Dépasser c en laissant son information derrière

[Britonix]

Bonjour à tous,

Une question me trotte dans la tête depuis un certain temps, c'est à propos de la vitesse c et du transfert d'information, je m'explique:

Selon ce que j'ai lu jusqu'à présent, la Relativité interdit une vitesse supérieure à c, mais il semblerait qu'un objet puisse dépasser cette vitesse en autant qu'il ne transmette aucune information à une vitesse plus grande que c. Seulement, je ne vois pas comment quoi que ce soit pourrait aller plus vite que l’information qu’il « transporte », le simple fait qu'il soit à un certain endroit à un certain moment avec une certaine vitesse n'est-il pas une information?

Alors voilà, qu'est-ce qui peut dépasser c et qu'est-ce qui ne le peut pas (rien, tout, rien de rien)? Dans ce que je viens d'écrire, qu'est-ce qui est vrai et qu'est-ce qui est erroné? Et surtout; pourquoi?

En espérant que vous aurez bien saisi le sens de ma question.

Merci d’avance
Britonix
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[Coincoin]

Salut,
Imagine qu'avec un laser j'éclaire un point sur la Lune. Maintenant, je tourne mon laser. La tache sur la Lune va se déplacer à une vitesse qui peut dépasser celle de la lumière. Mais elle ne comporte aucune information. En effet, si je coupe le laser, l'information qu'il n'y a plus de lumière ira bien à c.

[invité576543]

mais il semblerait qu'un objet puisse dépasser cette vitesse en autant qu'il ne transmette aucune information à une vitesse plus grande que c.

Il y a un problème avec le mot "objet".

La tache sur la Lune va se déplacer à une vitesse qui peut dépasser celle de la lumière.

Si on accepte que "tache de lumière sur la Lune" est un objet, cela peut être pris comme exemple.

Seulement, je ne vois pas comment quoi que ce soit pourrait aller plus vite que l’information qu’il « transporte », le simple fait qu'il soit à un certain endroit à un certain moment avec une certaine vitesse n'est-il pas une information?

Si on prend le mot "objet" comme un objet matériel, un ensemble de constituants ayant une certaine structure, cette structure se maintenant dans le temps, alors il a une masse non nulle, il transporte effectivement de l'information (sa structure), et il a une vitesse strictement inférieur à c dans tout référentiel qui va bien.

Alors voilà, qu'est-ce qui peut dépasser c et qu'est-ce qui ne le peut pas (rien, tout, rien de rien)?

Il y a des vitesses plus grande que celle de la lumière. La tache sur la Lune en est un exemple, sa vitesse est plus grande que c même dans le référentiel local.

Dans tout référentiel, la vitesse relative entre deux photons partant en sens inverse (la différence vectorielle des vitesses mesurées dans le référentiel) vaut deux fois c.

La limite c s'applique essentiellement pour la vitesse relative entre un objet matériel (i.e., masse non nulle) et un autre, vitesse mesurée dans un référentiel tel que le premier est immobile dans le référentiel. Si le deuxième objet est matériel, cette vitesse est strictement inférieure à c. Reste le cas d second objet de masse nulle, comme un photon...

Cordialement,

[invite50625854]

[quote]Dans tout référentiel, la vitesse relative entre deux photons partant en sens inverse (la différence vectorielle des vitesses mesurées dans le référentiel) vaut deux fois c.[\quote]

Pourrais je avoir confirmation de cela... Je crois qu'on a pas trop le droit de se mettre dans le référenciel photon, donc parler de vitesse relative entre photon me parait bancale.

Sinon, l'intersection des lames d'un ciseau peut se déplacer à une vitesse supérieur à c, lors de la fermeture du ciseau, mais c'est un point immatériel qui ne porte aucune information.

L'ombre projetée d'un individu au moment d'un coucher de soleil peut aussi dépasser c (pour peu que la planète soit assez grande).

Ce qui suit est très hazardeux et hautement spéculatif :
Je sais qu'on a pas le droit de ce mettre dans le référenciel du photon, mais par l'esprit j'ai l'impression que ce grain d'énergie n'est plus un photon (car il va à une vitesse nulle).
Mais comme cette énergie existe, le photon ne serait il pas un grain de matière (classique ou exotique) dans son référenciel propre ?
Le problème de ce référentiel est que quand il si écoule 1 seconde, l'univers a eu le temps de dérouler toutes son histoire, et donc ce photon est déjà absorbé dans ce référenciel, il n'y existe donc jamais car le temps n'existe pas ?
Dans son référenciel, le photon serait un grain de matière qui n'existe pas , qu'en pensez vous ?

edit : j'ai compris ce que voulais dire mmy, il parle de la vitesse d'éloignement constatée dans notre référenciel, pas celui entre photon, milles excuses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Coincoin]

Pourrais je avoir confirmation de cela... Je crois qu'on a pas trop le droit de se mettre dans le référenciel photon, donc parler de vitesse relative entre photon me parait bancale.

Mmy ne se place pas dans le référentiel du photon. Il est dans un référentiel donné dans lequel il regarde deux photons s'éloigner. Mais en relativité restreinte, contrairement à la relativité galiléenne, la différence entre les deux photons ne correspond pas à la vitesse d'un photon vu depuis l'autre (car la combinaison de deux vitesses proches de c donne une vitesse très proche de c, et non de 2c).

On est d'accord que pour dépasser c, il faut considérer des "objets" immatériels : tache sur la Lune, intersection des lames de ciseau, ... La simple présence d'un "véritable objet" étant une information en elle-même.

[obi76]

Dans ces cas là une question me trotte. Imaginons que le LASER tourne à une vitesse oméga que l'on connaît, et que l'on se place sur la lune (on prend ).

A un certain instant, je vois le laser à l'endroit ou je suis sur la Lune. par conséquent, à partir d'un calcul simple, je peux savoir que le Laser était par exemple à 1km de moi il y a moins de 1/300000 s, en quel cas le principe de causalité ne devrai pas être respecté non ?

Si 1km < ct à priori j'ai l'information que le laser y était alors qu'il nétait même pas encore arrivé de mon point de vue...

Comment ce paradoxe (si on peut appeler ça comme ça) a été levé ?

Merci

[franky04]

Si 1km < ct à priori j'ai l'information que le laser y était alors qu'il nétait même pas encore arrivé de mon point de vue...

Comment ce paradoxe (si on peut appeler ça comme ça) a été levé ?

Merci

Bonjour,
tu fais une déduction à posteriori d'après l'information que tu as recu (la lumière que tu as vu) et l'info que tu avais deja concernant le mouvement du rayon (le fait qu'il tourne). Par contre si tu attend le rayon et que tu regarde la zone qu'il devrait eclairer avant toi, elle ne s'éclairera qu'après que tu as vu le rayon directement.
Pour etre plus clair: quand tu observe un phare, tu vois la lumière qui va t'arriver dessus parce qu'elle ne t'arrive pas trop vite dessus. Par contre, dans notre cas ou elle t'"arrive" dessus avec une vitesse superieur à c, tu ne la voit pas t'arriver dessus: ton oeil recevra les photons qui viennent directement de la source avant ceux qui viennent de la zone qui a été éclairée avant ton oeil.

Frank

[obi76]

Ben c'est bien là que le bas baisse, j'ai l'information que la zone est éclairée (du point de vue de cette zone évidement), avant même que les photons n'arrivent à l'endroit ou je suis, l'information "elle est éclairée" va donc plus vite que c.... (ne prenez pas ça comme une affirmation, mais dites moi ou ça cloche svp ^^)

[Britonix]

Salut,
Imagine qu'avec un laser j'éclaire un point sur la Lune. Maintenant, je tourne mon laser. La tache sur la Lune va se déplacer à une vitesse qui peut dépasser celle de la lumière. Mais elle ne comporte aucune information. En effet, si je coupe le laser, l'information qu'il n'y a plus de lumière ira bien à c.

Mais ici, on ne peut pas vraiment parler d'une vitesse supérieure à c, car ce n'est pas un rayon lumineux unique qui est émis, mais bien une succession de rayons distincts ce qui ne fait que donner l'impression de dépasse c, est-ce que je me trompe? Si c'est bien cela, il n'y a absolument rien qui puisse dépasser c, il n'y a que des... "illusions".

Si on prend le mot "objet" comme un objet matériel, un ensemble de constituants ayant une certaine structure...

Je me suis en effet un peu tromper, le terme objet n'était peut-être pas le bon...

[Chup]

Ben c'est bien là que le bas baisse, j'ai l'information que la zone est éclairée (du point de vue de cette zone évidement), avant même que les photons n'arrivent à l'endroit ou je suis, l'information "elle est éclairée" va donc plus vite que c.... (ne prenez pas ça comme une affirmation, mais dites moi ou ça cloche svp ^^)

L'information en question n'est pas transportée à une vitesse plus grande que c : elle est connue avant que le phénomène ne se produise, de la même manière que je sais que demain matin à 6h30 mon réveil va sonner....
Si un petit malin s'ammuse à changer la vitesse de rotation du laser, alors...

[obi76]

Ce que je veux dire, c'est que même en ne sachant pas quand e rayon est censé passer, je PEUX savoir à quel moment il est passé à coté de moi avant même que je ne reçoive les photons, vecteurs de l'info comme quoi il était bien là bas...

Pour moi SAVOIR qu'1km à coté de moi le laser est passé alors qu'une information émise de ces 1km vers moi ne PEUX pas arriver avant que je ne sache qu'il est passé pose bien un problème sur le principe de causalité non ?

Ou alors (élément d'hypothèse), la distance étant aussi du temps, le principe de causalité ne serai pas respécté si à ces 1km je savais d'avance que le rayon va passer dans 1ms (par exemple), il faudrai donc que de là ou je suis, je communique à ces 1km, donc l'information ne peux arriver qu'après...

C'est ça ?

[Britonix]

Je crois pas que ce soit vraiment un transfert d'information à une vitesse supérieure à c, car tout ce que l'on peut faire, c'est une déduction de ce qui s'est passé, mais on ne peut pas avoir l'absolu certitude que le rayon ait passer ailleurs, il y a peut-être eu une panne de votre laser, qui sait?

Je crois qu'il y a un autre moyen de démontrer cela. Prenons une étoile hypothétique à 1 milliard d'années-lumière d'ici, en regardant cette étoile au télescope on remarque qu'elle est à la fin de sa vie et on suppose qu'elle explosera dans un millions d'années. Au moment où l'on fait cette déduction, l'étoile (dont la lumière que nous recevons date d'un milliard d'années) a probablement déjà explosé. Par contre la lumière de cette explosion ne s'est bien sûr pas rendue à nous, nous avons donc déduit des informations, mais nous ne les avons pas reçus. Il n'y a donc aucun transfert d'informations à une vitesse supérieure à celle de la lumière autant dans le cas de l'étoile que pour le laser sur la Lune.

Cordialement
Britonix

[invitea01d101a]

Bonsoir

il n'y a pas vraiment de paradoxe, après réflexion et quelques calculs simples...

Je rallie le parti pour dire que le terme "objet" est ambigû.

D'autre part, ma réflexion s'est portée sur trois points :

• Il y a un observateur qui contrôle la source LASER... j'appellerai cet observateur l'observateur terrestre
• On prendra également un observateur sur la lune tant qu'à faire, je l'appellerai observateur lunaire
• Il faut essayer de comprendre ce qu'est "l'information" dans le problème

Première partie : ce que constatent les observateurs...

1. L'observateur terrestre peut toujours s'amuser à faire un calcul (vraiment pas savant du reste, y'a même pas besoin d'utiliser la relativité), qui donnera une vitesse supérieure à c (avec une vitesse angulaire du LASER suffisante)
2. L'observateur lunaire, qui ne contrôle pas la vitese angulaire de la source, se doute-t'il de la présence du point d'impact du LASER ??? <---- question intéressante, nous y reviendrons...

Deuxième partie : comment on mesure une vitesse ?
C'est la question cruciale !!! Pour mesurer la vitesse d'un objet, deux options :

1. On peut trouver le bon changement de référentiel pour lequel l'objet considéré sera au repos (ce qui revient en pratique à prendre sa voiture, et à avancer à la bonne vitesse pour que l'objet que l'on considère soit au repos par rapport au conducteur). Ceci ne pourrait éventuellement s faire que pour l'observateur Lunaire. Or, c'est exclu ici, car on n'a pas affaire à un objet matériel (simplement à la trace laissée par l'impact d'un LASER... cette trace est visible à cause de la diffusion du LASER par la surface de la Lune...) rien n'empêche donc la trace du LASER d'être associée à une ligne d'Univers de type espace... et donc de dépasser c.
2. On peut "filmer" la scène : considérant chaque image, connaissant le nb d'expositions par sec etc. on pourra expérimentalement en déduire la vitesse du point lumineux

Troisième partie : la vitesse est-elle mesurable ?
Réponse : non !!! Tout appareil (oeil, caméra etc) a un certain temps d'exposition... En pratique que l'on ait affaire à un observateur terrestre muni d'un téléscope et de son oeil+chronmètre/ou/une caméra, il y a le pb du temps d'exposition... qui risque de compromettre la ponctualité du point d'impact du LASER sur la surface de la Lune. Idem en ce qui concerne l'observateur Lunaire. Aucune précision donc quant à la mesure de la position du point d'impact à un instant donné, que ce soit pou la montre de l'observateur Lunaire, ou bien pour la montre de l'observateur Terrestre (muni de son téléscope préféré...). En diminuant le temps d'exposition toutefois, on peut éventuellement se ramener à une trace localisée aussi finement que possible... Mais arrive un moment où l'on est limité technologiquement parlant... Arrivé à cette limite technologique, on peut toujours décider d'augmenter la vitesse de rotation angulaire du LASER... et on retombe sur le même problème.

Quatrième partie : le problème de la ponctualité du point d'impact...
Pratiquement, un LASER finit toujours par s'élargir. Cela vient, si mes souvenirs sont bons, de la pression de radiation régnant dans le champ EM composant le faisceau LASER lui-même (et aussi du fait que la directivité ne peut s'obtenir au mieux qu'en utilisant un mode gaussien du LASER... mais mode gaussien --> élargissement ).

Conclusion : il est "débile" de considérer la vitesse d'un objet, sachant qu'en pratique il sera fatalement diffus (pas de localisation), même si le temps d'exposition est très court...

Conclusion finale : je pense que les expériences de pensées sont intéressantes, certes, mais il ne faut pas perdre de vue l'aspect pratique des choses. N'oublions pas qu'une théorie se doit être un minimum cohérente... Et puis, souhaiter vérifier, ou au contraire mettre en défaut une théorie ne peut se faire que par l'expérience

Le même genre de confusion existe en relativité générale, où beaucoup trop d'étudiants n'arrivent pas à formuler clairement les observables d'un problème posé... ce qui est fâcheux si l'on souhaite valider par l'expérience une théorie !!! Exemple typique : l'avance du périhélie de Mercure ; ici beaucoup pense à l'observable variation distance Mercure-Soleil. Le problème, c'est que la distance "r" en coordonnées de Schwartshild n'est pas une observable - elle n'est pas une distance "mesurable à la règle" !!! En réalité, on se tire de ce problème en donnant une interprétation géométrique de la coordonnée "r" de Schwartzshild, à savoir qu'un cercle de rayon-coordonnée "r" est vu en son centre sous un angle de 2*pi... de là, on peut se passer du rayon-coordonné "r", raisonner en termes angulaires etc. etc.

Un autre problème du même acabi en ce qui concerne ce que l'on entend par "observable" (toujours en relativité générale) : en présence d'un champ gravitationnel donné par la métrique (signature histoire d'être en accord sur le pb de signe des composantes des tenseurs), l'énergie d'une particule-test plongée de 4-moment est-elle ou bien ??? (réponse : ... cf par exemple Landau, théorie des champs)

Cordialement,

[mach3]

Salut,

j'ai essayé de raisonner avec des cones de lumières pour voir comment l'observateur lunaire verrait le déplacement du spot, et c'est assez perturbant!

Considérons que pour l'observateur terrestre, le spot s'approche de l'observateur lunaire, passe sur lui puis s'en éloigne. L'observateur lunaire ne verra strictement rien tant que le spot ne sera pas sur lui! la lumière du spot diffusée par la surface lunaire ne lui arrivera qu'après le passage du spot sur sa position (car le spot se déplace plus vite que la lumière). Il verra ensuite deux spots s'éloigner de lui à la vitesse du spot dans deux directions opposées, l'un étant "vraiment" le spot et l'autre "le mirage" du spot "remontant" le temps.

Il ne peut donc y avoir violation de causalité car l'observateur lunaire ne verra le spot qu'à partir du moment où il passe sur lui (la position du spot avant de passer ne pouvant être connue par l'observateur, celui-ci ne peut rien déduire...)

m@ch3

[mach3]

Il verra ensuite deux spots s'éloigner de lui à la vitesse du spot dans deux directions opposées

euh... erreur, il peut pas les voir s'éloigner de lui à la même vitesse des deux cotés.

m@ch3

[obi76]

Merci de ta réponse WeinbergJr, mais je ne voyais pas une dénonciation pratique / soucis technologiques pour démontrer l' infaisabilité de cette expérience, mais plutôt de quelle partie de la théorie l'en empêche.

Ce que je veux dire, c'est que dans le cas IDÉAL d'un laser qui ne diverge pas, dans le cas d'un capteur suffisamment sensible pour répondre INSTANTANÉMENT à la luminosité qu'il reçoit, d'un émetteur laser avec vitesse angulaire CONNUE etc.

Bref tout idéalisé (après si on part dans des problèmes de type pratique, je ne doute pas qu'on pourra en sortir quelques pages).

Dans ce cas, l'observateur lunaire ne sait pas quand il verra le faisceau, mais QUAND il le verra alors il saura que le faisceau était à tel endroit 1ms avant, et cet endroit sera éloigné de plus de 300km de cet observateur (n°1).

Ma question est donc : le principe de causalité est-il LOCAL, i.e. lorsque l'observateur lunaire reçoit le rayon, il FAUT qu'il en fasse part à l'observateur n°2 situé à 400km de là (par exemple), en quel cas le temps de communication entre les 2 points ne pouvant dépasser c, l'information sera reçue par le n°2 APRÈS que le laser ne soit passé.

Question reformulée : On prend un observateur A et un observateur B distants de AB. Savoir qu'il se produit un événement en A dont on peut déduire qu'il s'est produit le même événement en B, et ce antérieurement à AB/c remet-il en cause la causalité, ou l'information doit-elle parvenir précisément au point B dont on en a déduit un événement (traduction, A doit informer B, donc l'événement sera bien perçu par B avant que l'information ne lui soit transmise) ?

Cordialement (et merci encore )

[mach3]

il faut que A soit une conséquence de B pour qu'il y ait causalité. Or ici A n'est pas une conséquence de B, la cause A et B est la même. Le fait de connaitre à l'avance ce qui va se passer fait faussement croire que B cause A, pourtant on sait bien que ce n'est pas le cas.

Les douzes coups de minuit sonnent à une heure d'intervalle entre l'angleterre est la france, pourtant l'un n'est pas la cause l'autre! leur cause commune étant qu'il est minuit dans leurs fuseau horaires respectifs.

m@ch3

[SK69202]

Bonjour,

j'ai essayé de raisonner avec des cones de lumières pour voir comment l'observateur lunaire verrait le déplacement du spot, et c'est assez perturbant!

Il me semble que l'observateur sur le lune ne voit qu'une succession d'éclat.
C'est une représentation classique dans les livres d'astronomie pour illustrer le cadencement des pulsars.


En ce moment le cône de "lumière" émis par le pulsar du Crabe balaye la Terre à quelle vitesse ?
On devrait pouvoir mesurer le "défilement" de la tâche d'un pulsar sur Terre entre 2 continents A moins que nos horloges ne soient pas assez précises ?

Moi j'aime bien la vitesse du point d'intersection des lames d'une paire de ciseaux (assez grosse ) qui se ferment .

@+

[invitea01d101a]

Merci de ta réponse WeinbergJr, mais je ne voyais pas une dénonciation pratique / soucis technologiques pour démontrer l' infaisabilité de cette expérience, mais plutôt de quelle partie de la théorie l'en empêche.

[...]

Bref tout idéalisé (après si on part dans des problèmes de type pratique, je ne doute pas qu'on pourra en sortir quelques pages).

c'est justement là le problème !!! La théorie (classique) ne réfute pas le fait que l'on puisse considérer une tâche lumineuse allant plus vite que la lumière. Néanmoins, je soulignais juste le fait que l'on ne puisse l'expérimenter...

Dans ce cas, l'observateur lunaire ne sait pas quand il verra le faisceau, mais QUAND il le verra alors il saura que le faisceau était à tel endroit 1ms avant, et cet endroit sera éloigné de plus de 300km de cet observateur (n°1).

...que signifie "voir" en ce cas ???

Ma question est donc : le principe de causalité est-il LOCAL, i.e. lorsque l'observateur lunaire reçoit le rayon, il FAUT qu'il en fasse part à l'observateur n°2 situé à 400km de là (par exemple), en quel cas le temps de communication entre les 2 points ne pouvant dépasser c, l'information sera reçue par le n°2 APRÈS que le laser ne soit passé.

...attention toutefois au terme "local"... j'avoue ne pas en saisir le sens que vous lui accordez... Malgré tout pour la suite, il ne s'agit d'une violation de la causalité (pas de cause à effet présent dans le problème).

Question reformulée : On prend un observateur A et un observateur B distants de AB. Savoir qu'il se produit un événement en A dont on peut déduire qu'il s'est produit le même événement en B, et ce antérieurement à AB/c remet-il en cause la causalité, ou l'information doit-elle parvenir précisément au point B dont on en a déduit un événement (traduction, A doit informer B, donc l'événement sera bien perçu par B avant que l'information ne lui soit transmise) ?

Cordialement (et merci encore )

là, ça devient floue !!! Evénement et observateur sont deux choses distinctes... Or vous dîtes : "observateur A" par exemple, et puis vous parlez ensuite d'un "événement A"... un peu de mal, là, veuillez m'en excuser...

De toutes façons, la théorie de la relativité est formelle sur la causalité : de cause à effet, il n'y a pas possibilité de transmettre de l'information plus vite que c. Or la trace du faisceau laissée en un point "A" de la lune n'est pas reliée (de cause à effet) à la trace du faisceau en un point "B" de la lune arbitrairement éloigné de "A"... En ce sens, pas de violation de la causalité, et on est content

Cordialement,

[Britonix]

En bref, je crois qu'il faut aussi être capable de voir la différence entre recevoir une information et déduire une information. Car déduire, on fait cela presque constamment en astronomie.

[obi76]

J'ai peut-être été un peu flou dans ma question mais l'esprit y est.

Quand vous dites "pas de cause à effet" dans cette expérience, connaissant la vitesse de rotations du laser, la "cause" (lumière reçue en A) permet une déduction certaine : la tache était en B avant que B ne puisse en faire part à A "vitesse de l'info de B vers A ne dépasse pas c, et pourtant A le saura avant la ms qui sépare B de A).
Mais sinon je vois (à peu près) ce que vous voulez dire...

Quand je dis local, je veux dire que la cause ET l'effet doivent se produire au même endroit, ou sinon à un décalage temporel de D/c, ce qui ici n'est pas le cas (déduction de l'information inférieure à AB/c).

En tous cas merci

Cordialement.