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Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?



  1. #1
    saturne.mgs

    Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?


    ------

    Bonjour à tous,

    Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ? Je trouve énormément de similitudes entre gravitation et électromagnétisme qui m'aident beaucoup d'ailleurs à mieux me figurer l'une et l'autre en fonction des expériences qui me sont le plus familier, mais là je sèche complètement...

    Merci !

    -----

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  3. #2
    Jeanpaul

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    L'interaction gravitationnelle ne se propage instantanément que dans le modèle de Newton (et cela le chagrinait, d'ailleurs). En relativité généralisée, ce n'est plus le cas, on pense qu'il existe des ondes gravitationnelles comme il existe des ondes électromagnétiques, mais cela n'a encore jamais été mis en évidence expérimentalement.

  4. #3
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Salut,

    Citation Envoyé par Jeanpaul Voir le message
    mais cela n'a encore jamais été mis en évidence expérimentalement.
    Directement.

    Mais on les a déjà mises en évidence indirectement (ralentissement des pulsars).

    A noter aussi que dans la plupart des situations, la gravité ne se "propage" pas car on est dans une situation de champ statique. Par exemple, pour les orbites des planètes autour du Soleil. Le champ gravitationnel ne change pas au cours du temps et les planètes se déplacent dans un champ statique. Par conséquent la vitesse de propagation n'a pas d'importance.

    Pour l'analogie avec le champ électromagnétique, l'équivalent est le champ électrostatique "instantané" de Coulomb. Mais il est clair que le mot instantané n'a guère d'importance dans une situation statique.

    Attention toutefois aux analogies entre électromagnétisme et gravitation, elles ont leur limites. En particulier, le champ électromagnétique est vectoriel tandis que le champ gravitationnel est tensoriel. Une des conséquences est que l'émission des ondes gravitationnelles est quadrupolaire, ce qui explique en partie leur faible intensité. Autre différence énorme : les champs électriques peuvent être répulsifs, ce qui n'est jamais le cas avec la gravité.

    Enfin, une prise en compte correcte de la gravité nécessite la relativité générale où la gravité se manifeste de manière géométrique à travers la courbure de l'espace-temps. Avec l'électromagnétisme ce n'est pas possible (en tout cas en se limitant à l'espace-temps habituel).
    Dernière modification par Deedee81 ; 28/03/2011 à 09h43.
    Keep it simple stupid

  5. #4
    Jeanpaul

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    OK et merci pour la remarque de Deedee81.
    Ceci dit, j'ai toujours été persuadé que la relativité générale n'était pas à l'abri d'une remise en cause fondamentale. Sûr que si on pouvait détecter instrumentalement les ondes gravitationnelles depuis la Terre, ce serait un grand pas en avant.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par Jeanpaul Voir le message
    Ceci dit, j'ai toujours été persuadé que la relativité générale n'était pas à l'abri d'une remise en cause fondamentale.
    C'est certain. Comme toute théorie physique.

    Mieux : on sait que cette théorie n'est qu'une approximation d'une théorie de la gravitation quantique encore à écrire.

    C'est malheureusement encore hors de capacité expérimentales.
    Keep it simple stupid

  8. #6
    gatsu

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    C'est certain. Comme toute théorie physique.

    Mieux : on sait que cette théorie n'est qu'une approximation d'une théorie de la gravitation quantique encore à écrire.
    Salut,

    J'imagine que tu as fait exprès de le souligner mais comment le sait-on au fait ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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  10. #7
    saturne.mgs

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Donc si j'ai bien compris vos explications, dans une expérience où on aurait à un instant t une distribution de masses et à t+dt une modification de cette distribution, on aurait bien un établissement progressif du nouveau champ gravitationnel ?
    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Attention toutefois aux analogies entre électromagnétisme et gravitation, elles ont leur limites.
    Je me demande justement où se trouve cette limite du point de vue de l'expérience. On présente souvent la relativité générale comme la réponse au problème de la vitesse de propagation infinie du champ de gravitation newtonien ; pourtant je n'ai pas l'impression que mon interprétation précédente requiert son intervention d'où mon interrogation.

    Enfin, sur quel(s) phénomène(s) les physiciens comptent-ils pour observer ces ondes gravitationnelles ? Je ne sais pas si ma question à un sens, mais est-ce que l'expansion de l'univers observée serait alors une conséquence du fait que l'univers ne soit pas en "régime permanent" d'un point de vue gravitationnel ?

    Merci en tout cas pour vos réponses.

  11. #8
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    J'imagine que tu as fait exprès de le souligner mais comment le sait-on au fait ?
    Car la relativité générale classique est incompatible avec la mécanique quantique.

    L'équation d'Einstein exprime la courbure de l'espace-temps en fonction du tenseur énergie impulsion Guv = Tuv. Or la mécanique quantique décrit la matière comme des états quantiques superposés (dans une base donnée, disons justement la base des états d'énergie définie). Cela implique automatiquement que l'espace-temps doit être décrit comme un état superposé de courbures différentes.

    Mais cela ne présage absolument pas de la solution à adopter. Ainsi, le raisonnement ci-dessus conduit directement au superespace et à l'équation de Wheeler-DeWitt.... que personne ne sait résoudre.

    Inversement, on peut considérer la gravité comme une interaction "comme les autres" et tenter les méthodes de la quantification des champs (avec la théorie des perturbations et touti quanti). Mais cela donne une théorie non renormalisable (et donc une infinité de paramètres libres).

    On sait maintenant contourner les deux difficultés. La première a donné la gravité quantique à boucles, la deuxième la théorie des cordes. La supersymétrie a aussi apporté quelques améliorations du problème. Et enfin il y a d'autres approches : géométries non commutatives, twisteurs,...

    Malheureusement, sans données expérimentales dans le domaine ou la gravité quantique se différentie de la gravité classique, on ne saurait pas départager les approches.... qui sont peut-être toutes mauvaises .
    Keep it simple stupid

  12. #9
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par saturne.mgs Voir le message
    Donc si j'ai bien compris vos explications, dans une expérience où on aurait à un instant t une distribution de masses et à t+dt une modification de cette distribution, on aurait bien un établissement progressif du nouveau champ gravitationnel ?
    Oui, bien que ce ne soit pas facile à mettre en évidence (pour les raisons que j'ai signalé plus haut : les ondes gravitationnelles sont quadrupolaires, toutes les modifications de distribution de masse ne provoquent pas, à longue distance, de modification du champ gravitationnel et les changements sont toujours faibles).

    Citation Envoyé par saturne.mgs Voir le message
    Je me demande justement où se trouve cette limite du point de vue de l'expérience.
    Deux exemples : le changement dans la position du périhélie des planètes (surtout notable pour Mercure) et la déviation des rayons lumineux par les corps massifs (surtout notable pour le Soleil).

    Citation Envoyé par saturne.mgs Voir le message
    On présente souvent la relativité générale comme la réponse au problème de la vitesse de propagation infinie du champ de gravitation newtonien
    Elle n'est pas que ça, mais oui, elle solutionne ce problème.

    En fait, en 1905 Einstein avait pondu la relativité restreinte et trouvé les modifications à apporter à la mécanique classique pour qu'elle obéisse à la RR. Pour l'électromagnétisme c'était immédiat (c'est une théorie relativiste avant la lettre). Il s'est donc attaqué à la gravitation. Il devait s'attendre à une formulation du type électromagnétisme : force à distance avec propagation. Mais ça ne marchait pas. En fait, la gravité même est incompatible avec la RR. En creusant, il a trouvé la RG.

    Citation Envoyé par saturne.mgs Voir le message
    Enfin, sur quel(s) phénomène(s) les physiciens comptent-ils pour observer ces ondes gravitationnelles ?
    Les phénomènes "violents" : supernovae, coallescences d'étoiles à neutrons ou de trous noirs,.... Ce sont les plus gros émetteurs d'ondes gravitationnelles.

    Il faut ensuite des détecteurs assez sensibles, et ça c'est difficile (sous une onde gravitationnelle typique, une barre métallique d'un mètre voit sa longueur varier de moins que le diamètre d'un proton !!!)

    Les projets en cours devraient enfin y arriver (voir le projet Lisa).

    Citation Envoyé par saturne.mgs Voir le message
    Je ne sais pas si ma question à un sens, mais est-ce que l'expansion de l'univers observée serait alors une conséquence du fait que l'univers ne soit pas en "régime permanent" d'un point de vue gravitationnel ?
    Qui sait ?

    Il y a des dizaines d'hypothèses pour l'énergie noire. Ce dont on a surtout besoin maintenant ce sont de données d'observations.
    Keep it simple stupid

  13. #10
    saturne.mgs

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Sous une onde gravitationnelle typique, une barre métallique d'un mètre voit sa longueur varier de moins que le diamètre d'un proton !!!
    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Les phénomènes "violents" : supernovae, coallescences d'étoiles à neutrons ou de trous noirs,.... Ce sont les plus gros émetteurs d'ondes gravitationnelles.
    Quand je vois le genre d'expériences dont les physiciens ont besoins de nos jours pour travailler, j'en viens à penser que le métier de physicien-théoricien n'existera pas toujours... Le feuilleton de la recherche en physique fondamentale actuelle est néanmoins passionnant à suivre, et j'espère réellement que tant d'efforts (et d'argent) finiront par être récompensé !

    Merci en tout cas, tout est beaucoup plus claire maintenant.

  14. #11
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Pour les théoriciens, je ne suis pas d'accord.

    La théorie est devenue de plus en plus élaborée et il est assez normal d'avoir des physiciens qui se spécialisent. Et on aura toujours besoins de spécialistes pour la théorie. Et les données nécessaires peuvent toujours être trouvées dans les articles spécialisés.

    Par contre, au niveau expérimental, il est clair que la majorité des expériences ne se mènent plus dans son salon. Et je ne parle même pas ici des "grandes" expériences (grands observatoires, grands accélérateurs). Même des expériences plus classiques, style supraconducteurs, graphène, etc... nécessitent des équipements qui nécessitent le regroupement des compétences et des ressources. On dispose rarement chez soi d'un microscope électronique ou d'une horloge au césium. A moins d'être sacrément fortuné.

    Ce constat ne se limite pas à la physique. C'est vrai aussi en ingéniérie (par exemple la microélectronique) ou en chimie.
    Keep it simple stupid

  15. #12
    noureddine2

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    salut , et pourquoi la deformation de l'espace-temps agit en meme temps sur la masse et sur l'energie ( ondes electromagnetique ) ? merci .

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  17. #13
    gatsu

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Car la relativité générale classique est incompatible avec la mécanique quantique.

    L'équation d'Einstein exprime la courbure de l'espace-temps en fonction du tenseur énergie impulsion Guv = Tuv. Or la mécanique quantique décrit la matière comme des états quantiques superposés (dans une base donnée, disons justement la base des états d'énergie définie). Cela implique automatiquement que l'espace-temps doit être décrit comme un état superposé de courbures différentes.

    Mais cela ne présage absolument pas de la solution à adopter. Ainsi, le raisonnement ci-dessus conduit directement au superespace et à l'équation de Wheeler-DeWitt.... que personne ne sait résoudre.

    Inversement, on peut considérer la gravité comme une interaction "comme les autres" et tenter les méthodes de la quantification des champs (avec la théorie des perturbations et touti quanti). Mais cela donne une théorie non renormalisable (et donc une infinité de paramètres libres).

    On sait maintenant contourner les deux difficultés. La première a donné la gravité quantique à boucles, la deuxième la théorie des cordes. La supersymétrie a aussi apporté quelques améliorations du problème. Et enfin il y a d'autres approches : géométries non commutatives, twisteurs,...

    Malheureusement, sans données expérimentales dans le domaine ou la gravité quantique se différentie de la gravité classique, on ne saurait pas départager les approches.... qui sont peut-être toutes mauvaises .
    Même si tout cela est vrai il ne me semble que cela ne justifie pas le "on sait que c'est une approximation d'une gravitation quantique".

    Ne pas savoir quoi faire aux petites échelles et dire qu'il faut une théorie quantique de la gravitation sont deux choses differentes.
    Par exemple, la gravitation pourrait très bien ne dépendre que des valeurs moyennes quantiques de l'énergie et ne pas être soumise aux fluctuations quantiques auxquel cas un traitement quantique de la gravitation serait demblé une mauvaise direction.

    Y-a-t-il des preuves expérimentales même indirectes qui pointent vers un traitement quantique de la gravitation plutot que vers autre chose (une remise à plat de la RG par exemple) ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  18. #14
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Salut,

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Ne pas savoir quoi faire aux petites échelles et dire qu'il faut une théorie quantique de la gravitation sont deux choses differentes.
    Je ne parlais pas que des petites échelles mais :

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Par exemple, la gravitation pourrait très bien ne dépendre que des valeurs moyennes quantiques de l'énergie et ne pas être soumise aux fluctuations quantiques auxquel cas un traitement quantique de la gravitation serait demblé une mauvaise direction.
    Oui, tu as raison. Certains pensent (Ghirardi par exemple) qu'il n'y a pas de superpositions quantiques macroscopiques mais une vraie réduction physique probablement liée à la masse et la gravité. Dans ce cas la RG pourrait s'avérer exacte (au moins pour ce que nous en savons) et être liée aux états après réduction (donc à l'échelle macroscopique) aux moyennes.

    C'est une des possibilités (bien que je ne l'aime pas du tout, je ne peux pas la réfuter).

    C'est l'option "modifier la MQ" plutôt que "modifier la RG".

    A contrario, à petite échelle, cela pourrait être très différent. Et des raisonnements conduisant à penser que gravité + MQ impliquent une longueur minimale pourraient être faux.

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Y-a-t-il des preuves expérimentales même indirectes qui pointent vers un traitement quantique de la gravitation plutot que vers autre chose (une remise à plat de la RG par exemple) ?
    Ni l'inverse. Hélas. On manque de données dans ce domaine pour trouver la bonne approche, quelle qu'elle soit.

    Des expériences en court pour essayer de trouver un écart même infime au principe d'équivalence n'ont encore rien trouvé par exemple.

    Citation Envoyé par noureddine2 Voir le message
    salut , et pourquoi la deformation de l'espace-temps agit en meme temps sur la masse et sur l'energie ( ondes electromagnetique ) ?
    C'est juste un constat. Mais il est assez naturel.

    Premier sens : l'énergie est à l'origine de la courbure :

    D'une part, en relativité, il y a équivalence entre masse et énergie propre (E = mc²).

    D'autre part, lorsque l'on utilise l'approximation newtonienne, on arrive à une relation du type G_00 = T_00 (à une constante près liée à la constante de gravitation universelle). C'est une relation entre composantes temporelles. (en fait pour G_000 ce qu'on a c'est une valeur liée au tenseur métrique, la composante g_00. De mémoire je ne suis plus sur, la divergence je crois, à vérifier).

    Le passage à une formulation covariante conduit automatiquement à Tuv et à la recherche d'un tenseur de courbure répondant à certains critères simples (que des dérivées du second ordre du tenseur métrique, la composante temporelle ci-dessus, sans divergence comme le tenseur énergie impulsion). Et le seul tenseur correspondant est le tenseur de courbure d'Einstein Guv.

    En fait, le tenseur énergie-impulsion ne contient pas que l'énergie mais aussi l'impulsion et la pression !

    Deuxième sens : la courbure influence la matière et l'énergie

    D'abord : l'énergie ce n'est pas les ondes électromagnétiques. Tout système physique a de l'énergie : la matière, les ondes électromagnétiques, les gluons,... Et tout système physique a d'autres propriétés que l'énergie. Par exemple une onde EM a une direction, une polarisation, une longueur d'onde,...

    La RG obéit au principe de correspondance. Celui-ci en terme moderne peut se formuler comme suit : en tout voisinage d'un point il existe un repère où la relativité restreinte s'applique (et à faible vitesse la mécanique classique de Newton).

    En particulier, dans un tel repère, un corps, un rayon lumineux,... sur lesquels n'agissent aucune force se déplace en ligne droite.

    Or, dans un espace courbe, si on prolonge ces portions de droites infinitésimales, de proche en proche, on obtient les géodésiques (qui sont courbes si l'espace-temps est courbe).

    Un exemple : sur Terre, si tu prends une route droite et que tu la prolonges, tu obtiens un grand cercle (comme l'équateur ou comme un méridien) = géodésique de la sphère.

    Par conséquent, autant un rayon lumineux qu'un grain de poussière suit les géodésiques.... sauf si tu soufles dessus

    Le principe de covariance dit : pour avoir la version en RG d'une équation physique, remplacez les dérivées ordinaires par les dérivées covariantes, c'est tout (à quelques difficultés près, des ambiguités dans l'opération. Si c'était toujours facile ce ne serait pas marrant ).
    Keep it simple stupid

  19. #15
    Xoxopixo

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Deedee81
    Premier sens : l'énergie est à l'origine de la courbure :
    .../...
    Deuxième sens : la courbure influence la matière et l'énergie
    Comment trancher face à ce probleme quasiment métaphysique ?

    Peut-être en restant réaliste et donc en distinguant deux chose.
    Ce qui est réaliste, c'est à dire l'observation, et ce qui ne l'est pas, l'observable.
    Tout ce que nous savons, c'est que nous pouvons observer.
    L'observation nous donne une valeur.

    On peut formaliser : F(Valeur propre Objet)=Valeur Observée.
    F etant la fonction qui relie la valeur propre de l'objet à la valeur observée.
    Nous n'avons aucune idée de ce que represente la valeur propre de l'objet. Nous n'avons acces qu'à F(Valeur propre Objet) soit la Valeur observée.

    Qu'est-ce qu'une courbure, une energie ou un gluon ?
    C'est F(valeur propre objet)

    Une approche qui être tentée, c'est de dire qu'il y a une certaine similitude entre F(Valeur propre objet) à l'echelle atomique et à l'echelle macroscopique.
    Donc on peut raisonablement penser que la "Valeur propre Objet" peut être représentée par ce que nous en voyons à l'echelle macroscopique.
    C'est par exemple le cheminement intellectuel qui a aboutit au modele planetaire de l'atome.
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_de_Bohr

    Nous sommes des êtres humains, et à ce titre notre pensée fonctionne par analogie.

    Mais comme nous le savons tous, les mathematiciens ne sont pas des êtres humains
    Donc ils font, comme tout être humain (pour se ratraper )
    Ils prêtent à la valeur propre de l'objet ce qu'ils se representent le mieux. A savoir des formulations mathematiques. (ce qui est equivalent à une sémantique)
    On a donc des courbures, de l'energie et de la masse, de la gravité.
    Des choses qui portent des noms. Mais ce ne sont pas les choses.

  20. #16
    arrial

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par Jeanpaul Voir le message
    Sûr que si on pouvait détecter instrumentalement les ondes gravitationnelles depuis la Terre, ce serait un grand pas en avant.


    Bonjour,

    « Une onde gravitationnelle se propage dans l'espace-temps à la vitesse de la lumière et modifie sa structure, tout comme l'onde modifie la surface de l'eau. La place qu'occupe l'onde gravitationnelle à un instant précis "s'imprègne" dans l'espace, sa valeur pouvant se calculer par la différence entre les tenseurs métriques pendant son passage et en l'absence d'onde : c'est la loi de la propagation d'Einstein. »
    http://www.astrosurf.com/luxorion/re...nerale-ex5.htm


    J'ai lu un article pas très vieux, où on relatait qu'une observation [sonde ? télescope spatial ?] américaine avait mis en évidence la propagation d'une perturbation, dont la vitesse aux incertitudes près, était compatible avec la vitesse de la lumière. Je l'avais cité sur Yahoo, mais je suis désinscris, et n'ai pas gardé la référence …
    À propos des observations : http://uupsilone.wordpress.com/

    Je ne retrouve plus l'article : @+tard peut-être
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  21. #17
    dragounet

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    La vitesse de libération d'un trou noir est infinie. Avec ses minables 300'000km/s la lumière n'a aucune chance d'en sortir.

    Or le trou noir attire tout, donc la gravitation doit aller à une vitesse infinie pour en sortir.

    C'est les ondes gravitationnelles qui se trainent à 300'000 km/s, pas la gravitation elle-même, sinon le trou noir n'aurait pas d'effet.

    De plus il n'y a aucune raison que l'attraction vienne de l'horizon des événements plus que de la singularité elle-même, na!

  22. #18
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Salut,

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Comment trancher face à ce probleme quasiment métaphysique ?
    Aie aie aie aie. En voyant ta réponse je me rend compte que j'ai été ambigus. Ou plutôt je me suis bêtement fait avoir par la polysémie. Pfffff......

    Quand je disais "premier sens" et "deuxième sens" : je ne voulais pas dire "première signification" et "autre signification". Mais première direction et deuxième direction. C'est-à-dire :

    La courbure influence la matière
    et
    la matière influence la courbure

    C'est les deux à la fois, pas l'un ou l'autre !

    Je suis d'accord sur ta remarque sur "ce que nous pouvons observer". Certains articles ou livres de relativité générale (ou autre) prennent parfois la peine de bien expliquer le coté physique, ce qui est mesuré, observé, ce qui fait partie du modèle.

    Par exemple :

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Qu'est-ce qu'une courbure
    (je ne garde celui-là pour faire court et à cause du sujet du fil. Evitons de parler d'atomes et de gluons sur ce fil, sauf si l'initiateur du fil sujette approfondir le sujet).

    Ce qui est mesuré ce sont des événements et leurs relations, via l'échange de signaux, etc.... En chaque endroit on va disposer d'horloges, de règles étalons, etc...

    Cela permet de mesurer (au moins en principe) un réseau de relations métriques entre événements. Un simple tableau donnant la distance et la durée séparant chaque paire d'événements.

    A partir de là, on peut construire une structure de coordonnées et de géométrie. On peut attribuer à chaque événement des coordonnées et des règles géométriques pour calculer les distances et durées.

    Il s'avère que au quotidien, la géométrie d'Euclide marche plutôt bien. Mais pas en relativité générale. Et la courbure, c'est dans ce contexte : la géométrie. C'est exactement le même concept que la courbure d'une surface sphérique par exemple.

    La courbure traduit donc l'écart entre les relations mesurées entre événéments et les relations qui seraient déduites des axiomes d'Euclide.

    La courbure est une modélisation mathématique des écarts mesurés.

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Mais comme nous le savons tous, les mathematiciens ne sont pas des êtres humains


    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    On a donc des courbures, de l'energie et de la masse, de la gravité.
    Des choses qui portent des noms. Mais ce ne sont pas les choses.
    C'est vrai. Il faut faire la traduction entre la modélisation et la physique.

    D'ailleurs, c'est une des raisons pour laquelle je n'aime pas le cours de relativité générale de Elbaz. A l'époque où je l'ai lu, il abordait très peu ce point. Il attaquait directement les calculs tensoriels (en fait du calcul matriciel dans ce cours).

    Ce n'est que bien plus tard j'ai compris que je maitrisais les calculs mais je n'avais absolument rien pigé de la physique cachée derrière. Ca m'a fait vraiment râler.

    Je trouve qu'avant d'aborder les théories il faudrait toujours "mettre la main à la pâte". Savoir ce qu'est la physique (idéalement en allant dans un laboratoire), discuter de la physique, puis seulement la théorie. D'expérience, je sais que lorsque je n'ai pas suivi cette voie, cela m'a fait du tort. Mais il est vrai que ce n'est pas toujours facile (il y a un peu plus de vingt ans que je n'ai pas mis les pieds dans un labo )

    Mettre la main à la pâte est souvent important. Par exemple, concernant la métrique, un exercice très amusant et abordable est le suivant. Prendre dans un atlas un tableau des capitales dans le monde et des distances qui les séparent. Essayer de construire un système de coordonnées à partir de là et des règles pour en déduire ces distances. Déduire de ces coordonnées les relations géométriques, par exemple essayer de voir si le théorème de Pythagore est respecté.
    Keep it simple stupid

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  24. #19
    phuphus

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Bonjour à tous,

    merci beaucoup Deedee81 pour tes interventions, je les trouve très claires et détaillées ! Toutes mes excuses pour la naïveté des questions qui vont suivre, mais je n'y connais strictement rien en gravitation et encore moins en relativité.

    Si vraiment la gravitation se propage, alors on devrait constater une dissymétrie du champ de gravitation terrestre entre l'avant et l'arrière de sa course dans l'espace, non ? Cela constitue peut-être un résultat basique de la RG, mais comme j'ignore tout de cette théorie...

    Si c'est le cas, une cartographie précise du champ de gravitation (http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/7512-...a-la-carte.php ??) faisant apparaître une dissymétrie claire, indépendamment de la geoïde, serait-elle plus "facile" ou non que la mesure d'une déviation de l'ordre du diamètre d'un proton entre deux barres () ?

  25. #20
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Toutes mes excuses pour la naïveté des questions qui vont suivre, mais je n'y connais strictement rien en gravitation et encore moins en relativité.
    Tes questions sont loin d'être naive et je trouve même celle-ci assez difficile (en tout cas pour moi).

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Si vraiment la gravitation se propage, alors on devrait constater une dissymétrie du champ de gravitation terrestre entre l'avant et l'arrière de sa course dans l'espace, non ? Cela constitue peut-être un résultat basique de la RG, mais comme j'ignore tout de cette théorie...
    En principe, ça ne devrait rien changer. En gros, pour ça, la relativité générale est comme la relativité restreinte et la mécanique classique : les lois physiques sont les mêmes dans tout repère inertiel.

    Cela veut dire que pour un corps en mouvement rectiligne uniforme le champ de gravité suit comme un toutou. Dans le repère de ce corps, la gravité est totalement isotrope et statique.

    MAIS :
    - le mouvement de la terre est loin d'être rectiligne (elle tourne autour du Soleil) ou uniforme (l'orbite n'est pas parfaitement circulaire).
    - De plus la Terre se déplace dans le champ gravitationnel solaire et cela peut avoir une influence.

    Le calcul full RG de deux corps en orbite est notoirement difficile. Peut-être que quelqu'un ayant déjà abordé ces effets nous éclairera.

    Ce que je sais c'est que ça doit être forcément très très faible. Par exemple, deux corps en orbite l'un autour de l'autre émettent des ondes gravitationnelles et tombent en spirale l'un vers l'autre. Mais l'effet est infime : on ne risque pas de voir la Terre tomber dans le Soleil.

    Hélas :

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Si c'est le cas, une cartographie précise du champ de gravitation (http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/7512-...a-la-carte.php ??) faisant apparaître une dissymétrie claire, indépendamment de la geoïde, serait-elle plus "facile" ou non que la mesure d'une déviation de l'ordre du diamètre d'un proton entre deux barres () ?
    Ce ne serait pas plus facile ! En effet il y a des effets perturbateurs. Les géoide n'est pas parfaitement sphérique (la répartition des masses dans la Terre n'est pas uniforme) et il y a des perturbations dues aux autres planètes.

    Tous ces effets sont considérablement plus fort que ceux auquel je m'attendrais à cause du mouvement de la Terre dans le champ gravitationnel terrestre. Ils sont même suffisant pour provoquer des fluctuatuons du jour solaire (comme comparé aux horloges atomiques) (en plus des effets saisonniers, évidemment).

    Même la rotation sur la Terre sur elle-même a un effet. Un corps en orbite a tendance à être légèrement entrainé par la rotation de la Terre. Cet effet là (effet Lense-Thiring) est certainement plus facile à mesurer. Il y a des expériences en cours mais j'ignore où ils en sont (si ma mémoire est bonne ils ont rencontré pas mal de difficultés techniques).

    Mais ça ne dispense pas de mesurer les ondes gravitationnelles (de toute façon il y en a peu qui doivent douter de leur existence) ne fut-ce que parce que elles seront un formidable outil d'observation astronomique.
    Keep it simple stupid

  26. #21
    Amanuensis

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    La vitesse de libération d'un trou noir est infinie.
    La vitesse de libération n'est pas la propriété d'un objet, mais celle de la combinaison d'un lieu et d'un objet. Ce qu'on appelle la vitesse de libération pour une planète est implicitement celle à la surface de la planète (et qui permet à terme de s'échapper de son influence gravitationnelle). Mais cette approche tacite n'est pas applicable à un trou noir.

  27. #22
    Amanuensis

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Si vraiment la gravitation se propage, alors on devrait constater une dissymétrie du champ de gravitation terrestre entre l'avant et l'arrière de sa course dans l'espace, non ?
    Pourquoi ?

    Question de physique plus simple : un caillou qui tombe dans un étang déclenche des vagues circulaires autour du point d'impact (propagation identique dans toutes les directions). Quelle est la forme des vagues si on le fait tomber dans une rivière avec un courant uniforme ?

  28. #23
    phuphus

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Cela veut dire que pour un corps en mouvement rectiligne uniforme le champ de gravité suit comme un toutou. Dans le repère de ce corps, la gravité est totalement isotrope et statique.
    Mais comme la vitesse d'une onde ne dépend que du milieu et pas de la vitesse de la source, je m'étais imaginé que l'on pouvait "comprimer" la gravité en avant de la terre et l'étirer derrière.

    L'isotropie de la gravité dans le repère lié au corps est-elle justement reliée au fait que la vitesse de la lumière est constante quel que soit le repère et que les ondes gravitationnelles ont comme vitesse c ? Où bien est-ce encore un biais de représentation de ma part ? Si c'est cette dernière réponse, il faudra que j'arrête de réfléchir à la gravitation à partir de mes connaissances actuelles et que je me plonge dans un vrai cours de relativité

    Citation Envoyé par Amanuensis
    Question de physique plus simple : un caillou qui tombe dans un étang déclenche des vagues circulaires autour du point d'impact (propagation identique dans toutes les directions). Quelle est la forme des vagues si on le fait tomber dans une rivière avec un courant uniforme ?
    En toute honnêteté, je ne sais pas si l'analogie est facile. L'exemple du caillou dans la marre est souvent cité pour illustrer les ondes, même s'il est plus complexe qu'il n'y paraît. Voir par exemple l'intervention de LPFR sur ce fil. Surtout que le champ de gravitation peut être considéré comme une composante continue décroissante, alors que pour le caillou il y a clairement des oscillations... Je vais tout de même essayer de te suivre dans cette voie.

    Je n'ai jamais fait l'essai du caillou dans une rivière, mais on peut raisonnablement supposer que les cercles concentriques vont juste être transportés par le courant. Le problème avec cette analogie, outre les restrictions déjà mentionnées, est que la source des vagues disparaît aussitôt après avoir été active : c'est comme si l'on faisait apparaître et disparaître instantanément la Terre. Pour être plus exact, il faudrait plutôt considérer un filet de cailloux tombant tous au même endroit. Chaque caillou produit des cercles concentriques emportés par le courant, et le caillou suivant ajoutera sa propre contribution alors que les cercles de ses prédécesseurs ont déjà dérivé. On obtiendrait donc une figure similaire à celle-ci :

    http://www.obs-hp.fr/lumiere/page15.html

    C'est de ce genre de raisonnement que j'ai conclu, apparemment de manière erronée, que la gravitée devait être comprimée en avant de la Terre et étirée derrière (donc à distance égale de la Terre, une intensité du champ de gravité moins forte à l'avant et plus forte à l'arrière).

  29. #24
    Xoxopixo

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Amanuensis
    Question de physique plus simple : un caillou qui tombe dans un étang déclenche des vagues circulaires autour du point d'impact (propagation identique dans toutes les directions). Quelle est la forme des vagues si on le fait tomber dans une rivière avec un courant uniforme ?
    De memoire, sans trop réflechir, je dirais un cône dans la direction d'avancement du liquide ?

    Sinon, si je comprend bien, l'Espace-Temps serait la "structure" qui reste lorsqu'on a tout enlevé, photons, electrons, gluons etc.
    C'est ce que j'ai cru comprendre lors d'un exposé d'Etienne Klein
    http://www.espace-sciences.org/archi...731032985.html
    Je vais quand même l'ecouter une autre fois.
    Mais à premiere vue c'est troublant quand même.

    Je pense que dans la Theorie Quantique à Boucle la gravitation ne doit pas être instantanée. Car elle est probablement émmergente.
    Citation Envoyé par Futura-Sciences
    Que ce soit dans le cadre de la théorie des supercordes ou de celui de la gravitation quantique à boucles, on suspecte que la structure de l’espace-temps n’est pas fondamentale mais émergente
    http://www.futura-sciences.com/fr/ne...c-fermi_20213/

  30. Publicité
  31. #25
    Xoxopixo

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Je rebondit sur la question, apres reflexion.

    La réponse est évidente.
    La gravitation n'est pas instantannée.
    C'est la deformation de l'espace-temps qui est coalescente à la gravité. C'est pour ça que l'on parle de son emmergence dans la gravité quantique à boucle. La gravité n'etant que le phénomene perçu de la "compression" d'un espace.
    C'est un peu comme dans un liquide ?
    Pas comme on le décrit en vulgarisation en 2 dimensions avec une espece de toile tendue, mais en trois dimensions.
    Ca doit être difficile à modeliser...
    J'essaie de m'imaginer comment c'est fait...

  32. #26
    Amanuensis

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantanée ?

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    En toute honnêteté, je ne sais pas si l'analogie est facile.
    Il ne s'agissait pas d'une analogie, mais d'un test...

    e n'ai jamais fait l'essai du caillou dans une rivière, mais on peut raisonnablement supposer que les cercles concentriques vont juste être transportés par le courant.
    Test passé avec succès. Une réponse genre ellipse ou cône aurait montré un manque de réflexion sur le sujet, pouvant expliquer l'idée a priori d'un champ dissymétrique.

    Le problème avec cette analogie (...)
    Cela répond à mon "pourquoi ?" de mon message précédent...

    ------

    Maintenant, le peu que je comprends de la RG (je précise cela aussi pour la suite, qui consiste en réflexions près de la limite, et peut-être du mauvais côté, de mes compétences) m'indique que le champ de gravitation au sens de l'accélération n'est pas fondamentalement la gravitation. Celle-ci est plutôt les effets de marée. On peut les visualiser par une "déformation", genre (en spatial) élongation dans une direction et contraction dans les directions perpendiculaires. Un effet d'une onde gravitationnelle serait des déformations cycliques contraction/élongation, et cela "se propage".

    Le champ de gravitation en tant que champ d'accélération résulte du choix de référentiel, il est relatif. Il ne peut pas être étudié "en lui-même", comme si ses propriétés étaient indépendantes du choix de référentiel. Pour avoir quelque chose d'indépendant, il faut aller chercher le tenseur de courbure spatio-temporelle, qui décrit (entre autres) les effets de marée ; le champ de courbure est un objet bien plus compliqué (20 dimensions locales) qu'un champ d'accélération (3 dimensions locales), mais qui "encode" toute l'information nécessaire pour traiter tout référentiel.

    Si la Terre était en mouvement uniforme et ne tournait pas sur elle-même par rapport aux astres lointains, l'étude dans le référentiel où elle est immobile montrerait une symétrie sphérique du champ de courbure : des effets de marée (par exemple), avec effet d'élongation dans le sens radial. Dans un autre référentiel, dans lequel la Terre serait en mouvement, le champ de courbure serait "inchangé" mais pourrait se présenter différemment relativement au référentiel.

    D'après ce que j'ai compris, si un corps est accéléré par autre chose que la gravitation (une particule chargée électriquement par exemple), l'accélération (par rapport aux géodésiques de l'espace-temps) introduit une dissymétrie de ses effets gravitationnels, par auto-gravitation. La dissymétrie est orientée par l'accélération, et pas par la vitesse ; par exemple, pour un mouvement décrit comme circulaire dans un certain référentiel R, elle ne serait pas entre avant et arrière (spatialement), notion qui dépend du référentiel choisi pour décrire le mouvement, mais perpendiculaire à la vitesse relativement à R.

    Maintenant, la Terre étant en chute libre, elle n'est pas, au sens de la déviation par rapport aux géodésiques, accélérée. Peut-être que si on décompose (artificiellement) les effets gravitationnels en ceux dus à la Terre et ceux dus au Soleil, on obtient une dissymétrie pour la composante terrestre, mais j'imagine qu'elle serait orientée dans la direction radiale Soleil-Terre, et non pas dans le sens "avant/arrière". (Mais ce n'est alors peut-être qu'un effet de la décomposition artificielle entre effets du Soleil et de la Terre.)
    Dernière modification par Amanuensis ; 30/03/2011 à 06h05.

  33. #27
    arrial

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    le trou noir attire tout, donc la gravitation doit aller à une vitesse infinie pour en sortir.
    C'est les ondes gravitationnelles qui se trainent à 300'000 km/s, pas la gravitation elle-même, sinon le trou noir n'aurait pas d'effet.
    Salut,

    Tu ne préjuges pas de la nature de la gravitation, là ?

    @+
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  34. #28
    dragounet

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par arrial Voir le message
    Salut,

    Tu ne préjuges pas de la nature de la gravitation, là ?

    @+
    Si, pourquoi, c'est mal ?

  35. #29
    Amanuensis

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Si, pourquoi, c'est mal ?
    Oui pour certains, non pour d'autres. Cela dépend de la position éthique de chacun vis-à-vis de la démarche scientifique.

  36. #30
    ordage

    Re : Pourquoi dit-on que la gravitation est instantannée ?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,




    Par exemple, pour les orbites des planètes autour du Soleil. Le champ gravitationnel ne change pas au cours du temps et les planètes se déplacent dans un champ statique. Par conséquent la vitesse de propagation n'a pas d'importance..
    Salut

    Dans ce cas il doit y avoir émission d'ondes gravitationnelles, à un niveau très faible sans doute dans le cas du système solaire, mais ces orbites, même circulaires, ne sont pas stables (à très long terme). Mais par exemple, le système Soleil Jupiter a un moment quadripolaire très faible mais non nul pour un observateur lointain.
    L'hypothèse du champ statique ne vaut que si la masse en orbite est négligée auquel cas le moment quadripolaire est nul.

    Par contre c'est mesurable dans le cas d'orbites de periodes très courtes (cf Taylor et Hulse).

    Cordialement

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