Gravitation

[invitec3f4db3a]

Bonjour a tous .
j'ai une question ( ca m'arrive pas période ) :
Je vouderait savoir en un premier temps , si la déformation de l'espace temps est la cause , ou l'effet de la gravitation .
Autrement dit , si on déforme l'espace temps , y aura t'il obligatoirement une attraction gravitationelle , ou bien, si la déforamtion est une simple conscéquence de la gravité ?

En faite , j'ai toujours cru que la gravitation est dus a une déforamtion . Seulement , je ne comprends pas pourquoi . Pourquoi une modification de la métrique entrainerais une force . En quoi une accélération peut découler de cette déformation ?
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[Karibou Blanc]

Salut,

La gravitation EST une déformation de l'espace temps, selon la relativité générale. En fait imagine une toile élastique totalement plate et pose une toute petite bille dessus de masse très faible. Elle va déformer (courber) la toile mais pas suffisament pour bouger, elle va juste un peu s'enfoncer car elle est très légère. Maintenant imagine qu'on place non loin une autre bille beaucoup plus lourde, elle va donc fortement courber la toile, ce qui va forcer la petite bille, jusque là immobile, à tomber vers la grosse. La toile c'est notre espace-temps, sa courbure ne nous est pas accessible à l'observation mais c'est par cette image d'espace courbe qu'on assimile le champ de gravitation à une accélération via une déformation.

Le détail intéressant de tout cela est qu'il n'existe plus dans cette interprétation de force à proprement parlé. Les objets ne font que suivre les "lignes" d'un espace courbe.

[invitec3f4db3a]

Pourtant , si ils ne font que suivre une ligne de temps ( en faite ca revien a dire qu'ils sont immobile , ou en chute libre plutot ) Pourquoi un objet fixe verra son energie cinetique augmenté avec lsont déplacement , par rapport au referentielle de l'objet massif

[Karibou Blanc]

Non, les objets ne suivent pas une ligne de temps mais une ligne dans l'espace et le temps réuni (dans l'espace-temps à 4 dimensions). On n'appelle cela une ligne d'univers.
Par contre je ne comprends pas ce que entends par l'énergie cinétique liée aux objets immobiles en déplacement...

Pour les autres objets en mouvements eux, et il y a mouvement puisque la courbure les fait chuter (librement d'ailleurs là dessus tu as raison), il n'ya aucun problème à ce qu'il acquiert de l'énergie cinétique puisqu'ils sont accélérés par la chute libre vers le corps massif.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec3f4db3a]

Ce que je ne comprends pas c'est en quoi , une ligne d'univers , peut permetre a des objets d'acquerire de l'energie , puisqu'il ne sont pas sensé etre a proprement parler attiré ou accéleré .
En gros , je comprends ce qu'est une courbure de ll'espace temps , mais je ne comprends toujours pas pourquoi un objet attiré dans cette courbure peut accelerer ( ou ralentir )

[Karibou Blanc]

Ben tu comprends comment une bille peut accélérer lorsqu'on la place sur un plan incliné ?
Dans une espace-temps courbe, c'est à peu près le même phénomène...

[invitec3f4db3a]

A part que la gravitation attire la bille vers le bas .
Mais si la gravitation c'est une déformation de l'espace temps , je vois mal la bille etre attirer vers le bas de l'espace temps parceque y a rien qui l'oblige a y allé . Je veux dire , si on considér l'univers non pas comme une nappe tendu mais comme une métrique déformable , en quoi une déformation de cette métrique peut attrirer un objet ?

[Karibou Blanc]

Je raisonnais sur seulement deux dimensions d'espace, et dans ce cas une nappe élastique ou une métrique déformable c'est la même chose.
J'ai peut-être mal formulé mon exemple, prenons plutôt une bille en mouvement de translation uniforme. Pour continuer à avancer la bille doit suivre les lignes de l'espace, puisque jusqu'à preuve du contraire il est le support du mouvement. Maintenant si une autre masse à déformer ces lignes, alors notre petite bille n'a pas d'autre choix que de suivre cette courbure, elle ne peut pas aller "ailleurs", à l'extérieur de l'espace, ça n'a pas de sens. Ne percevant pas cette courbure directement, nous pauvres observateurs, nous voyons une étrange attraction à distance. Alors que la bille suit librement une ligne courbe.

[BioBen]

...Ligne courbe que l'on apelle géodésique c'est ca ?

[invitec3f4db3a]

ca marche , je comrpends le principe .
merci

[invitedcacff25]

Bonsoir,

Je vois là l'occasion de placer une question probablement naïve, mais je ne suis pas physicien...
En partant de l'exemple de la bille et de la toile déformable, la toile est-elle déformée par la bille, ou bien la présense de la bille résulte-t-elle de la déformation de la toile ?
Merci.

[Karibou Blanc]

Oui, une géodésique. C'est le "tout-droit" dans un espace courbe.

Bonne nuit à tous. Je fatigue moi...

[Karibou Blanc]

Salut,

En partant de l'exemple de la bille et de la toile déformable, la toile est-elle déformée par la bille, ou bien la présense de la bille résulte-t-elle de la déformation de la toile ?

C'est une remarque intéressante. La masse (et plus généralement la densité d'énergie en un point) est strictement équivalente à une déformation de l'espace-temps. Il n'y en a donc pas un qui est la cause ou l'effet de l'autre. Le concept de masse est central en physique mais il est loin d'être aussi simple qu'on puisse le croire...

Ce genre de question est toutefois toujours un peu délicate en physique. Que signifie "la présence de la bille" ? Pour qu'on se rende compte que la bille est présente (qu'elle existe ?) il faut qu'elle interagisse via sa masse soit avec nous soit avec un objet qu'on peut observer. Le concept de masse est donc définit au même temps que la gravitation, la masse ne préexiste pas à l'interaction. Le fait de dire que la bille est présente est équivalent à dire qu'elle a une masse, et donc qu'elle correspond à une déformation de l'espace-temps.

Je crois que j'en ai trop dit...

[BioBen]

azoth je vais tenter de te répondre : d'après ce que j'ai lu à plusieurs reprises, l'un est cause de l'autre et l'autre est cause de l'un, ca découlerait de la symétrie dans les équations de la relativité.
Bon maintenant je pense qu'un vrai physicien t'expliquera ca mieux que moi...
Merci Karibou Blanc et bonne nuit
a+
ben

PS : Je viens de voir que je me suis fait devancer par un Karibou Ouf, il dit à peu près comme moi...comme quoi je ene dis aps que des connerires

[Rincevent]

La masse (et plus généralement la densité d'énergie en un point) est strictement équivalente à une déformation de l'espace-temps.

navré de te contredire, mais c'est pas tout-à-fait ça :

- la masse implique (est la cause de) une courbure, mais tu peux avoir une courbure (au sens de Riemann) sans avoir de densité de masse. Il n'y a pas équivalence entre les deux. Dans le vide, le tenseur de Ricci est nul, mais le tenseur de Riemann non. La "différence" entre les deux est le tenseur de Weyl et peut correspondre, par exemple, à la propagation d'une onde gravitationnelle. Un autre aspect de ça est que tu peux avoir des solutions des équations d'Einsteiin qui sont non-plates, non-stationnaires, mais vides de matière (Univers de De Sitter).

- on peut montrer juste avec les équations d'Einstein qu'une "singularité test" (= une masse ponctuelle de faible valeur plongée dans un espace-temps donné) suivra les géodésiques de cet espace-temps. Si tu as deux objets de masses similaires, c'est exactement la même situation qu'en électromagnétisme avec deux charges en interaction : 3 objets physiques interagissent, les deux charges et le champ, la dynamique du tout étant évidemment fort complexe.

- Wheeler avait une belle phrase pour résumer ça "la matière courbe l'espace-temps, qui lui dicte comment elle doit se déplacer" (enfin un truc du genre car c'était en américain )

le contenu "physique" de tout ça, c'est que l'espace-temps lui-même est devenu un objet physique en RG. Il y a donc interaction entre l'objet physique "espace-temps" et les objets physiques "trucs qui contiennent de l'énergie et/ou de la masse".

[BioBen]

Oulah le niveau devient très élevé : je ne connais aps vraiment la notion de tenseur (si vous connaissez une définiton simple, je suis preneur), alors pour ce qui est des tenseurs de Ricci ou de Riemann n'en parlons pas ! (je savais juste qu'ils existaient).
Donc si je comprends bien, la masse est la courbure sont différents : la présence de masse implique une courbure MAIS une courbure n'implique pas la présence d'une masse c'est ca ?
Par contre Wheeler je connais, Kip Thorne en parle dans un de ses bouquins sur les trous noirs
a+
ben

[Karibou Blanc]

navré de te contredire, mais c'est pas tout-à-fait ça

Aucun problème, je sais m'incliner devant un vrai spécialiste de la RG

Néanmoins quel est ton avis la dessus :

Pour qu'on se rende compte que la bille est présente (qu'elle existe ?) il faut qu'elle interagisse via sa masse soit avec nous soit avec un objet qu'on peut observer. Le concept de masse est donc définit au même temps que la gravitation, la masse ne préexiste pas à l'interaction.

[invitefffb8ef1]

Est ce que cette courbure ne fausse pas nos mesures?
Parce que je crois qu'on mesure les distances dans l'univers avec l'aide des rayons lumineux qui eux sont affecté par les grandes masses. Je reprend l'exemple d'un tissu tendu avec une masse au centre (une boule par exemple) si on chosi 2 points le tissu de part et d'autre de la masse, la distance qui sépare ces 2 points sur le tissu est allongé à cause de la courbure provoqué par la masse. J'espère que je me fais bien comprendre. Est ce qu 'il ce passe la même chose pour notre univers?
Je me demande aussi si toutes les particules sont affectée par la courbure de l'espace-temps?

[BioBen]

Attention, ne refléchis plus en terme de ligne droite, mais de géodésique : il n'est plus possible de raisonner en terme de ligne droite comme si on se trouvait en géometrie euclidienne, la distance la plus courte EST la géodésique. D'où l'erreur que tu fais quand tu raisonne avec les billes : il n'est pas possible d'aller d'une à l'autre en ligne droite, il faut suivre la courbure de l'espace-temps et donc suivre une géodesique.

D'après ce que je sais, toutes les particules sont affectées par la courbure de l'espace-temps, puisqu'elles "circulent" toutes sur cet espace-temps....

a+
ben

[invite0e4ceef6]

tu peu imaginer qu'un objet placé dans un champs gravitationel est comme une voiture sur une route droite sur une hauteur, a un moment il y'a une pente qui vas au fond de la vallé, mais toujours en ligne droite... la voiture bien qu'allant toujours tout droit, ne vas pas quitter la route et s'envoler, elle vas suivre bien sagement la pente...
il te reste plus qu'a imaginer la même chose mais au lieu d'une rivière tu met un astre massif, et a la place de la bagnole un rayon de lumière...

le rayon de lumière suivra toujours la route qui est pour lui toujours droite, et ce malgré la courbure qu'impose l'astre massif a cette route...

[BioBen]

C'est peut être une question débile, mais je me lance quand même : le graviton, il est influencé par les courbures de l'espace temps ? Parce que en même temps c'est lui le vecteur d'interaction gravitationnelle,e et c'est lui qui courbe l'espace-temps donc...ce serait la seule particule à ne pas "suivre la courbure de l'espace temps" puisque c'est lui qui la génére...
En même temps j'ai lu sur un autre fil qu'il pouvait y avoir courbure de l'espace-temps sans présence e masse donc ...
Je commence a me perdre la, j'espere que c'est compréhensible
Merci
a+
ben

[invitebb921944]

Alors on n'est pas du tout sur de l'existence des gravitons et ceux-ci s'ils existent n'interviendraient que dans le cadre de la physique quantique (donc aucun rapport avec l'interaction gravitationnelle).

Voila un lien sympa :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Graviton

[Rincevent]

Oulah le niveau devient très élevé

pas tant que ça, les idées peuvent se comprendre sans vraiment connaître les trucs mathématiques derrière

je ne connais pas vraiment la notion de tenseur

c'est un truc qui généralise la notion de vecteur : en première approximation, tu peux voir ça comme une sorte de collections de nombres qui caractérisent un objet mathématique qui ressemble un peu à un tableau (ou pire à un "hypertableau" en 3 ou 4 dimensions). En chaque point de l'espace-temps ces nombres ont certaines valeurs, leur ensemble décrivant la géométrie de l'espace-temps (et donc sa courbure).

la masse est la courbure sont différents : la présence de masse implique une courbure MAIS une courbure n'implique pas la présence d'une masse c'est ca ?

la courbure de l'espace-temps est une conséquence de l'existence de masse, mais l'espace-temps étant lui-même devenu un "objet physique aux propriétés variables", il peut être courbe même en l'absence de matière. Donc c'est bien ce que tu disais

Néanmoins quel est ton avis la dessus :

Pour qu'on se rende compte que la bille est présente (qu'elle existe ?) il faut qu'elle interagisse via sa masse soit avec nous soit avec un objet qu'on peut observer. Le concept de masse est donc définit au même temps que la gravitation, la masse ne préexiste pas à l'interaction.

entièrement d'accord, à part que je parlerais d'énergie plutôt que de masse et que je dirais pas "via sa masse", mais "via la courbure de l'espace-temps provoquée par son énergie". Et ça rejoint un peu ce que je te disais sur l'isotropie de l'espace l'autre fois : pour parler de propriétés physiques, il est nécessaire d'avoir une interaction. Deux objets n'existent l'un par rapport à l'autre que s'ils sont tous deux sensibles à une même interaction.

Si tu veux te pencher sur la "relativité" de la notion d'existence d'une particule, regarde la description du phénomène des oscillations de neutrinos (si tu as le courage je l'ai déjà décrit sur le forum mais je sais plus où ). Tu verras que dans ce cas (comme ailleurs en physique quantique) l'existence d'une "particule" dépend de l'interaction qui intervient dans le phénomène que tu regardes. Ce qui justifie le fait de renoncer à l'existence des particules pour ne voir que les champs comme "objets physiques qui existent pour de vrai"... enfin, je suis un peu hors-sujet là...

Alors on n'est pas du tout sur de l'existence des gravitons et ceux-ci s'ils existent n'interviendraient que dans le cadre de la physique quantique (donc aucun rapport avec l'interaction gravitationnelle).

le graviton existe s'il existe une théorie quantique de la gravitation. Donc ça aurait bien rapport avec l'interaction gravitationnelle...

ce serait la seule particule à ne pas "suivre la courbure de l'espace temps" puisque c'est lui qui la génére...

en fait, pour un peu mieux voir le problème, tu peux raisonner sur le cas du photon et des équations de Maxwell : le photon n'obéit pas strictement aux équations de Maxwell car il "obéit" à la théorie quantique dont ces équations sont la limite non-quantique (l'électrodynamique quantique). De même qu'une particule quantique n'obéit pas à la mécanique newtonienne (le PFD étant la limite non-quantique de l'équation de Schroedinger). Tout ça pour dire : le graviton, vu qu'il sortira des équations quantiques de la gravitation (équations qu'on n'a pas encore et qui devraient remplacer celles d'Einstein), il n'obéira en effet pas aux équations de la RG qui ne seront que la limite non-quantiques de ces équations encore inconnues...

cependant, si tu prends un gros paquet de gravitons qui sont "tous dans le même état", ils doivent obéir à des équations en accord avec celles d'Einstein. C'est la même chose que lorsque tu regardes une onde électromagnétique (= un gros paquet de photons) et que tu vois qu'elle obéit aux équations de Maxwell...

ce qu'il faut retenir, c'est que le graviton sortira d'une modélisation de la gravitation qui est différente de celle qu'a proposée Einstein. Donc il ne sera pas strictement compatible avec cette dernière. Mais c'est pas un problème : Maxwell et l'optique géométrique cohabitent bien avec l'électrodynamique quantique (cette dernière étant toutefois "plus précise"). Ta question était très loin d'être débile... y'a encore beaucoup à dire en fait