retour à la dilatation du temps

[invite0ef418b1]

Re-bonjour.

un exemple qui se veut didactique illustrant le phénomène de dilatation du temps est donné a cette adresse :

http://www.astronomes.com/la-fin-des...atation-temps/

Mais j'ai du mal à l'assimiler, alors si une sympathique personne désire me l'expliquer, j'accepterai avec plaisir !


En particulier, pourquoi considère t on que le faisceau lumineux se déplace en biais dans le vaisseau parcourant l'espace à haute vitesse ? Est ce une question "d'inertie" liée à l'accélération pratiquée par la fusée ?

Je ne trouve pas cet exemple très parlant ?

Vos opinions ?

Cordialement

Nicolas
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[Deedee81]

Salut,

En particulier, pourquoi considère t on que le faisceau lumineux se déplace en biais dans le vaisseau parcourant l'espace à haute vitesse ? Est ce une question "d'inertie" liée à l'accélération pratiquée par la fusée ?

Non, c'est juste une simple question de point de vue. Si le rayon est "vertical" par rapport à la Terre, alors il est de biais par rapport au vaisseau.

Au fur et à mesure que le rayon se rapproche, le vaisseau se déplace, donc du point de vue du vaisseau, par rapport à lui, le rayon dévie.

Ce n'est même pas propre à la relativité. On a déjà ça en cinématique classique. Ainsi, lorsque la pluie tombe verticalement et que tu roules en voiture, un coup d'oeil sur le coté montre la pluie tombant en diagonale. Conséquence : il y a beaucoup plus d'eau frappant le pare-brise (que si la voiture était à l'arrêt). Bien sûr, pour quelqu'un sur le bord de la route, c'est simplement parce que le pare-brise avance et va à la rencontre de l'eau, mais du point de vue du conducteur, c'est la pluie qui vient à sa rencontre.

[invite0ef418b1]

J'avais effectivement l'exemple de la pluie en tête mais j'avais du mal à l'appliquer, je ne sais pourquoi, à nos petits photons ... Ce n'est que l'addition de deux vecteurs ...

Mais en quoi peut on considerer ce dispositif comme une horloge ? Si le faisceau est en biais, le photon parcours plus de chemin et met donc plus de temps ? Cela ne signifie en rien que la seconde du vaisseau dure plus longtemps que la seconde terrienne (par rapport à cette dernière bien sûr) ??

Je trouve que vouloir vulgariser par des métaphores extrêmement simples des théories célèbres n'est pas toujours à l'avantage de ces dernières ...

Merci tout de même pour ces précisions !

Nico

[Deedee81]

Salut,

Mais en quoi peut on considerer ce dispositif comme une horloge ?

Pour avoir une horloge il suffit d'avoir un système périodique. Utiliser un rayon lumineux qui fait des aller-retour n'est pas le plus pratique Mais c'est le plus simple pour illustrer la relativité vu que la vitesse de la lumière est invariante.

Si le faisceau est en biais, le photon parcours plus de chemin et met donc plus de temps ? Cela ne signifie en rien que la seconde du vaisseau dure plus longtemps que la seconde terrienne (par rapport à cette dernière bien sûr) ??

Si. Réfléchit. Supposons que l'horloge lumineuse est dans le vaisseau. Le rayon fait des aller-retour verticaux. Et chaque aller-retour prend, disons, une seconde. Ce qu'il peut confirmer avec un chronomètre et cela est dû au fait que la lumière a une vitesse bien précise.

Maintenant, sur Terre, en regardant l'horloge lumineuse du vaisseau, on constate que l'aller-retour met, disons, 1,5 seconde. Donc, clairement, les horloges du vaisseau (et tout phénomène évoluant dans le temps, par simples comparaisons) semblent aller plus lentement.

Je trouve que vouloir vulgariser par des métaphores extrêmement simples des théories célèbres n'est pas toujours à l'avantage de ces dernières ...

Disons qu'il faut faire gaffe. Si ce n'est pas bien expliqué, ça peut introduire plus de confusion qu'autre chose.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0ef418b1]

Salut,


Si. Réfléchit. Supposons que l'horloge lumineuse est dans le vaisseau. Le rayon fait des aller-retour verticaux. Et chaque aller-retour prend, disons, une seconde. Ce qu'il peut confirmer avec un chronomètre et cela est dû au fait que la lumière a une vitesse bien précise.

Maintenant, sur Terre, en regardant l'horloge lumineuse du vaisseau, on constate que l'aller-retour met, disons, 1,5 seconde. Donc, clairement, les horloges du vaisseau (et tout phénomène évoluant dans le temps, par simples comparaisons) semblent aller plus lentement.

L'aller-retour est "plus lent" en effet, mais le trajet parcouru n'est pas le même, donc la comparaison est elle bien valable ? Cet exemple décidément ne me convainc pas. A la limite, la théorie brute rentre mieux dans ma tête, c'est dire ;-D Je visualise parfaitement le "phénomène" en me disant qu'un corp radioactif qui se désintègre a raison d'une fois toutes les secondes (pratique, non ? ;-D) se désintégrera sur le vaisseau toutes les 1,X secondes, mesurées avec une horloge terrienne ... évidemment, cela n'explique rien de façon intuitive comme est sensé le faire l'exemple donné plus haut, mais au moins c'est clair dans ma tête !

En tous cas, merci beaucoup pour tes aides répétées !

Nico

[Deedee81]

L'aller-retour est "plus lent" en effet, mais le trajet parcouru n'est pas le même, donc la comparaison est elle bien valable ?

Oui, car cela ne sert qu'à faire le calcul.

L'horloge du vaisseau fait "tic tac" (grâce à l'aller-retour du signal) et le pilote confirme que ce tic tac se fait bien toutes les secondes.

Celui qui est sur terre lui constate que ce tic tac ne se fait pas toutes les secondes (ce qu'il vérifie par le calcul exploitant le fait que la trajectoire est différente pour lui).

C'est tout à fait correct.

D'ailleurs, fait le calcul avec un boulet de canon (à vitesse raisonnable, sans relativité), tu verras que cela ne conduit pas à une dilatation du temps, malgré des trajectoires différentes !

[Nicophil]

L'horloge du vaisseau fait "tic tac" (grâce à l'aller-retour du signal) et le pilote confirme que ce tic tac se fait bien toutes les secondes.

Grâce à quoi le confirmerait-il ?
La conclusion qui semble évidente à première vue est que son horloge est déréglée, et qu'il n'a aucun moyen de s'en rendre compte.

[Deedee81]

Grâce à quoi le confirmerait-il ?

En comparant par exemple à sa montre. C'est évident puisque ce tictac dépend de la vitesse de la lumière et il mesure celle-ci avec des instruments comme sa montre (enfin, il en faut une bonne quand même, disons une montre atomique )

La conclusion qui semble évidente à première vue est que son horloge est déréglée, et qu'il n'a aucun moyen de s'en rendre compte.

Mais si son horloge indique exactement (pour lui) le même temps que sa montre, que les battements de son coeur, etc... Pourquoi serait-elle déréglée ? Et Pourquoi ne pourrait-il pas s'en rendre compte ?

Tu peux même faire la même expérience de pensée (et ce n'est pas plus compliqué) autrement, sans lumière. Plus de rayon lumineux. A l'endroit des deux miroirs, on a juste deux petit drapeau qui font flip flop (au lieu de tic tac ) commandés par un dispositif quelconque toutes les secondes. Sachant que la relativité implique que le rapport D/T = c (par construction) est invariant (T = 1 seconde, D = distance entre les deux endroits où se produisent les flip flop, je précise bien comme ça car pour un terrien ces drapeaux sont mobiles), on peut aisément retrouver la même conclusion : pour un terrien, les drapeaux font fli flop à un rythme plus faible.

D'ailleurs, dans la même situation tu rajoutes une autre horloge lumineuse, semblable, mais sur Terre. Cette fois c'est le vaisseau qui dira : elle va plus lentement. C'est réciproque. Dans ce cas pourquoi est-ce que ce serait l'horloge du vaisseau qui serait détraquée et pas celle sur Terre. Ou alors seraient-elles toutes détraquées ?

En petit complément (mais ça n'aide sans doute pas à comprendre cette expérience) :

N'oublions pas aussi que ceci n'est qu'une expérience de pensée (évidemment) qui illustre surtout une chose : les conséquences d'une vitesse finie invariante. Elle a une autre conséquence : les transformations de Lorentz. Et avec ces dernières, plus besoin de lumière : la relativité du temps est une généralité qui concerne tout processus physique.

[Amanuensis]

Il me semble qu'on est une fois de plus en face de l'absence de distinction claire, tant côté questions que côté réponses, entre temps-coordonnées et temps propre.

Les seules mesures de durée qui ont un sens clair, qui correspondent à un protocole de mesure sans ambigüité, sont celles faites par une seule horloge et mesurant des phénomènes qui lui restent suffisamment proches ; un décompte local de tic-tac.

Mesurer une durée "à distance", c'est à dire mesurer une durée avec une horloge très distante des phénomènes mesurées demandent "d'étendre" la notion de "temps de l'horloge" à d'autres endroits de l'espace. Cette opération n'est pas bénigne, et la RR dit carrément que cela ne peut pas se faire de manière cohérente.

Comme j'ai l'impression qu'on prend mes textes sur le temps propre et le temps coordonnées comme du bla-bla sorti de mon imagination dérangée, je vais ce coup là utiliser un texte extérieur, qui a de toutes manières l'avantage d'être mieux écrit que ce que saurais faire, en plus d'exciter dans le bon sens l'argument d'autorité pour ceux à qui cela importe. Dans un texte de Merleau-Ponty cité dans d'autres discussions, je relève quelques paragraphes à méditer en profondeur :

Quand il dit que le temps de Pierre est dilaté ou rétréci, au point où se trouve Paul, il n'exprime pas du tout ce qui est vécu par Paul, qui, lui, perçoit toutes choses de son point de vue et n'a donc aucune raison de sentir le temps qui s'écoule en lui et autour de lui autrement que Pierre ne sent le sien. Le physicien prête abusivement à Paul l'image que Pierre se fait du temps de Paul. Il porte à l'absolu les vues de Pierre avec qui il fait cause commune. Il se suppose spectateur du monde entier.

En langage de physicien, le temps vécu est le temps propre ; il est propre à chacun. Pierre cherche à étendre son temps vécu "au monde entier", il fabrique ce qu'on appelle un "temps-coordonnée". La notion de dilatation parle du rapport entre le temps (vécu) de Paul et le temps coordonnée fabriqué par Pierre.

L'erreur prêtée à certains physiciens dans ce texte est celle consistant à confondre le temps de Pierre "étendu au monde entier" (un temps-coordonnée) avec la notion intuitive de temps (le temps propre). Cette erreur est malheureusement amenée presque toujours par les textes de base en physique (le t qui apparaît dans les textes de présentation de la RR est toujours un temps-coordonnée).

le temps dont nous avons l'expérience, le temps perçu, est au point de départ de nos notions sur le temps, et qu'il nous a conduits à l'idée d'un temps unique d'un bout à l'autre du monde. Mais ce temps vécu était sans compétence au-delà de ce que chacun de nous voit, et n'autorisait pas à étendre au monde entier notre notion intuitive du simultané.

En langage de physicien, le temps absolu (temps unique) est un abus, une extension invalide du temps propre à tout l'espace-temps.

Autre extrait :

Si, dans les équations du physicien, une certaine variable, qu'on a l'habitude d'appeler temps parce qu'elle chiffre des temps écoulés, apparaît solidaire du système de référence où l'on se place, personne ne refusera au physicien le droit de dire que le « temps » se dilate ou se rétrécit selon qu'on le considère ici ou là, et donc qu'il y a plusieurs« temps ». Mais parle-t-il alors de ce que les autres hommes appellent de ce nom ? Cette variable, cette entité, cette expression mathématique désignerait-elle encore le temps si nous ne lui prêtions les propriétés d'un autre temps - le seul qui soit succession, devenir, durée, en somme le seul qui soit vraiment temps - dont nous avons l'expérience ou la perception avant toute physique ?

La variable dont il est question au début est un "temps-coordonnées". L'autre temps dont il est question ensuite est le temps propre, le temps perçu, le temps dont on a, en tant qu'observateur, l'expérience avant toute physique.

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On peut présenter la RR en distinguant bien les temps coordonnées et les temps propres, ce sont des concepts physiques, pas philosophiques. Les mathématiques de la RR (et encore plus celles de la RG) sont d'ailleurs centrées, si on regarde bien, sur le calcul de durées propres en fonction de coordonnées.