Vitesse de la lumière et expansion

[Eogan]

Bonjour,
Si un photon traverse un espace-temps courbe ( formant une sorte de fosse ), à cause de l'expansion de l'univers sa vitesse à la sortie de la fosse devrait être plus grande que sa vitesse à l'entrée nan? On aurait donc un photon qui va plus vite que la célérité c.
Je me doute bien qu'il y a une faille dans ma représentation mais où est-elle? Je crois que j'ai trop tendance à assimiler le photon à une petite bille qui roule sur l'espace temps
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[obi76]

Pour commencer, en toutes rigueur, il ne faut pas penser que l'espace temps est une sorte d'elastique que l'on peut déformer n'importe comment.
Une sorte de fossé comme tu le dis me parait déjà totalement inconcevable.
Bref en admettant qu'il tombe dans un "trou", sa vitesse sera TOUJOURS de c.

Le photon tu ne dois pas le considérer aussi simplement comme une "bille", ce qui sous entendrai que ce serai une marticule massive.
Ce sotn les équations de la RG qui te permettrons de déterminer la trajectoire ainsi que la "vitesse" d'un photon dans l'espace temps, en utilisant ces équations tu verra que sa vitesse reste invariante.

Enfin en tous cas un photon ce n'est pas une bille sur une nappe qui accélère quand elle tombe dans un trou et qui ralentis quand elle en sors, c'est une vision des choses qui ne prend pas en compte la relativité, ce qui dans le cadre d'un photon s'avère totalement erronée.

[Universus]

Salut,

On me reprendra si je me trompe ou si ma réponse est incomplète, du moins je l'espère autant pour toi que pour moi

En fait, la gravitation (et l'expansion) n'a pas un effet sur la vitesse des objets constituant l'Univers, mais plutôt sur leur quantité de mouvement ou, de façon équivalente, sur leur énergie .

En relativité (restreinte du moins), on définit l'énergie comme suit :



Le fait est que n'a pas une description unique; j'entends par là qu'il existe des corps comme une bille, une voiture, une planète, etc. mais aussi des ondes. De prime abord, les deux n'ont pas grand chose de commums. Pour un corps, on peut définir comme étant égale à , tandis que dans le cas d'une onde, .

Dans le cas d'un corps, une variation de son énergie (ou de sa quantité de mouvement) se traduit souvent par une variation de la vitesse. Sauf que pour une onde, comme la lumière, on voit bien que la formule de la quantité de mouvement ne fait pas directement intervenir la vitesse de l'onde (qui est par définition constante en RG dans le cas de la lumière). Par conséquent, ce n'est pas la vitesse qui varie chez la lumière lors d'une variation de la quantité de mouvement, mais plutôt la longueur d'onde (et, parallèlement, la fréquence).

Dans ton exemple où un photon "traverse"* un champ gravitationnel, entre l'instant de son "entrée" et celle de sa "sortie", l'expansion de l'Univers aura eu pour effet "d'amenuiser" l'impact du champ gravitationnel. Étant donné le décalage spectrale d'origine gravitationnelle et ce phénomène, il s'avère que l'énergie d'un photon sera légèrement plus élevée à sa sortie du champ gravitationnel qu'à son entrée. Ce phénomène pourrait expliquer les légères variations dans le spectre du fond diffus cosmologique, les zones plus "rougeâtres" étant des zones où la densité d'énergie et de matière serait plus élevée qu'à la moyenne.

Bref, c'est mal ça je pense

Amicalement

Universus

* Théoriquement, un champ gravitationnel a une portée infinie, alors le concept même de traversée n'a pas trop de sens ; on peut s'imaginer la traversée d'une zone où le champ gravitationnel est particulièrement effectif.