrais vous soumettre quelques unes des interrogations qui me perturbent.

Albert EINSTEIN a écrit:
L’incompatibilité apparente de la loi de propagation de la lumière et du principe de relativité :
[I]On trouve difficilement en Physique une loi plus simple que celle de la propagation de la lumière dans le vide. Tout écolier sait, ou croit savoir, que la lumière se propage en ligne droite avec une vitesse de 300 000 km/s. Nous savons en tout cas, avec une grande exactitude, que cette vitesse est la même pour toutes les couleurs ; car s’il n’en était pas ainsi, le minimum d’émission d’une étoile fixe ne s’observerait pas simultanément pour les différentes couleurs au moment où elle est éclipsée par son compagnon obscur.
Par des considérations analogues, se rattachant aux observations faites sur les étoiles doubles, l’astronome hollandais De Sitter a pu montrer que la vitesse de propagation de la lumière ne peut pas dépendre de la vitesse à laquelle se meut la source lumineuse.
La supposition que cette vitesse de propagation dépend de la direction « dans l’espace » est en soi improbable
…./…
La relativité de la simultanéité :
Jusqu’à présent, notre réflexion avait en vue un corps de référence particulier que nous désignions par « la voie ferrée ». Supposons un train très long se déplaçant sur cette dernière avec une vitesse constante dans le sens de A vers B; A et B étant des points de la voie ferrée.
Les voyageurs de ce train auront avantage de se servir de ce train comme corps de référence rigide (système de coordonnées) auquel il rapportent tous les événements.
Tout événement qui a lieu le long de la voie ferrée a aussi lieu en un point déterminé du train.
La définition de la simultanéité peut être formulée exactement de la même façon par rapport au train que par rapport à la voie.
La question suivante se pose ainsi naturellement :
Deux événements (par exemple les deux éclairs A et B), qui sont simultanés par rapport à la voie, sont-ils aussi simultanés par rapport au train ?
Nous montrerons tout à l’heure que la réponse doit être négative.
Quand nous disons que les éclairs A et B sont simultanés par rapport à la voie ferrée, nous entendons par là que les rayons issus des points A et B se rencontrent au milieu M de la distance A-B située sur la voie.
Mais aux événements A et B correspondent des endroits A et B dans le train.
Soit M’ le milieu de la droite A-B du train en marche.
Ce point M’ correspond bien avec le point M à l’instant où se produisent les éclairs (vus du talus) mais il se déplace, de A vers B à la vitesse v .
Si un observateur dans le train, assis en M’, n’était pas entraîné avec cette vitesse, il resterait de façon permanente en M et les rayons lumineux issus de A et de B l’atteindraient simultanément, c’est à dire que les deux rayons se rencontreraient au point où il se trouve.
Mais en réalité il court (vu du talus) vers le rayon de lumière venant de B, tandis qu’il fuit devant celui qui vient de A.
Les observateurs qui se servent du train comme corps de référence doivent donc arriver à la conclusion que l’éclair B s’est produit antérieurement à l’éclair A.
Nous aboutissons ainsi au résultat important suivant :
Deux événements qui sont simultanés par rapport à la voie ferrée ne sont pas simultanés par rapport au train et inversement (relativité de la simultanéité).
Chaque corps de référence (système de coordonnées) a son temps propre ; une indication de temps n’a de sens que si l’on indique le corps de référence auquel elle se rapporte.

Cette explication me paraît caduque. En effet, un observateur sur le talus, placé en M verra la simultanéité des deux éclairs émis en A et B. De même, un observateur placé en M’ utilisera comme corps de référence le train dans lequel il est installé. Il jugera que les points lumineux A et B se déplacent à la vitesse -v par rapport à son référentiel considéré comme fixe.
En application de l’observation de De Sitter selon laquelle la vitesse de propagation de la lumière ne peut dépendre de la vitesse à laquelle se meut la source lumineuse, nous pouvons admettre que le rayon lumineux émis par A et celui émis par B cheminent tous deux en direction de M’ à la même célérité malgré que l’un des foyers s’en éloigne et que l’autre s’en rapproche.
A l’instant de la production des éclairs, les points A et B étaient équidistants du point M’ auquel est installé l’observateur du train.
Cet observateur percevra donc ces rayons au même instant.
Ainsi donc, la simultanéité des événements est indépendante des référentiels dans lesquels ils sont observés.
Corollaire : Le temps n’est pas lié au référentiel.
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[invite5e5dd00d]

Il faut considérer le fait que l'observateur prenant le train comme référence s'est déplacé spatiallement vers la source B pendant que la lumière se propageait vers lui.

Je vais faire un schéma (A et B sont fixes, O est l'observateur):
A-------M-------B

Z-------O-------Z
Si le train ne bouge pas, quand A et B émettent des éclairs, alors ils arrivent tous les deux en même temps en M et en O (les deux événements ont la même simultanéité).

Par contre quand M se déplace vers B, au bout d'un moment on aura:
A-----------M---B

Z-------O-------Z

Et comme la distance entre A et M est plus grande qu'entre B et M et que la vitesse de la lumière est constante quelque soit la vitesse de la source et du récepteur (fait expérimental), alors M recevra la lumière venant de B avant celle venant de A. La personne en M pensera que les deux éclairs n'ont pas eu lieu en même temps, alors que pour l'observateur extérieur (pour qui rien n'a changé) les événements ont toujours eu lieu en même temps. Ce qui implique la relativité de la simultanéité. CQFD.

[invite5e5dd00d]

Je crois que c'est un cas un peu different dans ton cas, car les points A et B se deplacent egalement avec le train par rapport au point O.
Cela ne change en fait rien. Car une fois la lumiere emise a un instant donne, elle se propage dans n'importe quel milieu a une vitesse constante, quelque soit la vitesse de la source ou de son observateur. Comme pendant la propagation des rayons M s'est rapproche de la source d'emission B, il verra bien le rayon arrivant de B avant celui venant de A.

[c_icla]

Un exemple simple pour se convaincre de la relativité de la simultanéité : http://fixiences.tradedit.net/rr_simult01.htm

C'est mon site avec plein d'animations

[A voir en vidéo sur Futura]

[yat]

A l’instant de la production des éclairs, les points A et B étaient équidistants du point M’ auquel est installé l’observateur du train.
Cet observateur percevra donc ces rayons au même instant.

L'erreur est que ton raisonnement est circulaire : tu pars du principe que, même dans le train, les deux éclairs sont simultanés, et tu en déduis que, comme la vitesse de la lumière est la même partout, alors les deux éclairs arriveront en M' en même temps.

Le problème, c'est qu'on sait que les deux éclairs arriveront simultanément en M. Or M' et M ne sont confondus qu'à l'instant de l'émission des éclairs. Au moment ou ils arrivent en M, M' n'y est plus, et il devient évident que les éclairs n'arrivent pas simultanément en M'. Et donc, dans le référentiel du train, ils n'ont pas été émis simultanément.

[c_icla]

des interrogations qui me perturbent.

Je suis d'accord avec P'tit Georges, l'exemple du train est plus perturbant qu'autre chose.

J'ai essayé d'apporter un éclairage nouveau à cet exemple. C'est trop délicat pour être résumé en un post : vous le trouverez sur http://fixiences.tradedit.net/rr_simult02p02.htm

L'exemple y est un peu modifié par souci de clarté.

Vos avis m'intéressent beaucoup.

[invité576543]

Bonjour,

Je suis d'accord avec P'tit Georges, l'exemple du train est plus perturbant qu'autre chose.

J'ai essayé d'apporter un éclairage nouveau à cet exemple. C'est trop délicat pour être résumé en un post : vous le trouverez sur http://fixiences.tradedit.net/rr_simult02p02.htm

L'exemple y est un peu modifié par souci de clarté.

Vos avis m'intéressent beaucoup.

Personnellement, je ne trouve pas l'explication illuminnante (!).

Il suffit de remplacer la lumière par le son pour voir que l'explication n'est pas convaincante. Ou plus exactement pour comprendre où est l'hypothèse "cachée". Or c'est justement cette hypothèse qu'il faut comprendre...

Pour aller plus loin, àmha, la relativité se comprend mieux en partant de la relativité de la simultanéité, pour en déduire l'existence d'une borne finie ou infinie d'une vitesse causale, et alors de présenter des expériences permettant de mesurer expérimentalement cette vitesse limite, et ce pas nécessairement avec la lumière...

Cordialement,

[invite5e5dd00d]

Oui mmy, mais l'intérêt du train est que c'est l'exemple historique venant d'Einstein lui même... Après tu as raison, actuellement on préfère avoir le raisonnement inverse.
Personnellement j'ai toujours trouvé l'exemple du train très clair.

[invité576543]

Oui mmy, mais l'intérêt du train est que c'est l'exemple historique venant d'Einstein lui même...

Et si la Grande Idole Scientifique l'a dit. Qui suis-je pour mettre en doute la Révélation...

Personnellement j'ai toujours trouvé l'exemple du train très clair.

Où vois-tu la différence avec le son? Penses-tu que l'on peut percevoir la différence entre la lumière et le son comme ça, sur ce seul exemple, sans avoir été exposé au problème sous-jacent?

Ou encore, croyez-vous que l'exemple du train ou équivalent était inconnu dans les 30 années précédant 1905, et que cela avait "échappé" à Lorentz, Poincaré, et consort? Et s'ils le connaissaient, pourquoi n'ont-ils pas dit, "bon sang mais c'est bien sûr!".

L'historique dont tu parles est celle d'Einstein le vulgarisateur! Est-ce très pertinent?

Cordialement,

[invite5e5dd00d]

Excuse-moi, je défend pas l'opinion d'Einstein le vulgarisateur... Je défend l'Histoire des sciences, parce que si c'est un des raisonnements qui ont conduit à la découverte de la RR, il est au moins aussi important que n'importe quel raisonnement plus facile à comprendre, plus juste ou quoi que ce soit.

Aussi, historiquement et pendant un moment les scientifiques sont toujours partis du:
-la vitesse de la lumière est finie et surtout ne dépend pas du référentiel (ce que tu dois appeler le problème sous jacent - du moins c'en est une partie).
-on ne peut pas s'apercevoir du changement à moins d'avoir un signal venant de ce changement
-la simultanéité s'en voit affectée

Je suis certain que tu connais ça.

Maintenant dans tes études ont t'as dit que c'était différent. On t'a dit: la simultanéité ne peut être démontrée à moins d'avoir un espace isotrope blablabla et les référentiels inertiels blabla, ce qui revient en fait au même, puisque les deux sens de raisonnement sont presque équivalents (ok il manque quelques trucs pour tout expliquer proprement dans l'exemple du train, par exemple le fait que la vitesse de la lumière a la même valeur dans tout repère inertiel). Ce que je vois de plus simple dans l'exemple du train, c'est qu'on peut raisonner en physique classique (en prenant néanmoins la vitesse de la lumière finie et indépendante de la vitesse de la source et du récépteur) et tomber sur un résultat innatendu. Tu peux me dire comment un débutant pourrait avoir l'idée de remettre en cause la simultanéité, ou même comprendre pourquoi on ferait ça ? L'exemple du train n'est pas là pour faire de la physique de niveau, effectivement. Il est là pour montrer l'intérêt de la théorie et faire surgir l'interrogation chez le lecteur. C'est ça la vulgarisation, et il en faut.

De plus, je vois une raison qu'on peut avoir d'expliquer l'exemple du train. C'est que cet exemple apparait dans quasiment tous les livres de vulgarisation, à tort ou à raison. On doit donc rendre cet exemple plus clair, sinon le lecteur est perdu et se décourage.

Enfin, je vois une différence avec le son, c'est que pour le son on se rend compte de la finitude de sa vitesse dans la vie de tous les jours. C'est nettement moins évident de s'imaginer des vitesse de l'ordre de celle de la lumière. Après tu vas me dire qu'on peut se rendre compte de la même chose en supposant que la vitesse de la lumière est égale à celle du son, mais ce genre de raisonnement n'est pas donné à ceux qui débutent en RR.

Sinon on est complètement d'accord sur tout le reste !
Mais admet quand même que l'exemple du train est assez pratique pour montrer facilement à quelqu'un l'intérêt de la RR. En gros, il ne reste plus qu'à sortir l'expérience de Michelson-Morley, et là on a toutes les cartes en main pour (dé)montrer quelque chose à celui qui nous écoute.

[mariposa]

Excuse-moi, je défend pas l'opinion d'Einstein le vulgarisateur... Je défend l'Histoire des sciences, parce que si c'est un des raisonnements qui ont conduit à la découverte de la RR, il est au moins aussi important que n'importe quel raisonnement plus facile à comprendre, plus juste ou quoi que ce soit.

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Tu as raison de porter un intérèt sur l'histoire des Sciences mais il ne faut pas perdre de vue que le but est en définitif de comprendre la RR et personnellement je doute que cela soit la bonne méthode. La réflexion sur la non simultanéité ou le problème du train dans un tunnel s'appuie sur la vitesse finie de la lumière et pas sur l'indépendance de celle-ci vis a vis du référentiel Galiléen.
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Hors le fond de la RR est du à la géométrie de l'espace-temps qui a été mis en évidence par Minkowski en 1908 et tourné en dérision par Einstein jusqu'en 1912.
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La réflexion sur le train ne permet pas de mettre en évidence la structure de l'espace-temps et donc ne mène pas à la compréhension de la nature de l'espace-temps.
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J'ai été amenè a enseigner la RR et j'avais trouvé une stratégie fondée sur les groupes de transformations. Plus tard je me suis aperçu que Feymann faisait de même. Avec le recul je me suis aperçu que l'on pouvait également ignorer tout de la lumière jusqu'a son existence même. On peut donc enseigner et comprendre la RR sans introduire de notions de mesure.

[invité576543]

Bonjour,

Personnellement, je pense au contraire que la manière dont un concept est apparu historiquement est quelque qui n'intéresse QUE l'histoire.

La manière de présenter un concept se juge à sa valeur intrinsèque, à son efficacité à faire appréhender le concept.

Ma critique d'idôlatrie de Einstein est assez défendable sur la base de la comparaison avec d'autres domaines de la science. J'ai quelques ouvrages de cours, de différents niveaux, couvrant plus d'un siècle, et il est très intéressant de voir l'évolution de la présentation domaine par domaine.

Plus personne ne présente la chimie telle qu'elle était présentée en 1905, époque où la transition du modèle atomique n'était pas encore complète dans les cours, et où l'idée des orbitales n'était même pas en germe. Et encore moins présente-t-on la chimie comme elle fut historiquement mise en place, par Lavoisier et consorts.

La relativité restreinte fait exception. C'est un domaine où présenter l'approche historique est normal et de bon ton...

Enfin, je vois une différence avec le son, c'est que pour le son on se rend compte de la finitude de sa vitesse dans la vie de tous les jours. C'est nettement moins évident de s'imaginer des vitesse de l'ordre de celle de la lumière. Après tu vas me dire qu'on peut se rendre compte de la même chose en supposant que la vitesse de la lumière est égale à celle du son, mais ce genre de raisonnement n'est pas donné à ceux qui débutent en RR.

Cela ne répond pas du tout aux questions que je posais sur la différence avec le son. Le problème n'est pas dans la finitude ou non. La vitesse de la lumière serait-elle plus faible que cela ne chagerait pas grand chose.

Le point est que la vitesse du son ne s'additionne pas non plus à la vitesse de la source. Si je met une source sonore à mi chemin entre deux récepteurs, le temps de réception aux deux récepteurs est le même que la source bouge ou non.

C'est en cela que l'exemple du train, quand il ne pointe pas au vrai problème, n'explique rien. Il n'y a pas additivité des vitesses dans le cas du son, et la non additivité pour la lumière ne prouve rien, en soi-même sur la simultanéité.

Prend le site de c_icla, et remplace partout lumière par son, et tu constatera que ce n'est pas la finitude de la vitesse, ou l'additivité à la vitesse de la source et de la vitesse de propagation, qui est à l'origine de la conclusion de la relativité de la simultanéité.

Le problème est bien plus profond, et correspond au débat sur l'éther, qui est bien la bonne perspective (y compris historique!). L'exemple du train et les explications qui vont avec n'ajoute rien à l'expérience de Michelson-Morley, qui date des 1880s. Plus de 20 ont été nécessaires pour Lorentz, Poincaré, Einstein et d'autres pour proposer les concepts de la relativité restreinte. La compréhension de ces concepts ne peut pas être obtenue par la simple description du train.

La différence entre le son et la lumière c'est la "nature" du milieu ondulatoire. L'addition des vitesses n'est pas quelque chose qui s'étudie entre l'émetteur et le récepteur, mais entre chacun et le milieu "oscillant". Et ça, ça se comprend bien par exemple en comparant son et lumière, pas sur la simple description de l'expérience du train.

Autre point, ce n'est que la description d'expériences, de constatations. Il est intéressant de voir que la description du train est considérée comme "explicative", alors que la description des jumeaux de Langevin soulève très couramment des réticences. Or les deux sont de la même nature, des observations, des constatations, en ligne avec les conséquences attendues de la relativité de la simultanéité. Elles "n'expliquent" pas cette relativité, l'une pas plus (et pas moins) que l'autre. Elles l'illustrent.

Cordialement,

[mariposa]

Bonjour,

Personnellement, je pense au contraire que la manière dont un concept est apparu historiquement est quelque qui n'intéresse QUE l'histoire.

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A l'ordre zéro je pourrais être d'accord avec toi. le développement des idées et des concepts sont très tortueux et ne se prétent pas à la pédagogie.Toutefois il y a des cas (qui sont plutôt des exceptions) où l'approche historique est fructueuse. Personnellemement pour faire un compromis entre les exigences scientiques et l'histoire j'ai inventé le concept d'histoire fictive.

La manière de présenter un concept se juge à sa valeur intrinsèque, à son efficacité à faire appréhender le concept.

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100% d'accord et même un peu plus.

Ma critique d'idôlatrie de Einstein est assez défendable sur la base de la comparaison avec d'autres domaines de la science. J'ai quelques ouvrages de cours, de différents niveaux, couvrant plus d'un siècle, et il est très intéressant de voir l'évolution de la présentation domaine par domaine.

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Je souscrit à cette remarque. a noter que parfois les présentations nouvelles sont en recul!

Plus personne ne présente la chimie telle qu'elle était présentée en 1905, époque où la transition du modèle atomique n'était pas encore complète dans les cours, et où l'idée des orbitales n'était même pas en germe. Et encore moins présente-t-on la chimie comme elle fut historiquement mise en place, par Lavoisier et consorts

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C'est un bon très bon exemple. J'ai même comme l'impression que la chimie a évoluée en 30 ans. Mon métiér officiel est physico-chimiste et j'ai impression d'être largué en chimie.

La relativité restreinte fait exception. C'est un domaine où présenter l'approche historique est normal et de bon ton...

Là je suis en déssacord avec toi. La façon d'enseigner la RR qui est celle de Feymann (et la mienne) est la meilleure car elle s'inscrit dans une démarche profonde qui vient de l'approche d'Erlangen de la géométrie. Einstein ignorait totalement cette démarche et selon Thorne c'est la raison pour laquelle Einstein a mis très longtemps a mettre au point la RG. Quand Einstein a mis au courant ses idées Hilbert a résolu le problème en 15 jours avant Einstein. Einstein a payé très cher son ignorance du programme d'Erlangen.

Cela ne répond pas du tout aux questions que je posais sur la différence avec le son. Le problème n'est pas dans la finitude ou non. La vitesse de la lumière serait-elle plus faible que cela ne chagerait pas grand chose.

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Absolument. Ce qui impose la géométrie de Minkowski ce n'est pas fondamentalement la finitude de la vitesse de la lumière mais son indépendance vis a vis du repère galiléen.

Le problème est bien plus profond, et correspond au débat sur l'éther, qui est bien la bonne perspective (y compris historique!). L'exemple du train et les explications qui vont avec n'ajoute rien à l'expérience de Michelson-Morley, qui date des 1880s. Plus de 20 ont été nécessaires pour Lorentz, Poincaré, Einstein et d'autres pour proposer les concepts de la relativité restreinte. La compréhension de ces concepts ne peut pas être obtenue par la simple description du train.

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Absolument. Je serais même tenté par dire que le train c'est l'impasse.

Autre point, ce n'est que la description d'expériences, de constatations. Il est intéressant de voir que la description du train est considérée comme "explicative", alors que la description des jumeaux de Langevin soulève très couramment des réticences. Or les deux sont de la même nature, des observations, des constatations, en ligne avec les conséquences attendues de la relativité de la simultanéité. Elles "n'expliquent" pas cette relativité, l'une pas plus (et pas moins) que l'autre. Elles l'illustrent.

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Effectivement le truc du train n'explique rien du tout de la RR c'est pourquoi le paradoxe des jumeaux demeure innaccesible comme conséquence logique de problème du train.

[invited6423c21]

J'ai vu sur le site de c_icla consacré à la simultanéité:
"la vitesse de la lumière dans le vide a la même valeur dans tous les référentiels inertiels".
Je suis certainement bouché à l'émeri, mais il me semble que si l'on prend le train comme référentiel (fixe) auquel tous les événements sont rapportés, les éclairs émis de deux points qui étaient équidistants de l'observateur placé dans ce repère à l'instant "t" chemineront vers cet observateur à la mème vitesse et l'atteindront au même instant "t' " sans qu'on ai à tenir compte du fait que l'un des foyers s'approche de l'observateur et que l'autre s'en éloigne.

[invite5e5dd00d]

Cela ne répond pas du tout aux questions que je posais sur la différence avec le son. Le problème n'est pas dans la finitude ou non. La vitesse de la lumière serait-elle plus faible que cela ne chagerait pas grand chose.

Là je suis en désaccord. Va t'en mesurer des éventuelles variations de vitesse (à cause de l'entrainement qui n'existe pas d'ailleurs) sur celle de la lumière alors que toutes les autres vitesses usuelles sont plutôt de l'ordre du son. C'est ça le soucis. Comment expliquer que la lumière se balade sans support de propagation ? Comment expliquer que l'entrainement n'a pas d'effet sur la lumière ? C'est autrement plus coton que pour le son, c'est pour ça que ça a posé nettement plus de problèmes. Il faut voir que la physique, ce n'est pas que la théorie...
Je suis désolé, mais le son et la lumière ont des status complètement différents. Ce n'est qu'avec le recul de théorie que tu te permets ce genre de raccourci, et de prendre l'exemple du train avec le cas du son. D'ailleurs les physiciens de l'époque étaient conscients du statut différent de la lumière et du son à cause de la vitesse, sinon ils n'auraient réalisé l'expérience de Michelson et Morley qu'avec le son.

Ensuite, tu me déçois beaucoup d'être un physicien qui ne prend pas en compte l'Histoire des sciences pour mieux comprendre la physique. Pour moi, comprendre comment l'Homme en est arrivé à développer des théories aussi complexes sans connaitre son cheminement intellectuel est complètement sans intérêt, même s'il est plus facile de comprendre la théorie et de s'en servir bêtement en passant par d'autres chemins. Comprendre la chimie comme la comprenait Lavoisier, même si ça s'applique pas aussi bien à la nature, c'est pour moi aussi important que de comprendre le concept de couche électronique, parce que ça nous donne un recul sur les théories actuelles, sur les possibles évolutions, qui est nécessaire si on veut être un bon chercheur.
C'est mon avis, et c'est aussi je crois celui de nombreux physiciens.

Cordialement

[Coincoin]

Je pense que Mmy prend l'exemple du son en étant conscient des différences fondamentales, mais ça n'enlève rien à son argument : pour que l'histoire du train soit plus que de la simple vulgarisation et soit acceptable scientifiquement, il faut rajouter l'hypothèse de l'invariance de la vitesse de la lumière par changement de référentiel, ce qui est loin d'être trivial ! Aujourd'hui, on préfère baser les démonstrations sur la structure de l'espace-temps, pour ne plus dépendre de manière aussi cruciale du statut de la lumière.

Ensuite, tu me déçois beaucoup d'être un physicien qui ne prend pas en compte l'Histoire des sciences pour mieux comprendre la physique.

Pour faire des calculs, le physicien n'a pas besoin d'histoire des sciences. C'est juste une couche supplémentaire, qui se révèle cruciale quand il y a besoin de prendre du recul et d'interpréter. Mais d'un point de vue formel, on se fiche de la façon dont Einstein présentait la théorie il y a 100 ans. Ce qui compte ce sont les équations telles que formulées actuellement... Les petites histoires qu'on racontent permettent juste de mieux comprendre les fondements de la théorie.

[invité576543]

Bonsoir,

Là je suis en désaccord. Va t'en mesurer des éventuelles variations de vitesse (à cause de l'entrainement qui n'existe pas d'ailleurs) sur celle de la lumière alors que toutes les autres vitesses usuelles sont plutôt de l'ordre du son. C'est ça le soucis. Comment expliquer que la lumière se balade sans support de propagation ? Comment expliquer que l'entrainement n'a pas d'effet sur la lumière ? C'est autrement plus coton que pour le son, c'est pour ça que ça a posé nettement plus de problèmes. Il faut voir que la physique, ce n'est pas que la théorie...

Je suis désolé, mais le son et la lumière ont des status complètement différents. Ce n'est qu'avec le recul de théorie que tu te permets ce genre de raccourci, et de prendre l'exemple du train avec le cas du son.

J'ai l'impression que tout est dans le désordre ici! Remettons dans l'ordre.

- la physique n'est pas que de la théorie, faut faire des expériences pour voir ce qu'il se passe;

- L'expérience de Michelson et Morley a permis, précisément, de mesurer la vitesse éventuelle d'entraînement de la lumière; (même si on s'attendait par la théorie de Maxwell qu'elle soit nulle, c'est bien l'expérience qui a permis d'être "sûr")

- Cette expérience a permis de vérifier, en fait de constater, l'absence d'un effet d'entraînement, donc de conforter l'existence d'une différence qualitative entre la lumière et le son, et qui n'a rien à voir avec les valeurs des vitesses respectives;

- A partir de cela il a fallu proposer un cadre théorique permettant de rendre compatible la mécanique de Newton et les équations de Maxwell

D'ailleurs les physiciens de l'époque étaient conscients du statut différent de la lumière et du son à cause de la vitesse, sinon ils n'auraient réalisé l'expérience de Michelson et Morley qu'avec le son.

Le statut différent était pressenti, mais ça n'a rien à voir avec la valeur de la vitesse, mais avec les équations de Maxwell, qui s'appliquent à la propagation de la lumière, pas du son. Le but de l'expérience de Michelson et Morley était de vérifier cette conséquence étrange de ces équations de Maxwell qui était une vitesse de propagation de la lumière obtenue à partir de deux constantes.

Ensuite, tu me déçois beaucoup d'être un physicien qui ne prend pas en compte l'Histoire des sciences pour mieux comprendre la physique.

As-tu appris comment calculer avec une abaque ou un boulier pour mieux comprendre comment faire une addition ou une multiplication sur le papier? As-tu appris à graver la pierre avec un burin, ou un stylet sur de l'argile avant d'écrire avec un stylo?

Il y a de nombreux cas où il vaut bien mieux comprendre la physique à partir des approches modernes, et d'étudier l'histoire des Sciences après. L'histoire des Sciences est un complément, utile dans certains cas, mais c'est une mauvaise base pour comprendre la physique en général.

Pour moi, comprendre comment l'Homme en est arrivé à développer des théories aussi complexes sans connaitre son cheminement intellectuel est complètement sans intérêt, même s'il est plus facile de comprendre la théorie et de s'en servir bêtement en passant par d'autres chemins.

C'est ton point de vue. Le cheminement intellectuel a un intérêt par lui-même, historique, et pour la compréhension des humains. L'intérêt des "bons" chemins n'est pas la facilité (au contraire!), il est dans ce que j'appelle "l'évitement du désapprendre". La conceptualisation de la physique avancée n'est pas compatible avec les concepts des approches "simples" qui sont en général celles des débuts historiques. A suivre le cheminement historique, on se surcharge de concepts erronés qu'il faut ensuite "désapprendre".

Comprendre la chimie comme la comprenait Lavoisier, même si ça s'applique pas aussi bien à la nature, c'est pour moi aussi important que de comprendre le concept de couche électronique, parce que ça nous donne un recul sur les théories actuelles, sur les possibles évolutions, qui est nécessaire si on veut être un bon chercheur.
C'est mon avis, et c'est aussi je crois celui de nombreux physiciens.

L'intérêt épistémologique, historique, méthodologique, etc. est indéniable. Je dis simplement que cela vient en second; qu'il vaut mieux apprendre la physique avec la conceptualisation moderne, puis, seulement ensuite, voir comment on en est arrivé là, plutôt que se servir du cheminement historique pour faire passer les concepts.

Ce sont deux buts distincts. Je coupe ma viande avec un couteau, et j'utilise la fourchette pour les petits pois. Deux problèmes distincts, deux approches optimales distinctes.

Cordialement,

EDIT: Croisement... J'ai mis du temps à écrire ce message là...

[c_icla]

La discussion dérive vers de hautes sphères... Je vais être terre-à-terre et essayer de revenir à la question pour P'tit Georges.

Coincoin a écrit

pour que l'histoire du train soit plus que de la simple vulgarisation et soit acceptable scientifiquement, il faut rajouter l'hypothèse de l'invariance de la vitesse de la lumière par changement de référentiel, ce qui est loin d'être trivial !

Je pense que la question de P'tit Georges était "Partant de l'invariance de C, pourquoi la non-simultanéité dans l'exemple du train ?". Einstein a donné cet exemple pour illustrer les conséquences de ses postulats sur la RR. Or l'invariance de C est un pilier de la RR.

P'tit Georges a écrit

les éclairs émis de deux points qui étaient équidistants de l'observateur placé dans ce repère à l'instant "t"

C'est justement ce que l'on veut démontrer : cet instant "t" existe-t-il ou pas ?

Je vais tenter une autre explication triviale :

- Dans le référentiel du quai, les éclairs émis partent des points A et B et se rencontrent au point M (leur centre) A------M------B.

- Dans le référentiel du train, on retrouve exactement le même phénomène physique, sauf que les points A, B et M sont mobiles. Or, les flash de lumière qui ont été émis ont leurs centres fixes. Le point M est donc mobile par rapport aux deux sphères de lumière qui ont été produites. Si on suppose que les flash sont simultanés dans ce référentiel, ils ne pourront pas se rencontrer en M puisque M était leur centre au moment de l'émission, mais qu'il se déplace !

Je ne suis vraiment pas convaincu que ce soit plus clair comme çà.
Je rajouterai une page à mon site.


Cordialement.

[c_icla]

Une correction faite un peu trop tard (on peut éditer ses posts dans les 5 minutes seulement). Ca concerne l'avant dernier paragraphe de mon post précédent.

- Dans le référentiel du train, on retrouve exactement le même phénomène physique : deux flash émis aux points A et B qui se rencontrent en M. Sauf que maintenant ces points sont mobiles. Or, les flash de lumière qui sont émis ont leurs centres fixes. Le point M est donc mobile par rapport aux deux sphères de lumière qui sont produites. Si on suppose que les flash sont simultanés dans ce référentiel, ils ne pourront pas se rencontrer en M puisque M était leur centre au moment de l'émission, mais qu'il se déplace !

[invité576543]

Bonsoir,

Or l'invariance de C est un pilier de la RR.

Mais comme souvent en physique on peut choisir les piliers! L'un des problèmes de c comme pilier est qu'il faut comprendre la différence entre c et la vitesse de la lumière, ce qui n'est pas toujours fait...

Un autre pilier, appuyé bien plus profondément sur une assise solide, est le groupe de symétrie et en particulier la relativité de la simultanéité qui est intrinsèque à l'idée que ces symétries s'expriment en 4D.

Je vais me permettre une image que j'espère constructive. Si on veut bâtir une cabane en bois, on peut asseoir les piliers sur des fondations légères dans le sable. Ca tiendra. Mais si l'idée est de construire une cabane pour l'étendre plus tard en une maison plus grande et plus lourde, des piliers plus solides et appuyés sur la roche profonde coûteront moins chers dans le long terme.

Cordialement,

[invité576543]

Si on suppose que les flash sont simultanés dans ce référentiel, ils ne pourront pas se rencontrer en M puisque M était leur centre au moment de l'émission, mais qu'il se déplace !

Si on suppose que les flash sont simultanés dans ce référentiel et que la vitesse de propagation de la lumière se mesure relativement à ce référentiel (et non pas à un milieu de propagation) et que selon cette méthode de mesure la vitesse de la lumière est partout la même (1)...

La difficulté conceptuelle est qu'il y a deux suppositions. L'expérience confirme cette paire de suppositions, pas l'une indépendamment de l'autre.

Cordialement,

(1) La vitesse du son est aussi indépendante du référentiel (ne dit-on pas "la vitesse du son dans l'air est de tant", sans préciser le référentiel?) , mais elle se mesure par rapport au milieu de propagation...

[c_icla]

mmy a écrit

L'un des problèmes de c comme pilier est qu'il faut comprendre la différence entre c et la vitesse de la lumière, ce qui n'est pas toujours fait...

Je n'ai pas compris.
Je ne sais pas si ces développements vont intéresser P'tit Georges, mais que voulez vous dire par là ?

Amicalement

[c_icla]

mmy a écrit

Si on suppose que les flash sont simultanés dans ce référentiel et que la vitesse de propagation de la lumière se mesure relativement à ce référentiel (et non pas à un milieu de propagation)

De quel milieu de propagation parlez vous ? Le vide quantique ???

Sincèrement.

[invite5e5dd00d]

J'ai l'impression que tout est dans le désordre ici! Remettons dans l'ordre.

- la physique n'est pas que de la théorie, faut faire des expériences pour voir ce qu'il se passe;

- L'expérience de Michelson et Morley a permis, précisément, de mesurer la vitesse éventuelle d'entraînement de la lumière; (même si on s'attendait par la théorie de Maxwell qu'elle soit nulle, c'est bien l'expérience qui a permis d'être "sûr")

C'est justement ce que je dis ! J'hallucine là. J'ai bien dit que cette expérience a été capitale pour la relativité restreinte, toi tu me dis que "de toute façon on peut faire pareil avec le son" et c'est faux.

- Cette expérience a permis de vérifier, en fait de constater, l'absence d'un effet d'entraînement, donc de conforter l'existence d'une différence qualitative entre la lumière et le son, et qui n'a rien à voir avec les valeurs des vitesses respectives;

- A partir de cela il a fallu proposer un cadre théorique permettant de rendre compatible la mécanique de Newton et les équations de Maxwell

Là tu m'expliques des trucs que je sais déja. Il n'est pas là le problème...

Le statut différent était pressenti, mais ça n'a rien à voir avec la valeur de la vitesse, mais avec les équations de Maxwell, qui s'appliquent à la propagation de la lumière, pas du son. Le but de l'expérience de Michelson et Morley était de vérifier cette conséquence étrange de ces équations de Maxwell qui était une vitesse de propagation de la lumière obtenue à partir de deux constantes.

La valeur de la vitesse (qu'on croyait infinie auparavant), a cependant été une découverte sans laquelle on aurait pu croire que toute information pouvait être transmise infiniment vite. Ce qui n'est pas le cas pour le son, puisqu'on s'en rend compte beaucoup plus facilement. Donc si la vitesse de la lumière était égale à celle du son, on peut supposer que la RR se serait découverte beaucoup plus tôt.

As-tu appris comment calculer avec une abaque ou un boulier pour mieux comprendre comment faire une addition ou une multiplication sur le papier? As-tu appris à graver la pierre avec un burin, ou un stylet sur de l'argile avant d'écrire avec un stylo?

Déja ce n'est pas le domaine dans lequel je souhaite travailler . Et ensuite j'essaye de me tenir au courant de ce qui a conduit les gens à créer le stylo . Je sais qu'avant on écrivait avec des sylets ou autre chose... Sinon on se demanderait pourquoi on écrit avec des stylos... C'est exactement le même problème en physique. Si tu ne vois pas l'Histoire des sciences, tu ne peux pas comprendre pourquoi la RR a remplacé la méca Newton.

Il y a de nombreux cas où il vaut bien mieux comprendre la physique à partir des approches modernes, et d'étudier l'histoire des Sciences après. L'histoire des Sciences est un complément, utile dans certains cas, mais c'est une mauvaise base pour comprendre la physique en général.

Là je suis d'accord avec toi. Mais un bon physicien de nos jours qui ne sait qu'utiliser et qui a seulement compris la RR sans connaitre ce qui a conduit Einstein et la clique à cette théorie ne découvrira rien de génial en physique de sa vie.

C'est ton point de vue. Le cheminement intellectuel a un intérêt par lui-même, historique, et pour la compréhension des humains. L'intérêt des "bons" chemins n'est pas la facilité (au contraire!), il est dans ce que j'appelle "l'évitement du désapprendre". La conceptualisation de la physique avancée n'est pas compatible avec les concepts des approches "simples" qui sont en général celles des débuts historiques. A suivre le cheminement historique, on se surcharge de concepts erronés qu'il faut ensuite "désapprendre".

Là je suis complètement d'accord.

L'intérêt épistémologique, historique, méthodologique, etc. est indéniable. Je dis simplement que cela vient en second; qu'il vaut mieux apprendre la physique avec la conceptualisation moderne, puis, seulement ensuite, voir comment on en est arrivé là, plutôt que se servir du cheminement historique pour faire passer les concepts.

D'accord aussi.

Je pense qu'on a pas des visions éloignées. Cette expérience du train est historique, et pour moi elle doit être évoquée quand on parle de RR. Avant ou après avoir utilisé la "bonne" méthode d'apprentissage.

Sinon, c_icla, j'avais déja expliqué le cas du train au début du post avant que celui ne vienne se faire squatter (ce que j'apprécie d'ailleurs), et je pense pas m'être trompé.

[Coincoin]

La valeur de la vitesse (qu'on croyait infinie auparavant), a cependant été une découverte sans laquelle on aurait pu croire que toute information pouvait être transmise infiniment vite.

Mais même avec ! La découverte que la vitesse de la lumière est finie date du XVIIe siècle (Roemer). Ca n'a pas empêché les gens de penser pendant des siècles qu'on pouvait transmettre de l'information plus rapidement que la lumière. Rien ne montre que rien ne va plus vite que la lumière : soit on le postule (Einstein), soit on construit la relativité sans puis on constate que le photon n'a pas de masse (vision moderne).
Tu donne un rôle central à la lumière (et pas au son). Ca te paraît normal, mais ce n'est clairement pas évident.

[c_icla]

Sigmar a écrit

Sinon, c_icla, j'avais déja expliqué le cas du train au début du post avant que celui ne vienne se faire squatter (ce que j'apprécie d'ailleurs), et je pense pas m'être trompé.

D'accord à 100 %.
Nos démonstrations sont rigoureusement analogues. J'ai essayé de changer d'angle ve vue, rien d'autre.

C'est de la pure pédagogie.

Amicalement.

[invite5e5dd00d]

Tu donne un rôle central à la lumière (et pas au son). Ca te paraît normal, mais ce n'est clairement pas évident.

Je donne un rôle central à la lumière parce qu'elle a une vitesse très grande et qu'on peut transmettre de l'information avec. On aurait douté beaucoup plus facilement de la relativité galiléenne si on avait eu une vitesse de la lumière du même ordre de grandeur que le son, parce qu'on aurait tout de suite noter la lacune de cette théorie dans la gestion de la simultanéité. Tout ça à notre echelle.
Je dis pas que la vitesse de la lumière et sa valeur sont spéciales (dans les sens que c=200000 km/s ça serait revenu au même), je dis simplement que sa finitude et sa grandeur nous ont permis de mettre en doute la relativié galiléenne beaucoup plus tard... le coup de pouce était de considérer qu'aucune information ne va plus vite que la lumière et qu'elle ne dépend pas du référentiel.
Après on est d'accord sur le fait que l'importance dans la théorie ce n'est pas la valeur mais le fait qu'elle ne dépende pas du référentiel.

Et puis d'ailleurs vous me dites que le fait qu'elle soit grande ne change rien. Mais ne savez t-on pas que la vitesse du son ne dépendait pas du référentiel avant également ? Pourquoi pas de RR avant 1905 alors ?

[invite5e5dd00d]

C'est de la pure pédagogie.

Ok.
Où est-ce que j'ai pêché question pédagogie ?

Amicalement,

[Coincoin]

Je donne un rôle central à la lumière parce qu'elle a une vitesse très grande et qu'on peut transmettre de l'information avec.

Alors tu utiliserais de la même façon des neutrinos par exemple ?

Mais ne savez t-on pas que la vitesse du son ne dépendait pas du référentiel avant également ? Pourquoi pas de RR avant 1905 alors ?

Ca se voyait un peu déjà dans les équations de Maxwell (1870 environ). On pensait juste qu'elles n'étaient pas valables dans tous les référentiels. L'expérience de Michelson-Morley date des années 1880. Elle n'était pas conforme aux attentes, mais en bricolant l'éther y avait peut-être moyen de faire quelque chose. Ensuite, Lorentz a introduit ses transformations en pensant que c'était des effets réels et non des simples questions de changements de référentiel. Puis Einstein a fait la relativité restreinte en 1905. Donc, je trouve que, une fois l'invariance par changement de référentiel de la vitesse de la lumière déterminée, les choses sont allées vite...

Par contre, ça faisait 3 siècles qu'on avait une bonne idée de la valeur de la vitesse de la lumière.

[c_icla]

Sigmar a écrit :

Où est-ce que j'ai pêché question pédagogie ?

Ben, P'tit Georges n'a pas compris (et il n'est pas le seul)... Voilà pourquoi un autre éclairage était nécessaire.

Vos compétences ne sont pas mises en doute ! Toutefois, votre vocabulaire est surprenant : vous avez écrit :

celui ne vienne se faire squatter

Le squatter, c'est moi
Et donc, vous vous considérez comme le "propriétaire" de la réponse sur l'exemple du train. C'est bien çà ?

Malicieusement.