relativité de Galilée et expérience de Michelson-Morley

[invite4251c47f]

J'ai vu un fil d'un certain ZOZO là dessus et j'avoue que les réponses apportées ne m'ont pas convaincu.

Imaginons une boite en plein espace et en mouvement uniforme rectiligne. Sauf erreur il n'existe pas d'expériences internes au référentiel qui permettent de savoir la vitesse de ce référentiel. Alors que signifie qu'on veuille connaitre la vitesse de la Terre dans l'espace dans l'expérience de Michelson ?

Les réponses données consistaient à dire qu'on mesurait la vitesse relative du vent d'éther et de l'interféromètre, mais je suis comme ZOZO, comment peut-on connaître une vitesse même relative quand on ne connait ni la vitesse de l'un (l'interféromètre) ni celle de l'autre (l'éther) ? dès lors la vitesse de la terre ne peut être que celle qu'on a trouvé : ZERO
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[Olorin]

Salut à toi !

L 'experience que tu cites est décisive pour la physique de notre temps : elle marque le début d'une nouvelle ère et la fin des idées dominantes du 19eme siècle .

Dans l' expérience de Michelson on cherche dans un premier temps a mettre en évidence l ' existence de l' Ether , milieu hypothétique de propagation pour la lumière ( phénomene ondulatoire ) . L ' existence théorique de ce milieu a été partagé par de nombreux physiciens : Newton , Faraday , Maxwell , Fresnel , Michelson et j'en passe la liste serait longue ......En realité , les équations de l 'électromagnetisme présentent de troublantes analogies avec la mécanique des fluides , d' où l ' idée de les associées à un milieu doué de proprietés physiques telle une densité , une compressibilité
une équation d'état et pourquoi pas des constituants .

Michelson monte donc son experience dans l'espoir de démontrer l'existence de l'Ether : il utilise un interférometre inventé par lui-même qui permet de dedoubler un faisceau lumineux suivant 2 direction perpendiculaire et de detecter une difference de marche
( si il y en a ) des rayons : il y a alors intérference.
Les hypotheses de travail de l' experience incluent la considération suivante : l' Ether est un réferentiel absolu d'espace et de temps .
La Terre se deplace dans l 'Ether donc un rayon se deplaçant dans le sens de translation de la Terre est entrainé négativement et met plus de temps pour parcourir une même distance sur un bras de l'interférometre qu'un rayon se baladant en sens contraire , on doit alors detecter des interferences que l'on peut mesurer , car on connait la vitesse de la Terre .
Mais voila , on observe ...... rien , où en tout cas un résultat négatif par rapport à ce qu ' on prevoyait.
Ce résultat négatif sera le point de départ de la théorie de la relativité d ' Einstein .

[chaverondier]

Les réponses données consistaient à dire qu'on mesurait la vitesse relative du vent d'éther et de l'interféromètre. Comment peut-on connaître une vitesse même relative quand on ne connait ni la vitesse de l'un (l'interféromètre) ni celle de l'autre (l'éther) ? dès lors la vitesse de la terre ne peut être que celle qu'on a trouvé : ZERO

Il suffit d'imaginer que l'on est sur un bateau qui avance à une vitesse v sur l'eau. Je mesure le temps que met une onde à faire l'aller-retour entre l'arrière et l'avant du bateau. Si c est la célérité des ondes de surface et L la longueur du bateau, alors le temps que met une onde de surface à faire l'aller retour du bateau vaut T = L/(c-v)+ L/(c+v) au lieu de la période T0 = 2L/c correspondant au cas où le bateau est au repos. D'où T = T0/(1-v^2/c^2).

De même, si on mesure le temps mis par une onde pour faire un aller retour dans le sens transversal sur une longueur L aussi on trouve T' = T0/(1-v^2/c^2) (l'onde fait des zig zag. Un calcul utilisant Pythagore dans un triangle rectangle dont l'hypothénuse est cT'/2, le côté opposé vT'/2 et le côté adjacent [(cT')^2 - (vT')^2]^(1/2) = L permet d'obtenir ce résultat)

On n'a pas trouvé ce résultat. L'interféromètre de Morley Michelson n'a pas une longueur invariante comme le bateau. Le bateau ne se contracte pas lui, quand on le met en mouvement. La Relativité Galiléenne, dans laquelle les objets sont censés avoir une longueur indépendante de leur vitesse de déplacement et les horloges avoir une période indépendante elle aussi de leur vitesse de déplacement a donc été mise en défaut par le résultat de l'expérience de Morley Michelson.

Bernard Chaverondier

[invite4251c47f]

Votre explication est bien belle mais elle suppose que l'éther lui même est immobile, ce qui n'est pas prouvé (exemple : precession de lensthirring ou entrainement des référentiels) sinon, si l'expérimentateur bouge et l'éther aussi vous avez 2 inconnues pour une seule équation, et quelque soit votre ingénuosité vous n'en sortez pas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Makalu]

Bonsoir,

Je te conseille d'aller lire le dossier de futura science sur la relativité...

[chaverondier]

Votre explication est bien belle mais elle suppose que l'éther lui même est immobile.

Immobile par rapport à quoi ?

Bernard Chaverondier

[invite4251c47f]

Immobile par rapport à quoi ?

Bernard Chaverondier

Immobile par rapport à un référentiel encore plus fondamentale que l'éther je suppose. (celui de Newton).

[invitec0db7643]

Immobile par rapport à un référentiel encore plus fondamentale que l'éther je suppose. (celui de Newton).

Immobile par rapport à un référentiel où toutes les horloges immobiles par rapport à lui indiquent simultanément la même heure, quelles que soient leurs positions au sein de ce référentiel.
En effet, quelle que soit la vitesse du référentiel dans lequel se trouve un observateur, celui ci peut considérer que toutes les horloges de son référentiel indiquent simultanément la même heure, mais ceci n'est physiquement vrai que dans un seul référentiel. Le seul problème est que les méthodes classiques basées sur des mesures de temps et de distance ne peuvent permettre de déterminer ce référentiel. En est il de même en utilisant des expériences quantiques basées sur le phénomène EPR? L'avenir nous le dira.

[invitea3fc981a]

Je dis peut-être une bêtise, mais la notion d'ether n'est-elle pas associée à celle de référentiel absolu ? L'éther serait ainsi considéré comme absolument immobile, et la lumière se déplacerait à c dans ce référentiel. Le but de l'expérience de Michelson & Morley était justement de déterminer que la vitesse de la lumière est différente dans le référentiel terrestre (par l'addition galiléenne des vitesses : v = v₁+v₂). Mais le résultat obtenu n'était pas celui attendu, ce qui a confirmé que la lumière se déplace bien à la même vitesse quelle que soit le référentiel dans lequel on se place, d'où abandon de l'éther et de la composition galiléenne des vitesses (remplacée par la composition relativiste des vitesses).

Ce n'est pas comme ça que ça s'est passé en gros ? :confused:

[Makalu]

Bonjour,

Les équations de Maxwell qui déterminent la propagation de la lumière ne sont pas invariantes dans des changements de référentiels galiléen. Or ces équations décrivent pourtant très bien les phénomènes optiques et électromagnétiques! Dans la théorie newtonienne, cela veut dire que les équations de Maxwell ne sont valables dans un référentiel bien particulier (si on change de référentiel les équations changent aussi!). Ce référentiel a été nommé ether et a été identifié comme étant le support de vibrations des ondes lumineuses. Comme la vitesse de la lumière est toujours égale à la même valeur, les scientifiques en ont conclu que l'ether ne devait être en mouvement avec aucun autre référentiel, donc que l'éther est "immobile". Newton avait justement postulé l'existence d'un tel référentiel "absolu" qui se trouvait ainsi matérialisé par cet ether...

[invitea3fc981a]

Heu Makalu ça c'est l'histoire de la fin du XIXe siècle... Car justement, Einstein a ensuite fait confiance aux équations de Maxwell en les considérant comme valables dans tous les référentiels (d'où l'invariance de la vitesse de la lumière), et partant de ce postulat de base a établi sa nouvelle théorie de la relativité...

L'éther, le référentiel absolu, sont ainsi devenus contradictoires avec la théorie de la relativité d'Einstein qui apportait de bien meilleurs résultats, ils ont donc été abandonnés.


Ne s'est-ce pas passé comme ça, ou je vis dans un autre monde ? :confused:

[invitec0db7643]

Je dis peut-être une bêtise, mais la notion d'ether n'est-elle pas associée à celle de référentiel absolu ? L'éther serait ainsi considéré comme absolument immobile, et la lumière se déplacerait à c dans ce référentiel. Le but de l'expérience de Michelson & Morley était justement de déterminer que la vitesse de la lumière est différente dans le référentiel terrestre (par l'addition galiléenne des vitesses : v = v₁+v₂). Mais le résultat obtenu n'était pas celui attendu, ce qui a confirmé que la lumière se déplace bien à la même vitesse quelle que soit le référentiel dans lequel on se place, d'où abandon de l'éther et de la composition galiléenne des vitesses (remplacée par la composition relativiste des vitesses).

Ce n'est pas comme ça que ça s'est passé en gros ? :confused:

Pour bien comprendre les observations liées à la relativité restreinte, il faut faire la différence entre ce qui est et ce que l’on perçoit. Je sais bien que ce n’est pas du domaine de la physique, qui ne s’intéresse qu’aux résultats des expériences et de leurs reproductibilités, mais c’est le seul moyen de bien appréhender ce qu’il se passe.
Michelson et Morley s’attendaient effectivement à observer des franges d’interférence permettant de déterminer la vitesse absolue de leur interféromètre c'est-à-dire de la terre à laquelle il était lié, car ils ne pouvaient connaître les phénomènes de contraction des longueurs et de dilatation du temps subi par les objets en mouvement.
Pour aborder ce qui se passe, et en raison de la difficulté d’écrire les équations sur ce site, on va prendre un exemple numérique.
On va considérer deux référentiels l’un fixe (toutes les horloges y indiquent simultanément la même heure) et l’autre se déplaçant à la vitesse V de 180 000 Km/s (les horloges y indiquent simultanément en fonction de leurs position un décalage dT = -VX/C^2, c'est-à-dire de 2 milliardième de secondes par mètre le long de l’axe des X)
Dans chacun de ces référentiels se trouve une règle fixe (par rapport au référentiel considéré) graduée de 0 à 2,4 m.
Aux extrémités de chaque règle se trouve d’un coté une source lumineuse et une horloge, et de l’autre un miroir et une autre horloge. On se propose de mesurer le temps que met la lumière à parcourir chacune des règles.
Dans le référentiel fixe. La règle fixe est parcourue par la lumière à une vitesse par rapport à elle de C. Elle mesure 2,4 m, elle sera donc parcourue dans les deux sens en 1,6 milliardièmes de seconde, c'est-à-dire 0,8 à l’aller et 0,8 au retour. Jusque là, rien de surprenant.
Pour la règle mobile, maintenant. A cette vitesse, la règle s’est contractée et ne mesure plus que 1,92 m. La lumière, à l’aller se déplace par rapport à elle à la vitesse C-V, c'est-à-dire 120 000 Km/s. Les 1,92 m seront donc parcourus en 1,6 milliardièmes de seconde. Ces 1,6 milliardièmes de seconde seront mesuré égale à 1,28 milliardième de seconde par les horloges du référentiel fixe en raison de la dilatation du temps qu'elles subissent. Mais puisque ce référentiel est en mouvement et que les différentes horloges sont décalées de 2 milliardièmes de seconde par mètre ce qui pour 2,4 mètres correspond à 0,48 milliardièmes de seconde, il faudra donc retrancher à 1,28 milliardièmes de secondes les 0,48. On obtient donc 1,28 – 0,48 = 0,8 c'est-à-dire le temps qu’on avait trouvé lorsqu’on avait mesuré dans le référentiel fixe le temps de parcours le long de la règle fixe.
Pour le retour le long de la règle mobile, la lumière se déplace par rapport à elle à la vitesse de V+C, c'est-à-dire de 480 000 Km/s. Les 1,92 m seront donc parcourus par la lumière en 0,4 milliardièmes de seconde ce qui mesuré dans le référentiel mobile représente 0,32 milliardièmes de seconde en raison de la dilatation du temps. On ajoute à ce temps les 0,48 milliardièmes de seconde correspondant au décalage entre l’horloge d’arrivée et celle de départ et on obtient un temps de 0,32 + 0,48 = 0,8 milliardième de seconde soit là aussi le temps trouvé lorsqu’on a mesuré le temps de parcours de la lumière le long de la règle fixe dans le référentiel fixe.
Ainsi, alors que le temps de parcours et physiquement le même à l’aller et au retour le long de la règle fixe dans le référentiel fixe, il n’est plus physiquement le même à l’aller et au retour le long de la règle mobile dans le référentiel mobile. 1,28 milliardième de seconde à l’aller et 0,32 au retour. Toutefois en raison du décalage dT = -VX/C^2 des horloges, on mesurera dans les deux cas 0,8 milliardièmes de seconde et on en conclura que le temps de parcours est observationnellement le même à l’aller et au retour et égal au temps mesuré le long de la règle fixe dans le référentiel fixe. Ceci quelle que soit la vitesse V du référentiel, et quelle que soit l’orientation de la règle par rapport au déplacement.
Ainsi, bien que la lumière se déplace par rapport à la règle mobile à la vitesse C-V à l'aller et C+V au retour, les observateurs du référentiel mobile mesureront dans les deux cas qu'elle se déplace à la vitesse C.

[invitec0db7643]

L'éther, le référentiel absolu, sont ainsi devenus contradictoires avec la théorie de la relativité d'Einstein qui apportait de bien meilleurs résultats, ils ont donc été abandonnés.

L'Ether n'était pas en contradiction avec la théorie de la relativité restreinte, mais juste inutile. Et puisqu'Einstein cherchait la théorie la plus simple possible, il a supprimé toutes les hypothèses inutiles, dont celle de l'Ether.

[chaverondier]

L'éther, le référentiel absolu, sont ainsi devenus contradictoires avec la théorie de la relativité d'Einstein qui apportait de bien meilleurs résultats, ils ont donc été abandonnés.

Ce n'est pas avec la Relativité Restreinte que l'éther était incompatible, mais avec la relativité de Galilée. En effet, l'éther autorise la propagation d'interactions à vitesse finie indépendante de leur source comme les interactions électromagnétiques par exemple. Au contraire, les seules interactions se propageant à vitesse indépendante de leur source compatibles avec la relativité de Galilée sont les interactions se propageant à vitesse infinie (les actions instantanées à distance). Bref, l'hypothèse de l'éther exigeait la réfutation de la relativité de Galilée et l'expérience de Morley Michelson a apporté la confirmation de cette réfutation.

Benard Chaverondier

[invite3f2dff78]

Citation:

Posté par Konrad

L'éther, le référentiel absolu, sont ainsi devenus contradictoires avec la théorie de la relativité d'Einstein qui apportait de bien meilleurs résultats, ils ont donc été abandonnés.

L'Ether n'était pas en contradiction avec la théorie de la relativité restreinte, mais juste inutile. Et puisqu'Einstein cherchait la théorie la plus simple possible, il a supprimé toutes les hypothèses inutiles, dont celle de l'Ether..

Salut,

La logique nous fait dire que les vitesses s’ajoutent ou se retranchent proportionnellement au mouvement relatif de l’observateur par rapport à la vitesse de la perturbation qui est ici la lumière. On sait que la lumière est un phénomène ondulatoire qui « déplace » l’énergie sans déplacer la matière. Donc, l’observateur qui se déplace à l’intérieur d’un champ d’onde ne modifie aucunes des caractéristiques de celle-ci, les seules variations mesurables sont la différentiation de l’énergie originale de l’onde avec l’énergie "captée" par l’observateur. Cette valeur d’énergie, retranchée ou ajoutée à celle de l’onde, a la valeur absolue de la vitesse de mouvement de l’observateur par rapport au référentiel de l'onde. Or dans l’expérience de Michelson et Morley les miroirs de l'interféromètre sont dans un même référentiel, immobiles les un par rapport aux autres. Il semble donc qu’il soit, dans ses conditions, normal de n’avoir constater aucune variation de phase et don de vitesse de l’onde. Cependant, cette expérience semblerait être aussi en contradiction avec la théorie qui prévoie le rétrécissement des longueurs lorsqu’il y a déplacement. En effet, l’un des bras de l'interféromètre qui porte l’un des miroirs étant parallèle à la direction de la vitesse (non négligeable) de la rotation de la terre, aurait du subir les effets (certes infimes) dut aux « rétrécissements spatio-temporels » cela ne semble pas avoir été le cas. Mais je me trompe sûrement.

[chaverondier]

Dans l’expérience de Michelson et Morley, l’un des bras de l'interféromètre qui porte l’un des miroirs étant parallèle à la direction de la vitesse (non négligeable) de la rotation de la terre

ou plutôt à la vitesse de 370 km/s par rapport au Fond de Rayonnement Cosmique (si on considère le FRC comme un référentiel d'immobilité)

aurait du subir les effets (certes infimes) dus aux « rétrécissements spatio-temporels »

A la contraction de Lorentz en fait.

Cela ne semble pas avoir été le cas

Cela devait être le cas pour expliquer les résultats d'observation mais, à cette époque, prêter un caractère objectif à la contraction de Lorentz semblait absurde car on ne connaissait pas le caractère d'onde quantique stationnaire de la matière. Suite à la validation du principe de relativité par l’expérience de Morley-Michelson, supposer qu'il n'existait pas de milieu de propagation des ondes était possible car le principe de relativité rendait inobservable la vitesse de l’observateur par rapport à ce milieu. Supposer l’inexistence d’un milieu de propagation des ondes n’était pas nécessaire mais permettait d'éluder la question de l'interprétation de la contraction de Lorentz en lui faisant perdre tout caractère objectif (du moins tant que l'on s'intéresse à des mouvements de translation à vitesse constante, mais on n’en était pas encore à se poser des questions sur les effets relativistes de la rotation en terme de contraction de Lorentz). On pouvait dès lors interpréter la contraction de Lorentz comme une sorte d'illusion d'optique découlant du caractère de rotation hyperbolique de la transformation de Lorentz, un peu comme une tige de longueur L0 devient plus courte (longueur L0 cos (alpha)) aux yeux d'un observateur vis à vis duquel elle tourne d'un angle alpha (autour d'un axe perpendiculaire à cette tige). Toutefois, il est à noter que le caractère réciproque de la contraction de Lorentz ne marche pas en rotation. Le caractère objectif de la contraction de Lorentz ne peut pas être éliminé par une astuce interprétative dans ce cas (cf http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/disque.htm ).

Bernard Chaverondier

[invite3f2dff78]

Cela devait être le cas pour expliquer les résultats d'observation

À quels résultats fais-tu allusion ?

Suite à la validation du principe de relativité par l’expérience de Morley-Michelson, supposer qu'il n'existait pas de milieu de propagation des ondes était possible car le principe de relativité rendait inobservable la vitesse de l’observateur par rapport à ce milieu

D’après Einstein, le principe de la relativité n’est pas antinomique avec un éther. Que le principe de relativité le rende inobservable n’est pas la preuve de sont inexistence. Morley-Michelson lors de leur expérience sont partis de l’a priori suivant lequel l’éther devait être une entité indépendante des forces de la matière, ils supposèrent donc que celui-ci avait un « vent » le vent d’éther. L’expérience n’ayant pas détecté de « vent d’éther », donc exit l’éther. (On peut remarquer que l’a priori de Morley-Michelson est peut conforme avec la rigueur d’une démarche scientifique) Cependant, si cette expérience « satisfait » au principe de Lorentz, elle n’exclue absolument pas l’éther. Celui-ci sous quelle forme que ce soit, est sûrement l’élément principal qui compose l’univers. D’ailleurs, certaines expériences attribuent une masse-énergie aux photons qui « sont » probablement l’une des composantes de l’éther- univers, les valeurs obtenues sont de :

6x10-16 eV ; relever par la sonde Charge Composition.
7x10-17 eV ; Roderic Lakes, sur balance de Cavendish. (cf masse photon)

Ces valeurs sont à comparer avec celle que je donnai dans le débat « La masse du photon 7_372e-51 Kg » ( cf ici ) et dont l’énergie de masse est égale à : 4,136x10-15 eV Cette valeur d’énergie de masse, entre dans une fourchette conforme avec les valeurs qui ont été relevées.

[invitec0db7643]

Salut,

Cependant, cette expérience semblerait être aussi en contradiction avec la théorie qui prévoie le rétrécissement des longueurs lorsqu’il y a déplacement. En effet, l’un des bras de l'interféromètre qui porte l’un des miroirs étant parallèle à la direction de la vitesse (non négligeable) de la rotation de la terre, aurait du subir les effets (certes infimes) dut aux « rétrécissements spatio-temporels » cela ne semble pas avoir été le cas. Mais je me trompe sûrement.

Si le référentiel de l’interféromètre se déplace à la vitesse V par rapport à celui de l’Ether, la vitesse de la lumière par rapport au bras perpendiculaire au déplacement sera : (C^2 – V^2)^1/2 et sa vitesse par rapport au bras parallèle au déplacement sera C-V à l’aller et C+V au retour. Or, le temps de parcours aller retour de la lumière doit être le même aussi bien le long du bras perpendiculaire que le long du bras parallèle au déplacement. Ceci impose que l’interféromètre se contracte dans le sens du déplacement. C’est parce que Michelson et Morley ne pouvaient avoir connaissance de cette contraction qu’ils espéraient pouvoir mesurer la vitesse absolue de l’interféromètre. Ainsi, non seulement expérience n’est pas en contradiction avec la contraction des longueurs, mais suffit à déterminer les équations qui régissent cette contraction. A vrai dire, cette expérience associée aux observations de de Sitter qui montre que la vitesse de la lumière est indépendante de la vitesse de la source suffit pour déterminer toutes les équations de la relativité restreinte, à savoir, dans l’ordre, dilatation du temps, contractions des longueurs, effet Doopler relativiste, équations de Lorentz, loi de composition des vitesses, etc.
Le seul problème, c'est que la règle posée le long de n'importe quel bras de l'interféromètre subira la même contraction que lui, et sa contraction ne sera donc pas mesurable par l'observateur du référentiel de l'interféromètre.

[invitec0db7643]

À quels résultats fais-tu allusion ?
Cependant, si cette expérience « satisfait » au principe de Lorentz, elle n’exclue absolument pas l’éther.

Non seulement elle ne contredit pas l'Ether, mais la symétrie des équations de Lorentz est beaucoup plus facile à se représenter si on conserve la notion d'Ether. La facilité de représentation n'implique pas l'existence de l'Ether, mais est à mon sens un argument suffisant pour ne pas l'enterrer sans preuve.

[invite3f2dff78]

A vrai dire, cette expérience associée aux observations de de Sitter qui montre que la vitesse de la lumière est indépendante de la vitesse de la source suffit pour déterminer toutes les équations de la relativité restreinte, à savoir, dans l’ordre, dilatation du temps, contractions des longueurs, effet Doopler relativiste, équations de Lorentz, loi de composition des vitesses, etc.

Ce n’est à vrai dire pas une vitesse, car si tel était le cas, il y aurait déplacement de matière or nous savons que l’onde est une vibration du milieu où elle se propage dont la célérité dans ce milieu ne dépend que des caractéristiques des éléments qui le compose ce milieu. Sil en était autrement, la célérité serait alors une vitesse, qui dit vitesse dit forces d’inerties. C’est pourquoi résonner en termes de vitesse pour désigner la progression d’une onde, peut prêter à confusion. L’onde se propage sans la moindre contrainte inertielle, et donc les conséquences sont le transport, sans la moindre dépense de l’énergie.

Alors existe t’il un quelconque « rétrécissement » d’une règle ou de l’espace ? Un « étirement » du temps ? Certaines formules mathématiques pourraient le laisser supposer mais aucune expérience ne peut le démontrer. Si j’observe un observateur à l’intérieur d’un champ d’onde, j’imagine parfaitement son déplacement à l’intérieur d’un ensemble composé des « vagues » tridimensionnelles d’ondes progressives ( un peux comme les dunes de sable sahariennes que l’on imagine mobiles) et dont les distances spatiaux-temporelles qui séparent deux crêtes peuvent être allongées ou raccourcies, par rapport au différentiel de l’observateur, et cela par les simples mouvements de ce dernier. Les modifications spatiaux-temporelles ne concernent que le temps et l’espace « vécut », entre deux crêtes, par l’observateur. Le milieu n’a évidemment subit aucune modification d’espace ou de temps, tout au plus il a perdu une infime fraction de sont énergie qui est égale à celle prélevée dans le système par l’observateur.

[invitec0db7643]

Ce n’est à vrai dire pas une vitesse

C est la distance parcourue par un signal lumineux en un certain temps. Ces relevées de distances et de temps étant fait par des règles et des horloges fixes dans le référentiel où sont faites les mesures.

Alors existe t’il un quelconque « rétrécissement » d’une règle ou de l’espace ? Un « étirement » du temps ? Certaines formules mathématiques pourraient le laisser supposer mais aucune expérience ne peut le démontrer.

Un objet se déplaçant dans un référentiel sera mesuré contracté par les règles fixes dans ce référentiel. En revanche, les règles fixes par rapport à l'objet subissant la même contraction que lui ne pourront la mesurer. Il en est de même pour le temps (dilatation).
Ce que l’on ne peut savoir pour l’instant, c’est si cette contraction (dilatation) est réelle ou observationelle. Pour cela, il faudrait connaitre l’état de simultanéité des horloges c'est-à-dire le dT séparant l’heure indiquée à un instant donné par deux horloges séparées l'une de l'autre d'une distance X. Aucune expérience classique ne peut le déterminer, en revanche, rien ne dit pour l’instant que ce ne sera pas possible grâce à des expériences quantiques.

Le milieu n’a évidemment subit aucune modification d’espace ou de temps,.

Le milieu fixe par rapport à l’Ether ne subit aucune modification, en revanche, tous les référentiels en mouvement par rapport à celui-ci subissent les modifications dues à leurs déplacements

[invitea29d1598]

Ce que l’on ne peut savoir pour l’instant, c’est si cette contraction (dilatation) est réelle ou observationelle. Pour cela, il faudrait connaitre l’état de simultanéité des horloges c'est-à-dire le dT séparant l’heure indiquée à un instant donné par deux horloges séparées l'une de l'autre d'une distance X. Aucune expérience classique ne peut le déterminer, en revanche, rien ne dit pour l’instant que ce ne sera pas possible grâce à des expériences quantiques.

euh, tu veux dire quoi?

[chaverondier]

Un objet se déplaçant dans un référentiel sera mesuré contracté par les règles fixes dans ce référentiel. En revanche, les règles fixes par rapport à l'objet subissant la même contraction que lui ne pourront la mesurer. Il en est de même pour le temps (dilatation).

C’est que l'on exprime en disant que longueurs des règles et périodes des horloges sont seulement covariantes vis à vis des actions du groupe de Poincaré (ie, ces effets sont inobservables quand les règles et horloges sont mises en mouvement comme l'observateur). Par contre, en Relativité Restreinte, les règles subissent la contraction de Lorentz et la période des horloges subit la dilatation de Lorentz quand seules les règles et les horloges sont mises en mouvement et pas l'observateur.

Contrairement à la Relativité Galiléenne, il n'y a donc pas invariance des longueurs des règles et des périodes d'horloge sous l'action des boosts (mises en mouvement de translation à vitesse à uniforme)

Ce que l’on ne peut savoir pour l’instant, c’est si cette contraction (dilatation) est réelle ou observationelle. Pour cela, il faudrait connaître l’état de simultanéité des horloges c'est-à-dire le dT séparant l’heure indiquée à un instant donné par deux horloges séparées l'une de l'autre d'une distance X. Aucune expérience classique ne peut le déterminer, en revanche, rien ne dit pour l’instant que ce ne sera pas possible grâce à des expériences quantiques.

Bref, la question qui se pose est la suivante : existe-t-il une simultanéité quantique objective (une simultanéité quantique, entre horloges distantes, qui soit indépendante du mouvement de l'observateur) ? Où encore, doit-on considérer que pour mériter le titre de simultanéité objective, une information transmise instantanément d'un point à un autre doive impérativement être "choisie par un opérateur humain" (comme dans un fax ou un e-mail où l’on transmet une information que l’on a choisie) et non être le résultat "d’un tir à pile ou face", le résultat aléatoirement choisi obtenu étant instantanément transmis ?

Doit-on admettre au contraire (ce que j'ai tendance à croire) que c'est là une interprétation anthropomorphique de la notion d'information ? Ne devrait-on pas considérer la violation des inégalités de Bell dans l'expérience d'Alain Aspect comme une preuve que le résultat de la mesure de polarisation du photon "local" par le polariseur "local" est instantanément transmise au photon "jumeau" en le contraignant à choisir instantanément la direction de polarisation perpendiculaire à l’axe du polariseur "local" si, par exemple, le photon "local" choisit (sans consulter l’opérateur humain) de franchir le polariseur "local". Voilà qui me semble bien transmettre instantanément une information de perpendicularité entre les deux points éloignés occupés par les deux photons (même si l'opérateur humain ne peut pas, quant-à lui, récupérer cette information instantanément).

Selon cette interprétation un peu plus large (moins anthropomorphique) de la notion d'information, il y a bien une simultanéité quantique objective et les référentiels inertiels immobiles (par rapport au milieu de propagation des ondes quantiques) sont ceux où des événements simultanés au sens de la simultanéité relativiste se produisent aussi en même temps au sens de la simultanéité quantique objective.

Bernard Chaverondier

[invitec0db7643]

euh, tu veux dire quoi?

Ce que je veux dire c'est que quel que soit le référentiel considéré, pour pouvoir mesurer une vitesse constante pour la lumière et satisfaire aux équations de Lorentz, les horloges fixes au sein de ce référentiel doivent avoir à un instant donné un décalage dT = -VX/C^2 (V représente la vitesse du référentiel et X la distance séparant les deux horloges considérées mesurée dans le référentiel considéré suivant la direction du déplacement.
Pour calculer une vitesse, on mesure la distance parcourue (à l’aide de règles fixes dans le référentiel) et on la divise par la différence entre l’heure indiquée par l’horloge d’arrivée à l’instant d’arrivée et l’heure indiquée par l’horloge du départ à l’instant du départ (les horloges sont fixes dans le référentiel). C’est le décalage dT additionné à cette différence qui permettra dans tous les cas de trouver une vitesse de la lumière égale à C.
Ce décalage dT, s’il est nécessaire pour pouvoir mesurer une vitesse constante pour la lumière quelle que soit la vitesse du référentiel ne peut être déterminé par les observateurs de ce référentiel en utilisant les techniques classiques, à savoir des mesures faites par les règles et les horloges du référentiel considéré. En effet, quelle que soit la vitesse du référentiel, un signal lumineux allant d’une horloge à l’autre le fera à la vitesse mesurée égale à C (par les règles et les horloges fixes du référentiel considéré), et si on déplace une montre d’une horloge à l’autre, alors si la montre est synchronisée avec l’horloge du départ, une fois que l’on aura tenu compte de la dilatation du temps subit par la montre au cours de son déplacement au sein du référentiel, on trouvera l’heure indiqué par l’horloge d’arrivée.
Ainsi, on n’aura aucun moyen de connaître la valeur du dT en faisant des expériences classiques au sein du référentiel considéré.
Toutefois, mais je ne m’avancerais pas trop, il semblerait que la mécanique quantique accepte les "actions instantanés" auquel cas il serait peut être possible d’imaginer une expérience permettant de déterminer ce dT, et donc connaissant X et C, de déterminer V.
Tu trouveras un exemple numérique dans le message n°12 de ce fil illustrant comment grâce à ce décalage dT on mesure une vitesse de la lumière égale à C quelle que soit la vitesse du référentiel. Les exemples sont fait avec V = 0 et V = 3/5 C

[invitea29d1598]

Ce que je veux dire c'est que quel que soit le référentiel considéré, pour pouvoir mesurer une vitesse constante pour la lumière et satisfaire aux équations de Lorentz, les horloges fixes au sein de ce référentiel doivent avoir à un instant donné un décalage dT = -VX/C^2

ce "décalage" n'est pas un truc réellement important : pour pouvoir travailler "dans un référentiel donné", tu dois tout d'abord synchroniser les horloges et tu n'as pas besoin pour cela de déplacer une montre comme tu le dis.

C’est le décalage dT additionné à cette différence qui permettra dans tous les cas de trouver une vitesse de la lumière égale à C.

puisque tu commences par synchroniser les horloges, ce décalage n'existe pas. As-tu déjà lu la procédure de synchronisation qu'Einstein avait proposée dès ses premiers articles afin de remettre en cause la notion de simultanéité absolue?

[invitec0db7643]

Bref, la question qui se pose est la suivante : existe-t-il une simultanéité quantique objective (une simultanéité quantique, entre horloges distantes, qui soit indépendante du mouvement de l'observateur) ?

Il me semble qu’il existe effectivement une simultanéité objective indépendante des observateurs mais qui n’est pas détectable par les techniques classiques. Le sera-t-elle par les techniques quantique, je n’en sais rien ne maîtrisant pas la mécanique quantique. Toutefois, je ne serais pas étonné qu’en modifiant légèrement les protocoles d’expérience de téléportation quantique on soit à même de déterminer cette simultanéité qui nous permettrait de déduire la vitesse absolue de la terre dans l’univers.

Ne devrait-on pas considérer la violation des inégalités de Bell dans l'expérience d'Alain Aspect comme une preuve que le résultat de la mesure de polarisation du photon "local" par le polariseur "local" est instantanément transmise au photon "jumeau" en le contraignant à choisir instantanément la direction de polarisation perpendiculaire à l’axe du polariseur "local" si, par exemple, le photon "local" choisit (sans consulter l’opérateur humain) de franchir le polariseur "local". Voilà qui me semble bien transmettre instantanément une information de perpendicularité entre les deux points éloignés occupés par les deux photons (même si l'opérateur humain ne peut pas, quant à lui, récupérer cette information instantanément).

La question que je me pose est : Est-ce que la polarisation du photon dure dans le temps. Supposons qu’on ait une « grille » laissant passer un photon uniquement s’il est polarisé verticalement. Si l’on place d’autres « grilles » ayant les mêmes caractéristiques sur la trajectoire de ce photon, le laisseront elles passer à coup sûr, ou est ce que le passage à travers la première « grille » modifiera la polarisation et la trajectoire du photon ?
En supposant que la polarisation du photon ainsi que sa trajectoire soit stable dans le temps, il me semble qu’il serait possible de déterminer cette simultanéité.
L’expérience consisterait à envoyer deux photons A et B corrélés dans deux directions opposées. L’un A a une polarisation verticale, et l’autre B une polarisation horizontale.
On place sur leur trajectoire toute une série de grille les laissant passer. On place au niveau de chaque grille une horloge qu’on a synchronisée aux autres afin de mesurer une vitesse constante pour la lumière. A une distance donnée de la source, on modifie la polarisation du photon A, ce qui va modifier instantanément la polarisation de B qui ne va plus pouvoir passer à travers les grilles jalonnant sa trajectoire. On regarde à quel instant on a modifié la polarisation de A (sur l’horloge atteinte par le photon A lorsqu’on modifie sa polarisation). De même, on regarde l’heure indiqué par l’horloge de la dernière grille traversée par B (ou la première non traversé, elle sont suffisamment proches pour pouvoir être considérée comme confondues).L’heure indiquée par les deux horloges ne sera la même que si le référentiel est à l’arrêt ou si la trajectoire des photons est perpendiculaire au déplacement du laboratoire. Dans tous les autres cas, on lira une heure différente sur les deux horloges. Connaissant la distance X entre les deux horloges et le dT correspondant à la différence indiquée par les deux horloges, on pourrait déterminer la vitesse absolue V du laboratoire par la formule : V = - dT C^2 /X
Si tu ‘y connais en mécanique quantique, et si l’expérience te parait cohérente fais moi signe, moi à part la relativité restreinte je n’y connais rien.

[chaverondier]

Toutefois, mais je ne m’avancerais pas trop, il semblerait que la mécanique quantique accepte les "actions instantanés" auquel cas il serait peut être possible d’imaginer une expérience permettant de déterminer ce dT, et donc connaissant X et C, de déterminer V.

Voir le message n° 23 pour une interprétation de la notion d'information donnant lieu à la notion de simultanéité quantique objective par transmission instantanée d'une "information" de perpendicularité entre direction du polariseur "local" et direction de polarisation du photon "éloigné" quand le photon "local" passe, lorsque, dans l’expérience d’Alain Aspect, on réalise la mesure de polarisation du photon "local" d'une paire de photons de polarisation EPR corrélées ("information" non choisie par l'émetteur et non instantanément décodable par le récepteur).

Pour ce qui est de l'exploitation de la non-localité quantique en vue de la transmission instantanée d'un "bip" de synchronisation quantique objective des horloges distantes on tombe, à ce jour, sur l'impossibilité (ou notre incapacité ?) de biaiser le hasard quantique (biais nécessaire pour transmettre une information choisie et non tirée à pile ou face par le résultat incontrôlé d'une mesure de polarisation).

L'une des hypothèse émises est que le caractère déterministe du phénomène de réduction du paquet d'onde (et non local à mon avis, bien que Gerard 't Hoft pense quant à lui parvenir à rétablir à la fois le déterminisme quantique et la localité à l'échelle de Planck) ferait intervenir la diffusion des ondes gravitationnelles et se cacherait à l'échelle de Planck dans une agitation thermique frénétique (voir par exemple par Gerard 't Hoft, QUANTUM MECHANICS and DETERMINISM at the PLANCK SCALE http://www.phys.uu.nl/~thooft/quantloss/index.htm
mais on trouve des réflexions similaires sur le site du laboratoire Kastler Brossel intitulé "fluctuations quantiques et relativité" décohérence gravitationnelle http://arachne.spectro.jussieu.fr/Vacuum/Decoherence/ ). Si cette hypothèse est correcte, trouver une expérience physique permettant l'exploitation et la mise en évidence de ce caractère déterministe supposé de la mesure quantique (déterminisme caché derrière des effets de nature thermodynamique se déroulant à l'échelle de Planck) ne semble guère évidente avec les moyens d'observation disponibles à ce jour.

Bernard Chaverondier

[invitec0db7643]

ce "décalage" n'est pas un truc réellement important : pour pouvoir travailler "dans un référentiel donné", tu dois tout d'abord synchroniser les horloges et tu n'as pas besoin pour cela de déplacer une montre comme tu le dis.

Je ne dis aucunement que j'ai besoin de déplacer une montre d'une horloge à l'autre, je dis juste que c'est une des techniques pour synchroniser deux horloges. Je peux tout aussi bien les synchroniser en envoyant un signal lumineux d'une horloge à l'autre, diviser la distance les séparant par la vitesse de la lumière, et ajouter à l'heure de départ le temps ainsi calculé. Quelle que soit la technique utilisée j'obtiendrais la même heure pour mon horloge d'arrivée, et cette heure me permettra de mesurer une vitesse de la lumière égale à C. Ainsi, quelle que soit la technique que j'utiliserais pour synchroniser les horloges, je ne pourrais mesurer aucun décalage.

puisque tu commences par synchroniser les horloges, ce décalage n'existe pas.

Le fait de ne pas pouvoir mesurer ce décalage par les techniques classiques ne signifie aucunement qu'il n'existe pas. En revanche, s'il n'existait pas, les équations de Lorentz ne fonctionneraient plus (le temps deviendrait indépendant de la position et les termes en X (X’) disparaîtrait des équations de Lorentz relative au temps), et on ne mesurerait une vitesse de la lumière égale à C uniquement dans les référentiels fixes. Ceci dit, il est clair que quelle que soit la vitesse du référentiel dans lequel se trouve l'observateur, il peut considérer que c'est son référentiel qui est fixe et que ce sont tout les autres qui sont en mouvement. Toutefois, si on prends plusieurs observateurs dans plusieurs référentiels en mouvement les uns par rapport aux autres, bien qu'ils peuvent tous considérer que c'est leur propre référentiel qui est fixe, cela n'est physiquement vrai au plus que pour un seul d'entre eux.

As-tu déjà lu la procédure de synchronisation qu'Einstein avait proposée dès ses premiers articles afin de remettre en cause la notion de simultanéité absolue?

Je n'ai pas lu tout ce qu'a écrit Einstein, il était très prolifique, mais je suis sur que si tu relis sa procédure de synchronisation, tu te rendras compte que, soit c'est une des deux procédures que je décris, soit c'est une procédure équivalente. Le tout est qu'elle soit compatible avec l'invariance de la mesure de C et avec les équations de Lorentz.
PS: Une chose assez amusante est qu'Einstein n'hésitait pas à remettre en cause ses propres écrits au fur et à mesure que sa compréhension des phénomènes progressait. Or, depuis sa mort, on a l'impression que la relativité est devenu un sanctuaire auquel il ne faut pas toucher. Ca ne te parait pas en totale contradiction avec sa pensée profonde?
Ce qui est certain, c’est qu’a son époque, il était absolument impossible de mesurer une simultanéité absolue, ce qui lui faisait dire qu’aucune théorie sérieuse ne pouvait accepter le paradoxe EPR. Eh bien il y a fort à parier qu’aujourd’hui, il n’hésiterait pas à remettre en question sa vision de l’époque. Pas de chance, il est mort et l’affinage de la physique devra ce faire sans lui, mais rassure toi ce serait avec son accord s’il était encore en vie.

[chaverondier]

Il me semble qu’il existe effectivement une simultanéité objective indépendante des observateurs mais qui n’est pas détectable par les techniques classiques. Le sera-t-elle par les techniques quantiques, je n’en sais rien ne maîtrisant pas la mécanique quantique. Toutefois, je ne serais pas étonné qu’en modifiant légèrement les protocoles d’expérience de téléportation quantique on soit à même de déterminer cette simultanéité qui nous permettrait de déduire la vitesse absolue de la terre dans l’univers.

Le problème, c'est que la téléportation quantique transmet bien instantanément quelque chose que l'on a du mal à qualifier d'autre chose que d'information. Malheureusement, le récepteur humain de cette information a besoin d'une clé pour la décoder et cette clé doit être transmise à la vitesse de la lumière. La conséquence, c'est que la simultanéité quantique objective existe bien à mon avis (en tout cas, j'ai du bien du mal à trouver une autre interprétation et dans ce cas il y a bien un milieu de propagation des ondes quantiques) mais, à ce jour, cette information de synchronisation quantique objective est inaccessible à l'observateur.

La question que je me pose est : Est-ce que la polarisation du photon dure dans le temps. Supposons qu’on ait une « grille » laissant passer un photon uniquement s’il est polarisé verticalement. Si l’on place d’autres « grilles » ayant les mêmes caractéristiques sur la trajectoire de ce photon, le laisseront elles passer à coup sûr

Oui, les grilles en question s'appellent des polariseurs.[QUOTE=HFD] Est ce que le passage à travers la première « grille » modifiera la polarisation ?[/qote] La réponse est oui aussi. Si un photon (non EPR corrélé) arrive avec une polarisation inclinée d'un angle alpha par rapport "aux barreaux de la grille", il passe avec une probabilité cos^2(alpha) donc est arrêté avec une probabilité sin^2(alpha).

En supposant que la polarisation du photon soit stable dans le temps, il me semble qu’il serait possible de déterminer cette simultanéité.

Non, car le choix de passer où d'être bloqué (quand le photon local est EPR corrélé avec un photon éloigné) se fait selon les lois du hasard quantique (50% de passer, 50% d'être bloqué et aucune corrélation entre deux mesures de polarisations successives sur deux photons locaux successifs de deux paires de photons EPR corrélés successives). On n'a donc pas de moyen de transmettre instantanément autre chose que le résultat d'un tir à pile ou face. L'information est transmise instantanément, mais reste incontrôlable par l'émetteur et indécodable instantanément par le récepteur pour cause de hasard quantique.

L’expérience consisterait à envoyer deux photons A et B corrélés dans deux directions opposées. L’un A a une polarisation verticale, et l’autre B une polarisation horizontale.

Ce n'est pas comme ça que ça marche. S'ils sont dans un état de polarisation EPR corrélé, alors il sont dans une superposition de deux états quantiques
* un état dans lequel le photon A est polarisé horizontalement et B polarisé verticalement
* un état dans lequel le photon A est polarisé verticalement et B polarisé horizontalement.

Quand le photon A rencontre le polariseur A (et que celui-ci est à axe horizontal) alors A et B se mettent instantanément dans l'un de ces deux états. Si le polariseur A est à axe incliné, le photon A se met brutalement dans la direction inclinée du polariseur et passe ou se met dans la direction de polarisation perpendiculaire et est bloqué. Le photon B se met instantanément dans l'état de polarisation perpendiculaire à celui choisi, au hasard quantique, par le photon A.

Pour une façon de transmettre instantanément un signal d'auto-corrélation en utilisant la non-localité quantique (dans l'hypothèse où il serait possible de provoquer un léger biais des statistiques des résultats de mesure quantique), voir http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm

Bernard Chaverondier

[invitea29d1598]

Ainsi, quelle que soit la technique que j'utiliserais pour synchroniser les horloges, je ne pourrais mesurer aucun décalage.

c'est faux. Chaque technique utilisée pour synchroniser repose sur une hypothèse différente. Si tu synchronises avec la lumière, tu supposes que sa vitesse est constante dans ton référentiel. Si tu synchronises avec des montres que tu déplaces, tu supposes que leurs mesures ne sont pas affectées par la mise en mouvement et le déplacement, etc...

En revanche, s'il n'existait pas, les équations de Lorentz ne fonctionneraient plus (le temps deviendrait indépendant de la position et les termes en X (X’) disparaîtrait des équations de Lorentz relative au temps), et on ne mesurerait une vitesse de la lumière égale à C uniquement dans les référentiels fixes.

en relativité, les référentiels fixes, ça existe pas. La relativité restreinte est une théorie qui marche très bien, qui est en accord avec les observations et qui n'a aucunement besoin du décalage dont tu parles. Selon cette théorie, des horloges synchronisées à un instant donné et situées dans le même référentiel restent synchronisées ad aeternam.

Toutefois, si on prends plusieurs observateurs dans plusieurs référentiels en mouvement les uns par rapport aux autres, bien qu'ils peuvent tous considérer que c'est leur propre référentiel qui est fixe, cela n'est physiquement vrai au plus que pour un seul d'entre eux.

voire pour aucun...

Le tout est qu'elle soit compatible avec l'invariance de la mesure de C et avec les équations de Lorentz.

Lorentz a rien à voir avec la synchronisation : par définition tu le fais dans un référentiel donné.

Or, depuis sa mort, on a l'impression que la relativité est devenu un sanctuaire auquel il ne faut pas toucher.

c'qui faut pas entendre parfois...

Eh bien il y a fort à parier qu’aujourd’hui, il n’hésiterait pas à remettre en question sa vision de l’époque. Pas de chance, il est mort et l’affinage de la physique devra ce faire sans lui, mais rassure toi ce serait avec son accord s’il était encore en vie.

permets-moi d'en douter... les théories les plus modernes (cordes and Cie) ne parlent absolument pas d'un "temps absolu". Et je suis moi certain que leurs "principes fondamentaux" plairaient beaucoup à Einstein...