Pourquoi c est une constante?

[CHL]

bonsoir!



un physicien bien velu et très pedagogue pourrait-il m'expliquer pourquoi c dans le vide est une constante et pourquoi il y a non additivité des vitesses quand on est proche de la vitesse de la lumière est-ce car pour passer d'un referentiel accelere à un autre,referentiels
obligatoirement relatifs les uns par rapport aux autres il faut forcement un paramètre constant pour que l'edifice tienne la route chose que l'on retrouverait dans la transformée de Lorentz du temps?
est-ce pour une autre raison?en quoi Maxwell a resolu ce problème?
d'avance merci pour vos reponses!


cordialement!
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[Amanuensis]

Ce n'est pas "c dans le vide", mais "c", tout court.

Quand à la question, un élément de réponse est obtenu en interrogeant aussi profondément qu'on peut la notion de "constante" dans la question.

On tombe alors sur des questions très profondes, genre pourquoi y-a-t-il une pseudo-métrique, et pourquoi sa signature est-elle "constante". La "constance" de "c" n'est qu'une conséquence de ces notions.

Alors, que veut dire pour vous "est une constante" ?

[CHL]

Ce n'est pas "c dans le vide", mais "c", tout court.

Quand à la question, un élément de réponse est obtenu en interrogeant aussi profondément qu'on peut la notion de "constante" dans la question.

On tombe alors sur des questions très profondes, genre pourquoi y-a-t-il une pseudo-métrique, et pourquoi sa signature est-elle "constante". La "constance" de "c" n'est qu'une conséquence de ces notions.

Alors, que veut dire pour vous "est une constante" ?

bonsoir!


j'ai trouvé une precision à savoir cette formule:

c=racine carrée(1/(mu zero*epsilon zero))!
pourquoi mu zero et epsilon zero qui sont aussi des constantes est-ce pour retrouver la vitesse retrouvée experimentalement?


cordialement!

[Amanuensis]

c=racine carrée(1/(mu zero*epsilon zero))!
pourquoi mu zero et epsilon zero qui sont aussi des constantes est-ce pour retrouver la vitesse retrouvée experimentalement?

Non, historiquement c'est le contraire. ε₀ et μ₀ ont été "mesurées" (1) expérimentalement. Maxwell a déduit de ses formules la possibilité d'ondes électro-magnétiques dont la vitesse de propagation devait être, à cause des équations, celle donnée par la formule. De là, il a proposé que la lumière était une onde électro-magnétique.

Que ε₀ et μ₀ soient des constantes était une constatation empirique. Ce n'est qu'après, avec la relativité restreinte, que leur statut de constante a été "expliqué" à partir d'une hypothèse plus large.

(1) Si tant est qu'on puisse parler de mesurer des constantes servant à relier des unités...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

(1) Si tant est qu'on puisse parler de mesurer des constantes servant à relier des unités...

C'est très pertinent.

CHL,

Vu qu'il y a un arbitraire lié aux unités, il faut bien choisir certaines constantes comme "vraiment" constantes (habituellement G, c, h... et quelques autres parce que on ne sait pas toujours les calculer ). Changer la valeur de c cela revient juste à changer la définition des unités (mètre, seconde,...).

Attention aussi à ne pas confondre vitesse de la lumière et c.

La vitesse de la lumière n'est égale à c que dans le vide. Et encore, aux précisions près (qui sont très bonne, quand même).

On peut aussi approfondir le raisonnement en considérant le fait que presque tous les phénomènes dépendent de c. En particulier, évidemment, les interactions électromagnétiques. Et celles-ci sont omniprésentes (même la cohésion de la matière ordinaire, les liaisons chimiques, a une origine électromagnétique).

Par conséquent, on pourrait se dire : si je définit le mètre avec d'autres phénomènes (par exemple une ligne d'atomes pour une distance). Pourquoi c est il justement égal à cette valeur ?

Ce qu'il faut faire est l'inverse : pourquoi les atomes (ou la ligne d'atomes) ont-ils cette taille là, ce qui se calcule. Et comme c intervient dans le calcul, changer la valeur de c changerait la taille de la ligne d'atomes et.... ne changerait rien (c'est un simple effet d'échelle : si tout doublait de grandeur et de vitesse en même temps, on ne verrait aucun changement).

Ce qui importe donc est l'existence d'une valeur c (et comme Amanuensis le disait le fait que l'espace-temps est décrit par une pseudo-métrique). Mais numériquement il y a un arbitraire.

[LPFR]

Bonjour.
Comme l'a signalé Amanuensis, les valeurs de epsilon et µ étaient connues avant les travaux de Maxwell.
Et ces valeurs ne servaient pas à relier des constantes. Elles donnaient la valeur de la capacité ou de l'induction dans un dispositif. Ce n'est que plus tard, avec Maxwell, qu'elles sont donné 'c'.
Et le fait que epsilon et µ soient constants (mesurés en laboratoire) n'impliquait pas nécessairement que 'c' fut indépendante du répère. Si on fait le parallèle avec l'air, le coefficient adiabatique et la masse moléculaire sont constants pour une température donné, mais la vitesse relative du son dépend de la vitesse de l'observateur par rapport au milieu.
Mais comme dans les équations de Maxwell on obtient une vitesse qui ne dépend pas du repère, on s'est posé la question du repère des ondes EM. On postula l'existence d'un support: "l'éther". Et c'est là où on se mit à chercher la vitesse de la terre par rapport à l'éther. Vous connaissez la suite avec les expériences de Michelson et Morley qui invalidèrent l'hypothèse de l'éther et les conséquences (Lorentz, Einstein, etc.).

Donc, si on revient à la question initiale "pourquoi 'c' est constant ?" la réponse est que "la nature est faite comme ça". C'est comme demander pourquoi pi vaut 3,14159... ou pourquoi les autres constantes de la physique ont les valeurs qu'elles ont.

Si non, on tombe dans des spéculations philosophiques ou religieuses.

Au revoir.

[rik 2]

un physicien bien velu et très pedagogue pourrait-il m'expliquer pourquoi c dans le vide est une constante

salut!
En fait ce que l'on sait d'après les observations de De Sitter et les expériences de Michelson c'est que la célérité d'une onde e.m. ne varie pas avec la vitesse de la source pour un observateur qui perçoit cette onde, c'est à dire que pour cet observateur le temps mis par une onde e.m. est le même que si la source était fixe, comme si le signal était émis du point avec laquelle elle coîncide au moment t_o de l'émission:
A'_oM = AM = c t
mais au temps to + t de la réception du signal en M, la source s'est déplacé d'une longueur vt:
A'_tM = A'_tA'_o+A'_oM = (v + c) t
l'invariance de la célérité de la lumière dépend donc des points de vue: on peut dire qu'elle est invariante pour un observateur qui perçoit le signal, mais qu'elle ne l'est pas pour un observateur extérieur (qui ne le perçoit pas).

[invite66ac4c45]

Bonsoir,

Un élément de réponse peut se trouver dans le cour de physique théorique de Landau, tome 2 (théorie classique des champs) que je n'ai malheureusement pas

Je vais donc essayer de me rappeler le plus précisément possible ce qui y est dit:

Le postulat le plus important de la relativité (restreinte) peut s'énoncer :

Il existe une classe privilégiée d'observateurs dit inertiels (pour qui le principe d'inertie s'applique).
Les lois de la physique ont la même forme pour tous les observateurs inertiels.

Une autre hypothèse essentielle (et qui ne semble pas déraisonnable...) est : Il existe une vitesse limite finie de transmission de l'information, qui expérimentalement vaut c, dans au moins un système de référence inertiel.

Cette dernière hypothèse est une lois de la physique et doit donc garder la même forme dans tous les référentiels inertiels, c'est à dire que c à la même valeur dans tous les référentiels inertiels.

Nous savons maintenant, grâce aux équations de Maxwell, que la lumière se propage à la célérité c dans un référentiel inertiel, et donc dans tous les référentiels inertiels.

Voila, en espérant que ma mémoire ne m'aie pas trahis !