Question sur le temps

[invitebe5e92f1]

Je me pose une question depuis plusieurs année sur la définition du temps et ayant arrêté mes cours de physique en troisième je n'ai jamais eu de réponse satisfaisante. Vu le peu de connaissance que j'ai, j'ai dû passer à côté de quelque chose mais je ne sais pas quoi.
Tout d'abord je pensais que nous calculions le temps par rapport à la rotation de la terre autour du soleil, un tour complet(360°) valant 1 année, 30° valant 1 mois, ... Là j'arrivais à un manque de logique vu que la terre, n'est pas à distance stable avec le soleil. Donc la définition du temps n'était pas "absolue" elle non plus et le problème que je trouvait c'était que si la terre augmentait sa vitesse autour du soleil d'1km par an à ce moment là, la valeur d'un an se voyait elle aussi altéré et donc au final la terre tournerait toujours à la même vitesse malgré cette accélération. Puis je suis aller me renseigné un peu plus et j'ai vu que le temps atomique était calculer par rapport à la fréquence d'oscillation et ce que je ne comprend pas c'est que même dans ce cas là le temps dépend de la vitesse (dans ma logique) ce qui pose problème vu que la vitesse est une distance sur un temps, donc comment définir quelque chose en utilisant cette même chose ?

Je sais que mon explication est difficile à comprendre, car j'ai beaucoup de mal à l'expliqué, donc n'hésitez pas à me demander si vous ne comprenez pas ma question.
-----

[Nicophil]

Bonjour,
La rotation de la Terre autour du Soleil, c'est pour le calendrier.

Pour la définition de la seconde: le Soleil semblait tourner autour de la Terre en 2*12 heures * 60 divisions * 60 sous-divisions = 86.400 sous-divisions (la durée de la sous-division ainsi obtenue correspondait grosso modo à la durée entre 2 battements de coeur d'un homme au repos...).

Le problème que tu soulèves est de fixer un étalon de durée: de nos jours la seconde est étalonnée sur la durée de 9.192.631.770 périodes de l'onde électromagnétique émise lors d'une certaine transition électronique d'un certain atome de césium.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Avant l'adoption de l'horloge atomique, la seconde était définie par rapport au jour sidéral, pas au jour solaire. C'est à dire par rapport à la période de rotation de la terre par rapport aux étoiles. Et comme la vitesse de rotation de la terre varie tout le temps à cause des variations des courants marins et du vent (le moment cinétique se conserve), on avait défini le temps par rapport au jour sidéral moyen.
Le temps propre ne dépend pas de la vitesse. C'est celui des autres qui dépend de leur vitesse (comme celui des horloges atomiques embarqués sur des satellites).
Au revoir.

[poiop2]

Bonjour,

La seconde, étalon de mesure du temps, est ainsi un multiple de la période de l’onde émise par un atome de césium 133 lorsqu’un de ses électrons change de niveau d’énergie.

Quand un électron d'un atome change d'un niveau d'énergie haut vers un niveau d'énergie plus bas, il émet un photon pour compenser (logique : si l'énergie de l'électron baisse, il faut bien émettre de l'énergie sous une autre forme pour compenser). Comme vous le savez peut-être, la mécanique quantique nous dit qu'un photon (particule de la lumière) peut être considéré à la fois comme une particule ou comme une onde.

Ici nous considèrerons le photon comme une onde lumineuse. Or une onde (ici représentée en 2D) c'est quelque chose de ce genre (ignorez les virgules) :

_______/\_______/\_______/\_______/\_______
,,,,,,,,,,,,,<--------->
,,,,,,,,,,,,,,,,,,, T


t -->


La période T de l'onde est le temps qu'il se passe entre deux pics (il faut imaginer que ce motif se reproduit à l'infini). C'est donc bien un temps et non une vitesse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebe5e92f1]

Mais ma question est autre, comment sait-on que cet étalon de durée est fixe et qu'il n'y a pas d'élément extérieur qui pourrait altérer la définition du temps et surtout est-ce qu'on pourrait se rendre compte de ce changement ? En gros, si ces 9.192.631.770 périodes de l'onde électromagnétique venait à accélérer, comment pourrait-on s'en rendre compte ?

[poiop2]

Eh bien, les physiciens se rendraient compte que la valeur de cette période ne correspond plus à la valeur de la seconde qu'ils avaient enregistrée.

[Amanuensis]

Mais ma question est autre, comment sait-on que cet étalon de durée est fixe et qu'il n'y a pas d'élément extérieur qui pourrait altérer la définition du temps et surtout est-ce qu'on pourrait se rendre compte de ce changement ? En gros, si ces 9.192.631.770 périodes de l'onde électromagnétique venait à accélérer, comment pourrait-on s'en rendre compte ?

Pas une question facile, mais néanmoins parfaitement valide.

Le premier point est que des durées apparaissent dans des tas de phénomènes différents (en fait, pas facile de citer un domaine de la physique où le temps n'intervient pas !). On va donc pouvoir comparer des durées. Et on ne parlera de lois physiques avec des durées que pour des phénomènes tels que la comparaison des durées reste toujours valable. Si toutes les durées "mises en loi" variaient dans une même proportion, on ne s'en rendrait pas compte. Et cela n'aurait aucune incidence pratique ! Parce que si cela en avait une, on aurait quelque chose de faux dans les lois physiques, et on essaierait de le corriger ! (C'est comme ça qu'on a abandonner la rotation de la Terre comme étalon : on s'est rendu compte que la comparaison avec certains autres phénomènes montrait une dérive, et l'analyse de ce qui peut affecter la rotation de la Terre a permis de conclure que c'était la rotation de la Terre qui ralentissait. On a "corrigé" la (incorrecte) loi physique "la rotation de la Terre est invariante" en la remplaçant par une formule dépendant du temps, obtenue en appliquant les lois de la mécanique aux interactions entre Terre, Lune et Soleil.)

Il faut néanmoins un étalon, pour définir une unité. Il y a des tas de possibilités pour obtenir un étalon, et le choix n'a pas d'importance en lui-même. Le choix se fait pour des raisons pratiques, du ressort de la métrologie : on veut quelque chose de faisable, de très très précis, gouverné par des lois physiques bien établies, telles qu'on peut contrôler les causes de perturbation éventuelles. Le choix actuel est d'utiliser une propriété d'un atome, mais ç'aurait pu être autre chose.

Ce qui importe est que ce soit un phénomène gouverné par une loi physique "solide". Et comme dit plutôt, si le phénomène dérivait, alors tous ce qu'on a "mis en loi" dériverait à l'identique, ce qui est sans incidence. Et s'il dérivait "seul", c'est à dire que les rapports d'autres durées "étalon" étaient conservées entre elles, mais pas avec l'étalon choisi, alors on examinerait de plus prés la physique du phénomène !

[invitebe5e92f1]

Merci de vos réponses