La lumière se déplace-t-elle à la vitesse de la lumière ?

[inviteebbfa20f]

Bonjour,

Malgré une culture scientifique, je ne suis pas physicien et je me heurte à une interrogation probablement stupide, que je pourrais résumer par la question provocante qui m'a servi de titre de sujet : "la lumière se déplace-t-elle à la vitesse de la lumière ?"

La réponse est évidemment oui. Donc je précise : se déplace-t-elle à 'C' (dans le vide bien entendu) ? Vous allez me dire que c a justement été défini de cette manière. Oui mais voila. Etant féru de SF, je me posais des questions sur la dilatation temporelle, sujet courant dans ce courant littéraire, et j'ai voulu regarder un peu 'sous le capot'. Je suis tombé sur des explications parfaitement claires, dont je vous propose une sélection ici :

http://www.fourmilab.ch/cship/timedial.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Time_dilation

Tout ça est bien beau, explique pas mal de choses et permet de se faire ses petits calculs de temps de voyage pour ses petits vaisseaux spatiaux.

Voulant pousser la SF jusqu'au bout, je voulais comprendre ce qui se passerait si on voyageait à la vitesse de la lumière. On ne va pas la dépasser, et poser des questions sur le retour dans le passé, même si intuitivement la logique s'y prête, ce n'est pas le sujet. Mais avant de pousser mon vaisseau à 'C', j'ai déjà voulu comprendre comment ça se passe pour la lumière, qui, elle, voyagé déjà justement à cette vitesse... j'applique donc la jolie formule trouvée sur la dilatation temporelle, et là c'est le drame, division par 0...

Donc on ne peut pas appliquer cette équation à la lumière si on considère qu'elle voyage à 'C', il faudrait alors considérer qu'elle ne fait "que" tendre vers 'C'. (d'où mon titre)

Ca pose d'autres questions dès qu'on veut l'appliquer à des distances ou des temps sur un voyage à la vitesse de la lumière, mais tous découlent de ce problème initial : on ne peut appliquer cette formule à la lumière...

En fait si on applique intuitivement la formule à la lumière, pour la lumière le voyage est "instantané" (t tend vers 0) et pour le spectateur... ce n'est pas nécessairment très clair dans mon esprit, mais y'a de l'infini là dessous...

Y'a-t-il des gens qui ont des éclaircissements sur le sujet ? Je n'ai pas abordé la relativité générale, les équations me passaient un poil au dessus de la tête.


Bonne journée
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[Pyrrhon d'Élis]

Bonjour,

Malgré une culture scientifique, je ne suis pas physicien et je me heurte à une interrogation probablement stupide, que je pourrais résumer par la question provocante qui m'a servi de titre de sujet : "la lumière se déplace-t-elle à la vitesse de la lumière ?"

Salut,

cette interrogation n'est pas stupide. Le physicien Louis de Broglie, qui pensait que le photon avait une masse non nulle, aimait écrire cette boutade : "la lumière ne va pas à la vitesse de la lumière". Cependant, pour autant que nous le sachions, le photon a une masse rigoureusement nulle, et la lumière va donc probablement à la vitesse de la lumière.

Voulant pousser la SF jusqu'au bout, je voulais comprendre ce qui se passerait si on voyageait à la vitesse de la lumière. On ne va pas la dépasser, et poser des questions sur le retour dans le passé, même si intuitivement la logique s'y prête, ce n'est pas le sujet. Mais avant de pousser mon vaisseau à 'C', j'ai déjà voulu comprendre comment ça se passe pour la lumière, qui, elle, voyagé déjà justement à cette vitesse... j'applique donc la jolie formule trouvée sur la dilatation temporelle, et là c'est le drame, division par 0...

Donc on ne peut pas appliquer cette équation à la lumière si on considère qu'elle voyage à 'C', il faudrait alors considérer qu'elle ne fait "que" tendre vers 'C'. (d'où mon titre)

Ca pose d'autres questions dès qu'on veut l'appliquer à des distances ou des temps sur un voyage à la vitesse de la lumière, mais tous découlent de ce problème initial : on ne peut appliquer cette formule à la lumière...

En fait si on applique intuitivement la formule à la lumière, pour la lumière le voyage est "instantané" (t tend vers 0) et pour le spectateur... ce n'est pas nécessairment très clair dans mon esprit, mais y'a de l'infini là dessous...

En fait, la lumière a une vitesse constante (c) par rapport à tout les référentiels possibles, ce qui veut dire qu'on ne peut pas définir de réferentiel allant à la vitesse c. C'est donc, d'après la relativité, un non-sens physique de s'imaginer un observateur se déplaçant à la vitesse c.

[invite499b16d5]

C'est donc, d'après la relativité, un non-sens physique de s'imaginer un observateur se déplaçant à la vitesse c.

Salut,
c'est pourtant ce que nous faisons implicitement à chaque fois que nous parlons de ce que "fait" un photon!
Tous ces raisonnements où il est question d'un photon qui quitte une galaxie éloignée, "trace son chemin" jusqu'à nous et vient tomber (quel manque de chance) dans un de nos photo-détecteurs me laissent toujours rêveur...
Car parler de la lumière ainsi, c'est ni plus ni moins que faire l'expérience de pensée qu'on voyage sur son dos!

[invite6754323456711]

En fait, la lumière a une vitesse constante (c) par rapport à tout les référentiels possibles, ce qui veut dire qu'on ne peut pas définir de réferentiel allant à la vitesse c. C'est donc, d'après la relativité, un non-sens physique de s'imaginer un observateur se déplaçant à la vitesse c.

Les photons sont décrit par des courbes 1D de la variété différentielle E de dimension 4, dont les vecteurs tangents sont des vecteurs du cône isotrope de g (champ tenseur métrique). C'est à dire que le carré de la distance entre deux points évènements P et P' infiniment proche, vis à vis du tenseur métrique g, est null.

Nous avons une courbe dont la distance (pseudo-distance) entre deux points infinitésimal qui est nulle. Naïvement on aurait tendance à dire que le courbe c'est un point (une singularité du à l'espace métrique) ? On ne peut pas associer de référentiel à cause de la particularité de l'espace métrique ?

Patrick

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pyrrhon d'Élis]

Salut,
c'est pourtant ce que nous faisons implicitement à chaque fois que nous parlons de ce que "fait" un photon!
Tous ces raisonnements où il est question d'un photon qui quitte une galaxie éloignée, "trace son chemin" jusqu'à nous et vient tomber (quel manque de chance) dans un de nos photo-détecteurs me laissent toujours rêveur...
Car parler de la lumière ainsi, c'est ni plus ni moins que faire l'expérience de pensée qu'on voyage sur son dos!

Salut,

puisqu'on parle de relativité, je ne rentrerai pas dans des considérations quantiques et je considérerai que le photon est une particule classique et que cela a bien un sens de parler de "ce que fait" un photon.
On peut tout à fait décrire ce que fait le photon du point de vue de n'importe quel observateur. Cependant, le deuxième postulat de la relativité nous dit : "la vitesse de la lumière dans le vide a la même valeur dans tous les référentiels inertiels". Imaginer le point de vue du photon, c'est s'imaginer un réferentiel inertiel dans lequel le photon en question aurait une vitesse nulle, ce qui est en contradiction avec le postulat que je viens de citer. Même lorsque l'on fait des expériences de pensée, on pense à travers un cadre théorique (que celui-ci soit explicité clairement ou pas). Si on considère que la relativité est le cadre théorique adéquat pour ce genre de questions (et il n'y a pour l'instant aucune raison d'en douter), alors on doit admettre que cela n'a pas de sens de s'imaginer sur le dos d'un photon, puisque c'est le cadre théorique auquel on se réfère qui fixe ce qui a du sens et ce qui n'en a pas.

On ne peut pas associer de référentiel à cause de la particularité de l'espace métrique ?

Je pense qu'il n'est pas nécessaire de rentrer dans des considérations formelles. Ce que je viens de dire se déduit (à moins d'une faute de raisonnement de ma part) directement du postulat de l'invariance de la vitesse de la lumière par rapport à tout réferentiel inertiel.

[invite6754323456711]

Je pense qu'il n'est pas nécessaire de rentrer dans des considérations formelles. Ce que je viens de dire se déduit (à moins d'une faute de raisonnement de ma part) directement du postulat de l'invariance de la vitesse de la lumière par rapport à tout réferentiel inertiel.

De ce fait elle ne s'applique pas au premier postulat ? Il y a des variétés 1D qui ne peuvent être prises comme référentiel.

Patrick

[inviteebbfa20f]

J'ai posé la question en parallèle sur le forum de physique On-line :

http://www.forum2.math.ulg.ac.be/vie...a0ecff&id=9531

Et les réponses m'ont plutôt convenues, et peuvent peut-être enrchir cette conversation (n'hésitez pas à y jeter un coup d'oeil).

Dans tous les cas merci de vos réponses !

[Pyrrhon d'Élis]

De ce fait elle ne s'applique pas au premier postulat ? Il y a des variétés 1D qui ne peuvent être prises comme référentiel.

Patrick

Ben, en fait, je suis personnellement d'avis de dire que le 2nd postulat est déjà englobé dans le premier postulat. En effet, on peut considérer que les équations de Maxwell sont des lois de la physique, valables dans tout les référentiels inertiels, et cela suffit à conclure de l'invariance de la vitesse de la lumière dans tout les référentiels.

Concernant ta seconde question, dans un espace de Minkowski, la trajectoire d'une particule ou de n'importe quoi est représenté par une "ligne univers", mais un réferentiel, lui, est plûtot représenté par un système de coordonnée, dont les axes (ct et x) se coupent en formant un angle de 0 à 180 ⁰, les deux angles extrêmes étant exclus (car ils représenteraient le référentiel lié à un photon. D'ailleurs, sur le plan mathématique, ça serait assez étrange puisque pour les angles 0 et 180 degrés, les deux vecteurs unités associées à chaque axe ne seraient pas linéairement indépendant).

[invité576543]

Cependant, pour autant que nous le sachions, le photon a une masse rigoureusement nulle, et la lumière va donc probablement à la vitesse de la lumière.

C'est surtout "et le photon va donc probablement à la vitesse de la lumière", en prenant "vitesse de la lumière" comme signifiant "c", la vitesse limite de l'espace-temps minkowskien.

La lumière est une notion distincte des photons, et passer de l'un à l'autre demande quelque précautions ! De fait, la lumière va à la vitesse des photons uniquement dans un milieu absolument vide.

Comme un tel milieu n'existe pas, on peut en conclure que la lumière va toujours à une vitesse inférieure à c, avec la différence négligeable dans le vide imparfait qu'est l'espace inter-galactique (par exemple)...

Ainsi, pour moi, la réponse à la question titre est : non, la lumière va moins vite que c.

Cordialement,

[invité576543]

mais un réferentiel, lui, est plûtot représenté par un système de coordonnée,

Il y a eu de nombreuses discussions sur FS sur la différence entre référentiel et système de coordonnées. La conclusion est toujours que ce sont deux notions différentes. Un peu de recherche sur le forum devrait permettre de trouver ces discussions...

[invite6754323456711]

Concernant ta seconde question, dans un espace de Minkowski, la trajectoire d'une particule ou de n'importe quoi est représenté par une "ligne univers", mais un réferentiel, lui, est plûtot représenté par un système de coordonnée, dont les axes (ct et x) se coupent en formant un angle de 0 à 180 ⁰, les deux angles extrêmes étant exclus (car ils représenteraient le référentiel lié à un photon. D'ailleurs, sur le plan mathématique, ça serait assez étrange puisque pour les angles 0 et 180 degrés, les deux vecteurs unités associées à chaque axe ne seraient pas linéairement indépendant).

Comme le fait remarquer Michel je faisais allusion à ces définitions de référentiels

Dans le cadre de la relativité restreinte ou générale, un référentiel peut se définir de façon à la fois rigoureuse et générale comme un feuilletage 1D d'une variété pseudo-riemanienne 4D.

Les feuilles du feuilletage étant des variétés 1D. Le feuilletage réalise une partition d'une variété en sous-variétés immergées. On ne peut donc pas prendre n'importe quel feuilletage pour définir un référentiel.

Il me semble (en RG) qu'à un champ de sous-espaces tangents qui est intégrable peut être associé un feuilletage de la variété.

Comment sont liés les propriétés d'un feuilletage et de ses feuilles au champ de sous-espaces tangents qui le définit ?

Patrick

[Pyrrhon d'Élis]

C'est surtout "et le photon va donc probablement à la vitesse de la lumière", en prenant "vitesse de la lumière" comme signifiant "c", la vitesse limite de l'espace-temps minkowskien.

La lumière est une notion distincte des photons, et passer de l'un à l'autre demande quelque précautions ! De fait, la lumière va à la vitesse des photons uniquement dans un milieu absolument vide.

Je suis d'accord avec ce que tu dis. En gros, comme je l'ai dis dans un précédent poste, j'ai choisi par souci de simplification de décrire la lumière comme étant un "flux" de petites particules classiques sans masse. Je sais pertinemment que cela ne marche pas comme ça, mais il m'a semblé que cette description suffisait à répondre aux interrogations de grenadine telles que je les aie comprises, avec notamment cette précision de sa part : "se déplace-t-elle à 'C' (dans le vide bien entendu) ? ".
Il me semble donc que sa question est plus une question conceptuelle liée purement à la relativité restreinte (qui ne concerne donc pas forcement la nature de la lumière ni l'éventuelle existence d'un milieu parfaitement vide). Il ne me parait donc pas illégitime de faire ces abstractions. (Au pire, la question qu'il se pose aurait le même sens si on remplaçait "lumière" par quelque chose de masse nulle et n'interagissant avec rien).

Il y a eu de nombreuses discussions sur FS sur la différence entre référentiel et système de coordonnées. La conclusion est toujours que ce sont deux notions différentes. Un peu de recherche sur le forum devrait permettre de trouver ces discussions...

J'avoue que j'ai dû réfléchir 3/4 de seconde avant d'écrire ceci , mais j'avoue également que je ne tiens pas à spécialement à approfondir la question tout de suite . Ma phrase était surtout là pour dire qu'il est usuel en relativité de faire correspondre à un état de mouvement d'un observateur des axes (ct' et x') dont l'orientation dépend de la vitesse de ce réferentiel (par rapport à un réferentiel de référence dont les axes ct et x sont orthogonales). Et dans le cas où la vitesse est c, il y a un souci (les axes x' et ct' deviennent parallèles).

Comme le fait remarquer Michel je faisais allusion à ces définitions de référentiels

Autant pour moi. Je n'ai pas tellement envie et ne me sens de toute façon pas capable de rentrer dans des questions de ce genre. Rien que la phrase "Le feuilletage réalise une partition d'une variété en sous-variétés immergées" me donne la migraine . Je laisse donc des personnes plus qualifiées que moi répondre.

[invite6754323456711]

Je n'ai pas tellement envie et ne me sens de toute façon pas capable de rentrer dans des questions de ce genre. Rien que la phrase "Le feuilletage réalise une partition d'une variété en sous-variétés immergées" me donne la migraine .

Je ne suis ni physicien, ni mathématicien et comme un bon nombre de néophyte nous serions ravi de pouvoir accéder avec un minimum de mathématique à l'essence des propriétés de la nature. Cela ne semble pas en être l'orientation des nouvelles théories à venir. Même la RR si on cherche à en comprendre les subtilités les plus profondes les TL ne suffisent plus.

Si tu disposes d'un autre langage pour approcher au plus prés la compréhension de la nature je suis preneur

Patrick

[mariposa]

Je ne suis ni physicien, ni mathématicien et comme un bon nombre de néophyte nous serions ravi de pouvoir accéder avec un minimum de mathématique à l'essence des propriétés de la nature. Cela ne semble pas en être l'orientation des nouvelles théories à venir. Même la RR si on cherche à en comprendre les subtilités les plus profondes les TL ne suffisent plus.

Si tu disposes d'un autre langage pour approcher au plus prés la compréhension de la nature je suis preneur

Patrick

Bonjour,


Tout le problème est là. Pyrrhon d'Élis partage le même défaut que moi à savoir que c'est un physicien professionnel. Je lis ce qu'écrit Pyrrhon d'Élis et je n'ai aperçu aucune erreur dans ses interventions, ce qui est exceptionnel sur Futura.

En ce qui concerne la nature d'un repère, cela fait partie du premier cours de Méca en BAC + 1.

Un repère c'est un "corps" rigide (concret ou abstrait)(mathématiquement muni d'une distance entre les points).

Etant donné un corps rigide on peut choisir un point de celui-ci comme origine de coordonnées et préciser un système de coordonnées (Mathématiquement on pourrait dire qu'un corps rigide, c'est une classe d'équivalence de systèmes de coordonnées). Cela implique que l'on peut changer de système de coordonnées (translation, rotation inversion etc...) cad choisir un élément de la classe.

On peut passer d'un repère rigide à un autre repère rigide (par exemple vers un repère tournant) grace aux transformations de coordonnées, transformation qui n'a aucune raison d'être linéaire.

En bref repère et système de coordonnées bien que conceptuellement différents peuvent être en pratique assimilés, ce que tout le monde fait. C'est on pourquoi on écrit souvent:

Soit le repère {O,x,y,z}.

qui désigne à la fois un corps rigide et le système de coordonnées.

Quans on a affaire a des "corps" non rigides comme des corps élastiques (et donc en RG) on ne peut plus parler de corps rigides. Seul reste les coordonnées de chaque point et le langage mathématique de la physique de ces systèmes consiste à construire des espaces vectoriels attachés à chaque point et à raccorder ces espaces (établir une connexion). Il s'agit du langage de fibrés.

[invite4ff2f180]

Oui, en effet mariposa, d'ailleurs on retrouve une analogie avec "système de cordonnée" et "référentiel" en RG, les notions sont alors : "[g] une géométrie" et "g une métrique".
Une métrique définie une géométrie mais une géométrie est définie par une classe d'équivalence de métrique.

[invite499b16d5]

Si tu disposes d'un autre langage pour approcher au plus prés la compréhension de la nature je suis preneur

Bonjour,
comme je l'ai déjà dit ailleurs, je conteste fermement ce point de vue.
Que les mathématiques au stade actuel soient indispensables pour explorer, débroussailler, c'est indéniable.
Mais pour ce qui est des modèles largement confirmés par l'expérience, et quand on dispose d'un recul de presque un siècle à leur sujet, c'est la mission et l'honneur des scientifiques qui ont bien compris ces modèles d'en fournir un discours dégagé des définitions abstraites et des modes calculatoires.
Quitte éventuellement à introduire dans le langage courant de nouveaux concepts, mais concept ne signifiant pas nécessairement équations.
Exemple: l'idée de non-localité parle davantage aux néophytes que les propriétés mathématiques de matrices (ou Dieu sait ce qui peut la représenter). Autre exemple: même sans être capable de faire l'intégration, il est facile d'expliquer qualitativement pourquoi le champ dans une sphère creuse est nul.
Il appartient aux mathématiciens de démontrer, par ex. en MQ, pourquoi une approche matricielle équivaut à une approche ondulatoire ou par opérateurs. Et il appartient aux responsables de la culture humaine d'en extraire l'essence (ce qui est commun) et de la formuler en concepts indépendants de l'outil technique.
Je suis fidèle au vieux dicton: "ce qui se conçoit bien s'énonce clairement", sous-entendu en français. Je pense qu'une incapacité à traduire les modèles ou les théories sous une forme narrative est le signe que ces modèles ne sont pas pleinement compris. On sait qu'ils marchent, mais on ne sait pas forcément tout ce qu'ils impliquent, ni encore moins pour quelle raison ils marchent. En s'obligeant à formuler les choses en langage (à peu près) courant, on se prémunit contre un risque élevé de dérive. Je ne peux m'empêcher de repenser sans cesse à la folie des épicycles. Ils étaient aussi effectivement "observés" que toutes les particules du modèle standard...

[invite6754323456711]

Et il appartient aux responsables de la culture humaine d'en extraire l'essence (ce qui est commun) et de la formuler en concepts indépendants de l'outil technique.

Oui, mais la dérive est que certain le prennent pour argent comptant et arrive avec des présupposés démonstrations que la théorie est incohérente.

Patrick

[invite499b16d5]

Oui, mais la dérive est que certain le prennent pour argent comptant et arrive avec des présupposés démonstrations que la théorie est incohérente.

Ce n'est vraiment pas un souci. Si quelqu'un s'avise de "démontrer" qu'une théorie qui a des applications quotidiennes est incohérente, c'est son problème et il ne sera pas écouté si par ailleurs règne une vraie culture scientifique publique.
En revanche, si la science ne peut dire que des choses auxquelles le commun des mortels ne comprend rien, et dont le scientifique lui-même doute parfois (penser à Einstein face aux trous noirs), c'est assez grave.

[invite4ff2f180]

Oui mais à l'époque d'Einstein, les trous noirs étaient très mal compris. Et comme dit plus haut on ne peut pas vulgariser des choses mal comprises.

Maintenant, je suis d'accord que les théories bien établies doivent être expliquées simplement. Cependant il ne faut pas oublier que le langage de la physique est celui des mathématiques, et il y a une raison à cela : les mathématiques permettent la rigueur, l'absence d'ambiguité et l'objectivité. Dès lors que l'on "écrit une équation avec des mots" elle est sujette à polémique, elle est moins claire. Cela aboutit à de nombreuses erreurs de compréhension de la part des lecteurs (on le remarque tous les jours sur ce forum). Donc la vulgarisation scientifique c'est très bien et nécessaire, mais elle a aussi des limites : on ne peut probablement pas tout vulgariser et certain concepts ne sont peut-être pas compréhensible par tout le monde.

[invité576543]

mais il m'a semblé que cette description suffisait à répondre aux interrogations de grenadine telles que je les aie comprises, avec notamment cette précision de sa part : "se déplace-t-elle à 'C' (dans le vide bien entendu) ? ".
Il me semble donc que sa question est plus une question conceptuelle liée purement à la relativité restreinte (qui ne concerne donc pas forcement la nature de la lumière ni l'éventuelle existence d'un milieu parfaitement vide).

Je comprends bien cela. Maintenant, si on comprend aussi que la lumière elle-même va moins vite que c, la question même d'aller à c est encore plus "bizarre" et du type "si les lois de la physique ne sont pas respectées, qu'est-ce qui se passe ?".

La personne ayant démarré le fil n'est pas la première à se demander qu'est-ce qui se passe si "on" va à la vitesse c. Le problème est le "on", et en général les gens proposent "la lumière" ou "un photon". Il leur faut manifestement "quelque chose" qui va à c tout en respectant les lois de la physique.

Il me semble qu'on peut aller plus loin que dire qu'il n'y a pas de référentiel dans lequel est immobile "quelque chose" qui va à c par rapport à un référentiel "normal" : en disant qu'il n'y a aucun cas connu de transport d'énergie à la vitesse c, pas même la lumière... Plus de notion de "voyage instantané", et autres.

L'alternative proposée dès le message #1 ("tendre vers c") me paraît pédagogiquement meilleure que dire que la lumière va à c, avec tous les "problèmes" (du moins pour la plupart des gens) que cela pose.

[invite499b16d5]

Il me semble qu'on peut aller plus loin que dire qu'il n'y a pas de référentiel dans lequel est immobile "quelque chose" qui va à c par rapport à un référentiel "normal" : en disant qu'il n'y a aucun cas connu de transport d'énergie à la vitesse c, pas même la lumière... Plus de notion de "voyage instantané", et autres.

Peut-être mais tout cela est très peu clair pour le profane: quand on dit que la lumière va moins vite que c dans un milieu non vide, je suppose qu'on le modélise par des échanges de photons avec les particules ambiantes. Mais dans quelles conditions?
Les particules virtuelles du vide sont-elles concernées?
Le photon est-il censé "aller à c" entre deux chocs?
Les chocs eux-mêmes, on comprendrait en physique classique qu'il "fassent perdre du temps", mais de quelle façon le font-ils perdre lorsqu'on parle de quantons?
Si c'est en faisant suivre une trajectoire en zig-zag, la vitesse reste c sur chacun des segments...
Etc, etc...
Tant qu'on ne pourra pas tenir un discours clair sur "qu'est-ce c'est la lumière", et faisant intervenir des notions un peu moins abstraites que des ondes de phase se propageant dans des milieux indescriptibles, les mêmes questions réapparaîtront sans cesse...

[mariposa]

Peut-être mais tout cela est très peu clair pour le profane: quand on dit que la lumière va moins vite que c dans un milieu non vide, je suppose qu'on le modélise par des échanges de photons avec les particules ambiantes. Mais dans quelles conditions?
Les particules virtuelles du vide sont-elles concernées?
Le photon est-il censé "aller à c" entre deux chocs?
Les chocs eux-mêmes, on comprendrait en physique classique qu'il "fassent perdre du temps", mais de quelle façon le font-ils perdre lorsqu'on parle de quantons?
Si c'est en faisant suivre une trajectoire en zig-zag, la vitesse reste c sur chacun des segments...
Etc, etc...
Tant qu'on ne pourra pas tenir un discours clair sur "qu'est-ce c'est la lumière", et faisant intervenir des notions un peu moins abstraites que des ondes de phase se propageant dans des milieux indescriptibles, les mêmes questions réapparaîtront sans cesse...

Bonjour,


Si tu veux avoir une image (avec de la physique classique) du photon qui se propage dans la matière on le décrit comme ceci:

Le photon (qui porte un champ électrique) fait vibrer l'électron de l' atome et l'énergie du photon passe "virtuellement" dans les oscillations de l'électron. Il est donc absorbé "virtuellement" par l'atome. Ensuite les oscillations de l'électron émettent un nouveau photon qui va être à nouveau virtuellement absorbé par l'atome voisin et donc tout se passe comme s'il existait un seul photon qui était momentanement immobilisé sur chaque atome. Au bilan "le" photon se propage à la vitesse c/n où n est l'indice du milieu. L'indice n reflète la polarisabilité des atomes d'un solide.

[inviteebbfa20f]

En effet la conversation a atteint un niveau dépassant très largement mes compétences. Je recherchais plus une vulgarisation qu'une réponse physique/mathématique à ma question sur la dilatation temporelle et la 'temps propre' d'un photon en balade.

Je vous remercie bien entendu tous de vos interventions, mais pour résumer, ce que je retiendrais, c'est que la formule de calcul de dilatation temporelle à l'origine de mon interrogation, issue de la relativité restreinte, est applicable à la matière 'classique' (avec une masse dirons-nous) et que je n'ai pas le "droit" de l'appliquer à un photon (voire ce serait un non-sens).

Donc la question du "temps" que met un photon pour voyager est à priori un non-sens, même si a priori ça va "très vite". je dirais juste pour la logique qui veut que si on tend vers c, le temps passé en voyage tend vers 0, donc même si je n'ai pas le droit avec cette formule, on a tendance intuitivement de se dire que pour le photon, ça doit plus ou moins être instantané (ne me frappez pas s'il vous plaît)

Bref j'ai les réponses à mes questions, et je vous laisse débattre sur la nature de la lumière de sa vitesse et de la manière de vulgariser tout ça, c'est beaucoup trop au-dessus de moi !

merci à tous !

[invite499b16d5]

Si tu veux avoir une image (avec de la physique classique) du photon qui se propage dans la matière on le décrit comme ceci:
Le photon (qui porte un champ électrique) fait vibrer l'électron de l' atome et l'énergie du photon passe "virtuellement" dans les oscillations de l'électron. Il est donc absorbé "virtuellement" par l'atome. Ensuite les oscillations de l'électron émettent un nouveau photon qui va être à nouveau virtuellement absorbé par l'atome voisin et donc tout se passe comme s'il existait un seul photon qui était momentanement immobilisé sur chaque atome. Au bilan "le" photon se propage à la vitesse c/n où n est l'indice du milieu. L'indice n reflète la polarisabilité des atomes d'un solide.

Tu fais bien de préciser que c'est une analogie classique!
Parce que, pour le peu que j'en sais, un photon, tant qu'il n'a interagi avec rien, n'a pas véritablement de trajectoire. Comment dire alors qu'il rencontre un atome? Si deux atomes sont là, un à gauche et un à droite de la présumée trajectoire, faut-il considérer qu'il interagit avec les deux? Pourquoi le photon en choisirait un? Probable que son champ excite tous les atomes de l'univers. Mais alors ça devient très compliqué, parce qu'alors il faut faire une intégrale de Feynmann sur tous les parcours possibles, y compris le temps qu'il faut pour se rendre sur chaque atome. Est-ce une intégration de ce genre qui fait "baisser" la vitesse effective? (chaque atome étant atteint rigoureusement à la vitesse c par le "paquet" de champ censé dire où se trouve le photon; je m'exprime peut-être mal, mais ça veut dire pour moi que le "champ" se propage bien à c, c'est le "paquet" de probabilité de présence qui va à c/n)

[invite499b16d5]

et il y a une raison à cela : les mathématiques permettent la rigueur, l'absence d'ambiguité et l'objectivité.

Oui, mais j'aurais envie de dire que c'est une "auto-rigueur": les conclusions découlent rigoureusement des modèles, c'est vrai. Mais le problème se trouve rejeté en périphérie, pas évacué: que signifient réellement ces modèles? Même pour le mathématicien, il y a bien un point d'entrée où il n'a d'autre recours que de définir les notions avec des mots. Donc les conclusions ne sont ni plus ni moins compréhensibles que le sont les définitions, et leur rapport avec la réalité ni plus ni moins éloquent que le degré de réalité qu'on accorde à ces définitions.

Dès lors que l'on "écrit une équation avec des mots" elle est sujette à polémique, elle est moins claire.

Rien d'étonnant à la lumière de ce que je viens de dire: c'est parce que c'est à ce moment-là que réapparaît toute l'imprécision qu'on a pu injecter dans les définitions (et qu'on perd de vue tant qu'on reste dans le discours mathématique)

[invite4ff2f180]

Bonjour,
je ne suis pas entièrement d'accord, c'est comme si vous dites que pour définir le français on a besoin de l'anglais et que pour définir l'anglais on a besoin de ...
En soit le langage des mathématiques est cohérent. Il se suffit a lui même. On pourrait expliquer avec des mots, mais il faudrait alors en inventer de nombreux.

[invite6754323456711]

Donc la question du "temps" que met un photon pour voyager est à priori un non-sens, même si a priori ça va "très vite". je dirais juste pour la logique qui veut que si on tend vers c, le temps passé en voyage tend vers 0, donc même si je n'ai pas le droit avec cette formule, on a tendance intuitivement de se dire que pour le photon, ça doit plus ou moins être instantané (ne me frappez pas s'il vous plaît)

Nous n'avons pas encore fait toute la lumière sur la lumière. C'est en se posant des questions qui au premier abord paraissent naïve que l'on se rend compte qu'elles sont loin de l'être.

Intuitivement on dirait que le temps propre tend vers zéro lorsque l'on se rapproche de la vitesse c, mais par rapport à qui (http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3035006) ? Sans l'aide d'une abstraction mathématique comment peut on aborder cette question ?

Patrick

[invite499b16d5]

je ne suis pas entièrement d'accord, c'est comme si vous dites que pour définir le français on a besoin de l'anglais et que pour définir l'anglais on a besoin de ...
En soit le langage des mathématiques est cohérent. Il se suffit a lui même. On pourrait expliquer avec des mots, mais il faudrait alors en inventer de nombreux.

Non, pour définir le français on n'a pas besoin de l'anglais. Mais on a besoin de ressentis. Avez-vous jamais été amusé par les définitions d'un dictionnaire qui se renvoient l'une à l'autre, comme si, dès qu'on atteint le fondamental, il fallait admettre que "tout le monde voit ce que ça veut dire".
Je ne crois pas que les mathématiques puissent faire exception à cette règle. Ceux qui affirment le contraire font des maths une sorte de religion... parfaite, intouchable, inaccessible à la contradiction (sauf peut-être pour Gödel), mais malheureusement incapable de répondre aux préoccupations réelles des gens (sauf à y adhérer sans discussion, pour des raisons de confort).

[invite6754323456711]

mais malheureusement incapable de répondre aux préoccupations réelles des gens

De qu'elles préoccupations réelles fais-tu référence ? De qu'elles majorité de gens parles tu ?

Il me semble que sans l'aide des mathématiques nous n'aurions pas pu développer les technologiques actuelles TV, téléphone portable, ordinateur, caméra, moyen de transport ... qui sont me semble t-il les préoccupations premières d'une bonne majorité de gens non ?

Maintenant il me semble que le sujet du fil porte sur "La lumière se déplace-t-elle à la vitesse de la lumière" non ? préoccupation d'une minorité de gens

Patrick

[invite4ff2f180]

Je suis d'accord avec vous pour les ressentis. Mon point n'est pas là. Ce que je veux dire, c'est que les mathématiques sont un langage au même titre que le français. Et l'un n'a pas besoin de l'autre pour se définir, de même que le français n'a pas besoin de l'anglais pour être définit.
La différence, c'est que le langage des mathématiques est un langage logique, qui n'admet pas les contradictions. Le Francais (ou anglais ...) ne peut pas en dire autant et il existe donc des limites.