Albert Einstein: la théorie de la relativité

[invitec8bfde37]

Quelqu'un pourrait m'expliquer la théorie sur la relativité d'Einstein, je ne suis pas très calé en physique pour savoir comprendre tout seul cette chose.

E = Mc²

Je sais que (E) c'est l'énergie, (M) la masse, mais après...

Merci
-----

[Antikhippe]

Salut,

Dis-nous en quelle classe tu es.
Ensuite, regarde sur internet ou sur des bouquins et dis-nous ce que t'as pas compris parce que la théorie de la relativité, c'est très long à expliquer (si c'est quelque chose de pointu que tu demandes).

[BioBen]

Je sais que (E) c'est l'énergie, (M) la masse, mais après...

et c la vitesse de la lumière dans le vide.
La théorie de la relativité (restreinte ou générale) ne se résume pas à E=mc² Si tu veux qu'on te résume les deux théories, on en a pour plusieurs pages, et ca aborderait desnotions mathématiques de plus en plus compliquées...
Essaie déja de t'initier aux concepts de base de la relativité restreinte par exemple, de comprendre leur signification....
a+
ben

[Karibou Blanc]

Salut,

Je pense plutôt que tu devrais déjà bien maitrîser la relativité galiléenne (ie l'additivité des vitesses) et la mécanique en général, sinon tu risques de ne pas saisir toute la porté de la relativité restreinte.
Eh ben oui la relativité du mouvement était une notion déjà connue bien avant Einstein. Il l'a simplement étendue à toutes les lois de la physique et pas seulement au mouvement. C'est ce qu'on appelle le principe de relativité : Toutes les lois de la physique ont la même "forme" quelque soit le système de coordonnées (le référentiel donc) utilisé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[BioBen]

Toutes les lois de la physique ont la même "forme" quelque soit le système de coordonnées (le référentiel donc) utilisé.

Faut que ce soit un réferentiel galiléen , donc ca prend pas en compte les référentiels accélérés....
a+
ben

[invitea3fc981a]

Ah, le fameux E = mc² qui a boulversé la physique, et marqué les esprits du monde entier... sans que les gens ne s'y connaissent plus en physique ou qu'ils ne s'y intéressent, mais qu'importe tout le monde connait au moins une formule physique comme ça

Je ne connais pas ton niveau, alors je vais essayer d'aller au plus simple pour commencer, demande des détails et pose des questions si tu veux aller plus loin. Cette formule signifie tout simplement que la masse et l'énergie sont équivalents ; ça paraît rien de le dire, mais ça a énormément de conséquences. Pour mieux cerner le problème, donnons quelques exemples :

- lors d'une fission atomique, deux noyaux s'assemblent pour ne plus en faire qu'un. Au départ, chaque noyau a sa propre masse, et une fois qu'ils sont assemblés, on s'attend à ce que la masse du nouveau noyau ait la somme de ces masses ; or, il a une masse inférieure... Car une partie de cette masse s'est transformée en énergie, en énergie de liaison pour être plus précis ; c'est grâce à cette énergie que le noyau reste entier. Pour connaitre cette énergie de liaison, il suffit de connaitre la différence de masse entre avant et après la fission, et E = mc² nous donne l'énergie.

- de même que la matière (masse) peut devenir de l'énergie comme je l'ai dit ci-dessus, l'énergie peut se transformer en masse, d'abord dans le processus inverse : la fusion, où un noyau se scinde en deux. Autre exemple, des photons peuvent se transformer en matière, et alors pour maintenir l'équilibre il se crée une particule et une antiparticule (un proton et un antiproton par exemple)

- dans sa relativité, Einstein dit que les masses courbent l'espace-temps : pour faire une image grossière, au lieu d'avoir un espace quadrillé bien droit, quand on met une masse (une planète par exemple) dedans elle courbe les lignes vers elles, et les objets qui passent à côté ont tendance à suivre ces lignes. La lumière, elle, n'ayant pas de masse, les physiciens pensaient auparavant qu'elle n'était pas déviée par les planètes ou les étoiles ; une des conséquences de "E = mc²" est que la lumière étant équivalente à une masse, elle doit elle aussi être déviée près d'une masse, et plusieurs observations ont montré que c'était le cas. Voilà pour le principe, mais pour connaitre les chiffres il faut se tourner vers la relativité générale qui traite de la gravitation notamment.


Pour parler d'une façon générale :

E = énergie
m = masse
c = vitesse de la lumière

Ensuite, je tiens à insister sur le fait que cette formule est incomplète ; dans le cas général (particule de masse nulle ou non, et en mouvement ou non) il faut toujours écrire :

E² = m².c⁴ + p².c²

mais ici interviennent des notions un peu plus compliquées comme l'impulsion que je ne vais pas exposer pour l'instant.


J'espère que j'ai été assez clair, si tu as des questions n'hésite pas !

[roll]

Konrad,tu as inversé la fusion et la fission...

[Karibou Blanc]

Salut,

une des conséquences de "E = mc²" est que la lumière étant équivalente à une masse, elle doit elle aussi être déviée près d'une masse

Aie, aie aie... E=mc² signifie que la masse est une forme d'énergie et non le contraire, une énergie n'est pas une forme de masse. Le photon n'a pas de masse que ce soit clair. Et la relativité générale ne dit pas que les masses courbes l'espace-temps mais plus généralement l'énergie dont la masse est une forme particulière. Au passage les photons sont déviés par les étoiles par que l'étoile déforme l'espace autour d'elle, ça n'a rien à voir avec les propriétés du photon (et encore moins sa soit-disant masse...).

Sans rancune

@bientôt

[Sephi]

La trajectoire d'un rayon lumineux suit une trajectoire dans l'espace-temps appelée "géodésique". Une géodésique décrit le chemin le plus court entre 2 points, dans l'espace donné. Par exemple, sur une sphère, le chemin le plus court entre les pôles est un méridien.

Un corps massif qui déforme l'espace-temps autour de lui, déforme également les géodésiques. Les rayons lumineux qui passent à proximité suivent ces géodésiques déformées, c'est comme cela que la lumière est déviée.

C'est ce qui se passe dans les effets de lentille gravitationnelle : une étoile située derrière le soleil nous envoie un rayon lumineux qu'à priori on ne peut pas recevoir (car y a le soleil sur son chemin). Mais comme le soleil déforme l'espace-temps, ce rayon va se courber et contourner le soleil et arriver à nos yeux : on peut donc voir une étoile située derrière le soleil. (Néanmoins, on ne la voit pas à la bonne place, mais bon.)

[invitea3fc981a]

Houlà vi, désolé, confusion inexcusable entre fusion et fission... Je rectifie : la fusion c'est bien quand deux noyaux s'assemblent pour ne plus en former qu'un (ils fusionnent c'est pourtant pas compliqué ), et la fission c'est quand un noyau se désintègre en deux noyaux plus petits.

Et oui évidemment, le photon n'a pas de masse, ce n'est pas ce que je voulais dire... J'ai cherché à vulgariser au maximum les idées pour mieux les faire passer intuitivement (des notions comme les géodésiques, l'espace-temps, ou les quadrivecteurs ne sont pas vraiment à portée du profane), mais je m'aperçois que ça a plus prêté à confusion qu'autre chose... Je ne dois pas être un bon vulgarisateur...

[mtheory]

Salut,



Aie, aie aie... E=mc² signifie que la masse est une forme d'énergie et non le contraire, une énergie n'est pas une forme de masse. Le photon n'a pas de masse que ce soit clair. Et la relativité générale ne dit pas que les masses courbes l'espace-temps mais plus généralement l'énergie dont la masse est une forme particulière. Au passage les photons sont déviés par les étoiles par que l'étoile déforme l'espace autour d'elle, ça n'a rien à voir avec les propriétés du photon (et encore moins sa soit-disant masse...).

Sans rancune

@bientôt

Non,le photon a une masse AU REPOS nulle mais il possède bien une masse associée à son énergie qui n'est pas invariante.
Bon je sais que le sujet est souvent débatu et les gens ne se mettent en générale pas d'accord dessus.
Les calculs de redshifts gravitationnel et de déviation des rayons lumineux peuvent se faire en assumant une masse aux photons,dépendant de leur énergie.

[invitec8bfde37]

J'avoue c'est tendu comme sujet tout ça... Pourtant j'ai l'impression que la plupart de vous connaissent très bien la théorie de la relativité restreinte et celle de la relativité générale...
Sans doute l'avez vous vu en Fac...

En tout cas, je vous remervie pour toutes ces indications, qui commencent à m'éclaircire l'esprit...

[Rincevent]

Non,le photon a une masse AU REPOS nulle mais il possède bien une masse associée à son énergie qui n'est pas invariante.
Bon je sais que le sujet est souvent débatu et les gens ne se mettent en générale pas d'accord dessus.

c'est avant tout un problème de définition. Y'a rien de complexe dans la description du machin : comme souvent le truc est surtout compliqué par le fait que personne veut prendre les mêmes conventions...

Ce qui me paraît le plus clair (à moi personnellement mais je suis pas le seul de cet avis), c'est de dire qu'il n'a pas de masse, en oubliant pas le fait qu'il subit et provoque néanmoins la gravitation car la relativité générale a montré que c'est l'énergie qui est pertinente en gravitation et non la masse. En clair, je trouve (et je suis pas le seul de cet avis) que le mot masse devrait être réservé au scalaire de Lorentz, ça éviterait bien des malentendus...

[Rincevent]

et pour compléter ça, j'ajouterai que dans le cas des particules massives, il est simple de ne pas s'embrouiller si l'on a compris que la relativité restreinte a montré :

- que l'inertie n'était pas une grandeur absolue (elle dépend du référentiel)
- et qu'elle n'est pas égale à la masse mais à l'énergie.

[mtheory]

c'est avant tout un problème de définition. Y'a rien de complexe dans la description du machin : comme souvent le truc est surtout compliqué par le fait que personne veut prendre les mêmes conventions...

Ce qui me paraît le plus clair (à moi personnellement mais je suis pas le seul de cet avis), c'est de dire qu'il n'a pas de masse, en oubliant pas le fait qu'il subit et provoque néanmoins la gravitation car la relativité générale a montré que c'est l'énergie qui est pertinente en gravitation et non la masse. En clair, je trouve (et je suis pas le seul de cet avis) que le mot masse devrait être réservé au scalaire de Lorentz, ça éviterait bien des malentendus...

Personnellement je n'ai jamais compris pourquoi il y avait un malentendu.Feynman et Landau ont toujours employer la masse relativiste variable sans se poser de questions...
Je sais que depuis le papier de Okun,sur l'élimination des concepts de masse non invariante(limitations à la définition de Wigner), le débats est devenu intense.
Je ne comprends vraiment pas car on admet bien que l'énergie de liaison d'un systéme diminue sa masse ce qui,à mon sens, montre clairement que de l'énergie,même portée par des photons, possède bien une masse pesante.

[Rincevent]

on admet bien que l'énergie de liaison d'un systéme diminue sa masse ce qui,à mon sens, montre clairement que de l'énergie,même portée par des photons, possède bien une masse pesante.

pour moi y'a quand même une différence entre donner une masse au photon et dire que l'énergie sous toutes les formes possibles pèse...

l'énergie de liaison interne d'un système est une grandeur qui peut être proprement définie. C'est-à-dire de manière à être indépendante de l'observateur. En ce sens, elle a pour moi une véritable "existence physique".

En revanche, la "masse relativiste qui varie", c'est un concept qui me dérange un peu car je le trouve pas très propre (du point de vue covariance et relativité). On définit ainsi une grandeur qui dépend de l'observateur (c'est pas interdit même s'il est plus naturel de travailler avec le 4-vecteur énergie-impulsion) mais qui, pour une particule immobile, se confond avec un scalaire de Lorentz, grandeur indépendante de l'observateur.

[mtheory]

pour moi y'a quand même une différence entre donner une masse au photon et dire que l'énergie sous toutes les formes possibles pèse...

l'énergie de liaison interne d'un système est une grandeur qui peut être proprement définie. C'est-à-dire de manière à être indépendante de l'observateur. En ce sens, elle a pour moi une véritable "existence physique".

Je comprends,toutefois en acceptant l'idée de masse pesante/inerte pour toutes les formes d'énergie on facilite tout de suite les dérivations standards du redshift des photons dans un champ de gravitation et leur déviation par un astre.
Einstein l'a aussi utilisé dans sa tentative de violation des inégalités de Heisenberg.
La vitesse d'un objets est aussi dépendante d'un observateur que sa masse relativiste,donc pourquoi qualifier la seconde de pas véritablement 'physique' ? .
Enfin,bon c'est pas trés grave tout cela.

[Rincevent]

en acceptant l'idée de masse pesante/inerte pour toutes les formes d'énergie on facilite tout de suite les dérivations standards du redshift des photons dans un champ de gravitation et leur déviation par un astre.

justement : il me paraît mieux de dire que c'est l'inertie qui intervient dans ça et l'énergie, mais de réserver le terme "masse" pour le scalaire...

Einstein l'a aussi utilisé dans sa tentative de violation des inégalités de Heisenberg.

perso, je les préfère écrites avec l'impulsion plutôt que la vitesse...

et sans aller jusqu'à diminuer le mérite d'Einstein vis-à-vis de la relativité, faut pas non plus oublier qu'il a quand même commencé par repousser la formulation de Minkowski de la relativité restreinte... tout ça pour dire : ses paroles ne sont pas évangiles, même au sujet de la relativité...

La vitesse d'un objets est aussi dépendante d'un observateur que sa masse relativiste,donc pourquoi qualifier la seconde de pas véritablement 'physique' ? .

c'est la variation de la seconde que je qualifie de pas physique... la vitesse est une grandeur uniquement relative. Alors que la masse au repos est censée être un invariant, d'où le subtil mélange dont je parlais plus haut...

m'enfin, tu as raison, c'est un peu du capilotractage... à ceci près que la notion de masse qui varie amène plein de confusions dans l'esprit des gens pas encore à l'aise avec la relativité...

[mtheory]

justement : il me paraît mieux de dire que c'est l'inertie qui intervient dans ça et l'énergie, mais de réserver le terme "masse" pour le scalaire...

Quelles différences entre masse et inertie?

perso, je les préfère écrites avec l'impulsion plutôt que la vitesse...

EUh,je parlais de l'argument de la boite à photons avec la quatrième inégalité de H,celle sur l'énergie.

et sans aller jusqu'à diminuer le mérite d'Einstein vis-à-vis de la relativité, faut pas non plus oublier qu'il a quand même commencé par repousser la formulation de Minkowski de la relativité restreinte... tout ça pour dire : ses paroles ne sont pas évangiles, même au sujet de la relativité...

Entièrement d'accord

m'enfin, tu as raison, c'est un peu du capilotractage... à ceci près que la notion de masse qui varie amène plein de confusions dans l'esprit des gens pas encore à l'aise avec la relativité...

Oui ,mais alors pourquoi ,comme l'a fait Okun, 'partir en guerre' pour son élimination chez les professionnels qui, à se niveau, ne devraient pas avoir de confusions sur le sujet?

[mtheory]

Pour que tout le monde puisse décider par lui même je donne les références suivantes.

http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0111/0111134.pdf

http://math.ucr.edu/home/baez/physic...y/SR/mass.html

[Rincevent]

Quelles différences entre masse et inertie?

la masse est juste un type particulier d'énergie. L'inertie est une propriété de l'énergie...

EUh,je parlais de l'argument de la boite à photons avec la quatrième inégalité de H,celle sur l'énergie.

arf... autant pour moi

je voyais pas de quel truc précis tu parlais... je dirais que l'emploi du mot "masse" dans ce cas était un "abus de langage dénotant une propension quasi-maladive à ne pas vouloir définitivement quitter le cadre de pensée newtonien"...

Oui ,mais alors pourquoi ,comme l'a fait Okun, 'partir en guerre' pour son élimination chez les professionnels qui, à ce niveau, ne devraient pas avoir de confusions sur le sujet?

je nie toute responsabilité dans cette affaire...

pour moi, chacun fait ce qu'il veut. Mais reste que je trouve que parler de "masse variable" aux "non-professionnels", c'est pas super sympa... (au risque de me répéter )

[Rincevent]

euh....

ton premier lien appelle "masse" la masse invariante (je cite : "photon : m = 0"), et ton deuxième lien :

"Although the idea of relativistic mass is not wrong, it often leads to confusion, and is less useful in advanced applications such as quantum field theory and general relativity."

merci de l'aide...

[mtheory]

euh....

ton premier lien appelle "masse" la masse invariante (je cite : "photon : m = 0"), et ton deuxième lien :

"Although the idea of relativistic mass is not wrong, it often leads to confusion, and is less useful in advanced applications such as quantum field theory and general relativity."

merci de l'aide...

Je sais, il ne m'est pas vraiment farovable mais:
-et alors?, il donne des précisions sur le débat pour tout ceux qui nous lisent d'où ma décision consciente (et impartiale) de le signaler.
-quand on le lit(2) on voit que ni Feynman ni Hawking ni Rindler n'avaient de problèmes avec son emploi et qu'Einstein changeait d'avis sur le sujet.

[Rincevent]

-quand on le lit(2) on voit que ni Feynman ni Hawking ni Rindler n'avaient de problèmes avec son emploi et qu'Einstein changeait d'avis sur le sujet.

échec et pat ?

[mtheory]

échec et pat ?

Si ça peut te faire plaisir

Oui,mais tout comme toi je ne changerai pas d'avis