Vitesse Photon et espace temps

[yellowstone44]

On a déterminé que la vitesse de la lumière ne pouvait pas dépassé 300 000 km/s
A notre échelle, si 2 objets avancent en sens inverse, leurs vitesses s’éditionnent lorsqu'elles se croisent. De ce fait, le croisement de 2 voitures allant à 100km/h s'effectuera à 200km/h, pour un observateur statique extérieur. Par contre, il n'en est pas de même avec 2 photos qui se croiseraient. Car leur croisement ne se ferait pas à 600 000km/S, mais à 300 000km/S puisque rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière. Mais quels sont les conséquences de ce phénomène. Il est démontré que plus l'on va vite, plus l'espace se rétrécis et donc, plus le temps ralenti. Doit-on en conclure que si je suis un photon, l'espace et le temps sont nul ?? Et si l'espace pour un photon en nul, est-ce une particule qui peut appréhender l'espace dans sont ensemble puisqu'un espace nul signifiait qu'il résumerait l'espace en une singularité sans notion de temps. Donc, l'ensemble des photons que l'on perçoit ne serait qu'une illusion du au ralentissement que provoque notre structure spatio-temporelle ?

Merci pour votre réponse.
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[mach3]

On a déterminé que la vitesse de la lumière ne pouvait pas dépassé 300 000 km/s
A notre échelle, si 2 objets avancent en sens inverse, leurs vitesses s’éditionnent lorsqu'elles se croisent. De ce fait, le croisement de 2 voitures allant à 100km/h s'effectuera à 200km/h, pour un observateur statique extérieur. Par contre, il n'en est pas de même avec 2 photos qui se croiseraient. Car leur croisement ne se ferait pas à 600 000km/S, mais à 300 000km/S puisque rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière.

première chose, les vitesses ça ne s'additionne pas, ça se compose, voir : http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...n_des_vitesses

pour des vitesses faibles, cette composition peut être approximée par une simple addition, ce qui explique que l'addition marche bien dans la vie courante. Faites un essai avec la formule précédemment citée, vous verrez que tant que les vitesses ne dépassent pas les 1000km/s environ, on trouve presque la même chose en composant ou en additionnant.

Il est démontré que plus l'on va vite, plus l'espace se rétrécis et donc, plus le temps ralenti. Doit-on en conclure que si je suis un photon, l'espace et le temps sont nul ??

c'est très mal dit. quand on va vite par rapport à un objet, la mesure de la durée des phénomènes ayant lieu sur/dans l'objet est allongée et la mesure de la dimension de l'objet dans le sens de la vitesse est rétrécie.

Par contre on ne peut pas se mettre à la place d'un photon, c'est à dire imaginer un référentiel dans lequel le photon serait immobile et décrire ce qu'il "verrait", c'est un peu équivalent à une division par zéro, c'est inconsistant : on postule une théorie dans laquelle le photon va à c dans tout référentiel et ensuite on voudrait savoir ce qu'il se passe dans un référentiel ou le photon à une vitesse nulle, alors qu'on a imposé qu'il allait à c dans tout référentiel
Cela n'a par ailleurs aucun intérêt physique.

m@ch3

[yellowstone44]

Merci pour cette réponse, même si j'ai été très réducteur sur ce que j'ai dit. Mais plus précisément, 2 photons se croisent-ils bien à 300 000km/s. Si tel est le cas, chacun allant à leur propre vitesse c, est-ce que l'espace se ressert tellement qu'il devient nul ??

[yellowstone44]

je reformule :

si je suis un photon, je vais à c dans mon référenciel. je croise un photon qui vient à contre sens à vitesse c. je ne peux pas le croiser plus vites que c. Donc, soit j'ai ralentis impossible car constante, soit la distance que je parcours est nul et donc le temps aussi. Où se trouve mon incompréhension. (je ne suis pas physicien)

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

si je suis un photon, je vais à c dans mon référenciel.

dans le contexte (implicite ici) de la relativité restreinte, cette phrase est absurde. Vous ne pouvez rien conclure en partant de ça.

-Par définition, votre vitesse dans votre référentiel est 0. C'est d'ailleurs mal dit, pour parler proprement on ne dit pas le référentiel de machin, mais le référentiel dans lequel machin est immobile, ou encore dans lequel la vitesse de machin est nulle.

-En relativité restreinte, la vitesse d'un photon a pour norme c dans tout référentiel.

Ces 2 prémisses étant admises, il est impossible de parler de référentiel du photon, ou en parlant plus proprement, d'un référentiel dans lequel le photon a une vitesse nulle, vu que cela contredit la 2e prémisse.

Le questionnement sur quelle est la vitesse d'un photon par rapport à un autre photon est sans objet et sans intérêt.

Un référentiel en RR représente le point de vue d'un observateur matériel, qui du coup, ne peut se déplacer qu'à des vitesses strictement inférieures à c. Aucun observateur ne pouvant aller à la vitesse c, il n'est de toutes façons pas utile de définir un référentiel pour un photon qui n'est pas un observateur et dont personne ne pourra jamais connaitre le point de vue.

m@ch3

[yellowstone44]

OK, je ne suis pas un photon.

Alors, autre question : je suis dans un objet spatial réel standard, et j'accélère jusqu'à 200 000 km/s (c'est possible puisque je vais moins vite que la lumière) Je croise un autre vaisseau qui va lui aussi à 200 000 km/s. A quelle vitesse se croise t-on ??? Sûrement à une vitesse inférieure à 300 000 km/s Et comment je perçois l'espace qui m'entoure et l'objet que je croise ?

[yellowstone44]

J'ai trouvé une réponse.

Deux fusées face à face
Nous avons rencontré un très grand nombre de fois l'idée suivante (ou similaire) : "si je suis dans une fusée qui va à 200000 km/s (par rapport à la Terre) et qu'une fusée vient vers mois à 200000 km/s (par rapport à la Terre), alors je la vois arriver à 400000 km/s, ce qui est supérieur à la vitesse de la lumière, c'est donc possible !". (Une variante : je suis dans un train super rapide qui va à 299792457 m/s, je lance une balle à 2 m/s, elle ira donc plus vite que la vitesse de la lumière !). Hé bien non, ça ne marche toujours pas.
Pourquoi ? Simplement que depuis l'apparition de la relativité, on sait que les vitesses ne sont pas additives. En effet, il existe une loi (la transformation de Lorentz) permettant de trouver les vitesses exactes (et mesurées) dans ce type de cas. Cette transformation est , avec u la vitesse réelle, v et w les vitesses des objets, et c la vitesse de la lumière dans le vide. Exemple : ma fusée va à v = 200000 km/s [par rapport à la Terre], une fusée vient vers moi à cette même vitesse w=200000 km/s [par rapport à la Terre]. Sa vitesse par rapport à moi est donc . Hé oui, c'est inférieur à c, et malheureusement, quelles que soient les deux vitesses prises, ça le restera.

Effectivement, beaucoup me diront "pourtant sur l'autoroute, si je roule à 130 km/h et que je croise une voiture allant à 130 km/h, alors elle va à 260 km/h par rapport à moi". Presque. A de si faibles vitesses, la transformation de Lorentz se comporte comme une loi d'additivité classique. Si on utilise sa transformation pour des vitesses comme celles-ci, on obtient environ 259.99999999999999. L'additivité des vitesses "classique" est donc valable pour des vitesses dites "non relativistes".
A savoir que cette loi est une des loi les plus précisément mesurées et validées dans l'histoire des sciences.

Mais cà ne répond pas à ma question.

A une vitesse proche de la lumière, comment perçoit-on le monde extérieur. Est-ce que le temps se fige ? Est-ce que l'espace est quasi nul ?

[Chanur]

Bonjour,

Pour l'espace qui vous entoure, aussi bien que pour le fonctionnement de votre montre, vous ne voyez absolument rien d'anormal : dire que vous vous déplacez à 200 000 km/s est juste une question de point de vue (c'est à dire de choix de référentiel). Vous pouvez aussi bien dire que vous êtes immobile.

Pour l'objet que vous croisez, on peut calculer avec précision à quelle vitesse il va (lien donné par mach3), et, effectivement, ce sera une vitesse inférieure à 300 000 km/s.

Si vous observez la montre du pilote de l'autre vaisseau, elle vous semblera aller plus lentement que la vôtre, et si vous mesurez la longueur de l'autre vaisseau, elle vous semblera plus courte que s'il était immobile par rapport à vous.

Notez que le pilote de l'autre vaisseau aura les mêmes impressions vous concernant ...

[yellowstone44]

Donc, je percevrais l'autre vaisseau de manière très écrasé. Mais y aurait-il un moment ou je ne percevrais ce vaisseau que comme un point (pour un fusé par exemple) ? Si tel est le cas, je devrais percevoir l'ensemble de ce qui m'entoure, non pas en volume, mais de manière plane, non ?

Je pense que j'ai ma question : Est ce que se rapprocher de la vitesse de la lumière permet de quasiment retirer une dimension aux 3 dimensions de l'espace (tout du moins la perception d'une des dimension). Si j'ai un repère x, y, z et que je vais à une vitesse proche de la lumière dans le sens de z, je ne percevrais plus que x et y. Et z serait quasi nul, non ?

Bon, c'est pas facile à expliquer.

[mach3]

Je pense que j'ai ma question : Est ce que se rapprocher de la vitesse de la lumière permet de quasiment retirer une dimension aux 3 dimensions de l'espace (tout du moins la perception d'une des dimension). Si j'ai un repère x, y, z et que je vais à une vitesse proche de la lumière dans le sens de z, je ne percevrais plus que x et y. Et z serait quasi nul, non ?

non.

Les mesures des objets dans le sens du déplacement seront raccourcies, elles tendent vers 0 quand votre mouvement par rapport aux objets tend vers c, mais comme vous n'atteignez jamais c, les mesures des objets (et des distances qui les séparent) ne deviennent jamais nulles.

Par ailleurs quand on parle de distances raccourcies, ce sont des distantes déduites après prise en compte du retard de la lumière (après calcul donc). Ce que vous verrez de vos yeux, ce ne seront pas des objets raccourcis, mais déformés d'une certaine manière, en grande partie à cause de l'aberration de la lumière.
Un exemple de ce que cela donne ici : http://www.fourmilab.ch/cship/aberration.html (voir en bas surtout).

m@ch3

[yellowstone44]

non.

Les mesures des objets dans le sens du déplacement seront raccourcies, elles tendent vers 0 quand votre mouvement par rapport aux objets tend vers c, mais comme vous n'atteignez jamais c, les mesures des objets (et des distances qui les séparent) ne deviennent jamais nulles.

Par ailleurs quand on parle de distances raccourcies, ce sont des distantes déduites après prise en compte du retard de la lumière (après calcul donc). Ce que vous verrez de vos yeux, ce ne seront pas des objets raccourcis, mais déformés d'une certaine manière, en grande partie à cause de l'aberration de la lumière.
Un exemple de ce que cela donne ici : http://www.fourmilab.ch/cship/aberration.html (voir en bas surtout).

m@ch3

Merci pour le lien. Mais je ne comprends pas pourquoi tu réponds "non" alors que ton lien explique exactement ce que je dis (et je t'en remercie d’ailleurs puis que c'est ce que je cherchais). Le lien que tu m'envoies (ou alors je n'ai pas compris) explique qu'à une vitesse proche de celle de la lumière (99,9999...%), quasiment l'ensemble de l'espace qui entoure l'observateur, y compris ce qui est derrière lui, est visible de manière déformé. C'est bien ce que je disais. L'ensemble de l'espace en 3 dimensions est visible en 2 dimensions pour l'observateur qui regarderait dans le sens de la marche. Certes un univers déformé, mais un univers visible de manière intégral.

[Amanuensis]

Dans ce type de présentation il y a un fort relent d'espace absolu. Au lieu de voir un observateur se déplaçant à vitesse relativiste par rapport à un "espace" qui n'a pas de sens, remplacez cela par un observateur immobile dans un "espace 3D normal", avec tout autour des lui un tas d'étoiles et de galaxies qui fuient vers son arrière à vitesse relativiste (tous la même). Et étudiez alors ce que l'observateur voit.

Les deux approches sont strictement identiques, mais celle que je propose en alternative évite de penser en terme d'espace qui se contracterait ou se déformerait. Car il n'y a rien de tel ; ce que l'observateur voit ce sont des trajectoires relativistes d'autres objets, pas un "espace".

[mach3]

C'est bien ce que je disais. L'ensemble de l'espace en 3 dimensions est visible en 2 dimensions pour l'observateur qui regarderait dans le sens de la marche. Certes un univers déformé, mais un univers visible de manière intégral.

attention à bien faire la différence entre ce qui est "vu" et ce qui est déduit de ce qui est vu. D'autant que ce qui est vu, c'est même une réduction à une seule dimension d'espace et pas 2 : ce qui est exactement derrière reste derrière et tout ce qui n'est pas exactement derrière est vu devant, concentré dans une zone très petite qui tend à devenir un point quand v tend vers c : tout parait sur une seule ligne qui passe par le vaisseau. Mais bon, vu que v n'est jamais égale à c, on reste toujours en 3D, des objets pouvant être vu sous n'importe quel angle (il y en aura beaucoup plus vers l'avant certes) et étant situé à n'importe quelle distance.

Par ailleurs le vaisseau dans lequel vous vous trouvez fait toujours la même taille pour vous et est bien en 3 dimensions.

J'aurais d'autre choses à ajouter mais le temps me manque. A plus tard

m@ch3

[Shimaganish]

En fait, en relativite restreinte, rien ne peut depasser c. L'exemple typique est celle des 2 photons qui se croisent a une vitesse c. Dans leur référentiel respectifs, ils ne se croisent pas à 2× c comme en mécanique newtonniene classique. Allez lire sur la relativité restreinte pour comprendre pourquoi, trop long à expliquer ici. Par contre en mécanique quantique, on s'interroge sur la vitesse à laquelle deux particules pairees interagissent (donc s'echangent de linformation). Certain pensent instantanément nonobstant la distance les séparant. Ici une expérience intéressante ->
https://newatlas.com/quantum-entangl...r-light/26587/

[Nicophil]

Par contre en mécanique quantique, on s'interroge sur la vitesse à laquelle deux particules pairées interagissent (donc s'échangent de l'information). Certains pensent instantanément nonobstant la distance les séparant.

Non, ceux qui adhèrent à la MQ considèrent comme des cranks ceux qui interprètent ces expériences de cette façon.

[gwgidaz]

Donc, je percevrais l'autre vaisseau de manière très écrasé. Mais y aurait-il un moment ou je ne percevrais ce vaisseau que comme un point (pour un fusé par exemple) ? Si tel est le cas, je devrais percevoir l'ensemble de ce qui m'entoure, non pas en volume, mais de manière plane, non ?

Je pense que j'ai ma question : Est ce que se rapprocher de la vitesse de la lumière permet de quasiment retirer une dimension aux 3 dimensions de l'espace (tout du moins la perception d'une des dimension). Si j'ai un repère x, y, z et que je vais à une vitesse proche de la lumière dans le sens de z, je ne percevrais plus que x et y. Et z serait quasi nul, non ?

Bon, c'est pas facile à expliquer.

La troisième dimension demeure, même si les objets semblent écrasés, ainsi que les distances entre eux.
Un conséquence, c'est qu'en approchant la vitesse de la lumière, on peut aller très loin dans l'espace en un temps raisonnable. Par exemple, vous pourrez aller ( horloge du vaisseau spatial !) à une distance de 3 années lumière en quelques jours seulement. Par contre si vous revenez ensuite sur terre, vous mettrez plus de 6 ans , pour ceux qui sont restés sur terre ...

[Deedee81]

Salut,

Non, ceux qui adhèrent à la MQ considèrent comme des cranks ceux qui interprètent ces expériences de cette façon.

En ce qui me concerne non. Tout simplement parce que cette opinion est très répandue et je l'ai déjà lue sous la plume de physiciens confirmés.
Je considère ça plutôt comme une interprétation abusive.

En fait, en relativite restreinte, rien ne peut depasser c. L'exemple typique est celle des 2 photons qui se croisent a une vitesse c. Dans leur référentiel respectifs, ils ne se croisent pas à 2× c comme en mécanique newtonniene classique.

Pas faux. Mais attention, stricto sensus, il n'y a pas de référentiel du photon. La raison en est qu'un photon n'a pas de temps propre (et sans temps difficile de parler de vitesse).
Mais par contre, la composition relativiste de c et c donne c, en effet.

Par contre en mécanique quantique, on s'interroge sur la vitesse à laquelle deux particules pairees interagissent (donc s'echangent de linformation). Certain pensent instantanément nonobstant la distance les séparant.

En fait, c'est faux.

Tout ce qu'on constate est une corrélation qui ne peut s'expliquer par des variables cachées locales. Mais il n'y a aucun transfert d'information et c'est même démontrable dans le cadre de la mécanique quantique. Voir : https://en.wikipedia.org/wiki/No-communication_theorem

D'ailleurs dans certains processus comme la cryptographie quantique ou la téléportation quantique, utilisant l'intrication :
- il faut un échange préalable de particules intriquées (qui se fait à vitesse normale)
- il faut un canal de communication classique (pour comparer les résultats des mesures)
C'est cette séparation en deux flux d'informations combiné aux propriétés bizarres de l'intrication qui donne cette impression trompeuse de transfert instantané (et qui garantit par exemple la sécurité de la cryptographie quantique).