Expérience de Michelson-Morley?

[invite872b3734]

Bonjour,

J’essaie naïvement de comprendre les fondements de l'expérience visant à mesurer la vitesse de la terre par rapport à l'éther, et je bûche sur la question suivante:

La théorie de Galilée prévoit un temps de D/(c+v) + D(c-v) pour parcourir l'aller-retour jusqu'au miroir placé sur la trajectoire parallèle au mouvement de l'appareil. Lorsque la lumière frappe le miroir, n'y a-t-il pas échange de quantité de mouvement entre celle-ci et l'appareil, comme dans un choc mécanique, et ainsi la théorie ne devrait-elle pas prévoir une vitesse par rapport à l'appareil différente de C-V quand la lumière revient en sens inverse?

Puisqu'on ne considérait pas a priori la vitesse de la lumière comme constante dans tous les référentiels, comment pouvait-on prédire que le choc avec le miroir n'influencerait pas la vitesse de la lumière?

Merci...
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[invite6dffde4c]

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Puisqu'on ne considérait pas a priori la vitesse de la lumière comme constante dans tous les référentiels, comment pouvait-on prédire que le choc avec le miroir n'influencerait pas la vitesse de la lumière?
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Bonjour.
Est-ce que le son qui se réfléchit sur une cible en mouvement se déplace à une vitesse différente que la vitesse habituelle ?
Ni le son ni la lumière ne sont des balles de tennis.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

Attention aussi avec cette expérience : il y a plusieurs manière (théories/hypothèses) d'expliquer son résultat négatif. Une lumière corpusculaire à la Newton, par exemple, donnerait un résultat négatif.

Cette expérience n'était que la dernière d'une très très longue liste (incluant les nombreuses mesures de la vitesse de la lumière dans différentes circonstances, notamment les mesures de Fizeau dans les fluides en mouvement, incluant l'aberration, incluant les expériences sur l'électricité et le magnétisme puisque la lumière venait d'être montrée de nature électromagnétique, etc....)

Et c'est à la lumière (sans jeu de mots) de ce qui avait déjà été appris que M&M est arrivé à point nommé. Pratiquement déjà à l'époque l'éther avait été dépouillé de ses nombreuses propriétés contradictoires (il était à la fois "éthéré" et plus rigide que l'acier car les ondes lumineuses sont des vibrations transverses très rapides) et n'était pratiquement plus considéré que comme "le(s) repère(s) privilégié(s) où la vitesse de la lumière est c" (notamment dans un excellent article de Poincaré que j'ai chez moi... ce grand homme a frôle la découverte). Il ne restait plus grand chose à éclaircir et en particulier, l'hypothèse d'une onde de nature vibratoire dans un éther immobile dans le référentiel héliocentrique. Ce que M&M prouve indubitablement faux. Il ne restait plus qu'une étincelle de compréhension pour arriver à la relativité, mais une étincelle sacrément difficile à allumer pour l'époque, il fallait un esprit brillant pour ça, tonton Albert.

[chaverondier]

La théorie de la relativité de Galilée prévoit un temps de D/(c+v) + D/(c-v) pour parcourir l'aller-retour jusqu'au miroir placé sur la trajectoire parallèle au mouvement de l'appareil.

Dans la théorie de la Relativité Restreinte aussi. Par contre, en Relativité Restreinte, le principe de relativité du mouvement s'étend à la mesure de la vitesse de la lumière. Le résultat d'une mesure de la vitesse de la lumière est le même pour tous les observateurs en mouvement inertiel. La conséquence mathématique, c'est qu'un changement de référentiel inertiel se modélise par les transformations de Lorentz (et non par les transformations de Galilée) et que le groupe d'invariance des lois de la Physique est le groupe de Poincaré (et non le groupe de Galilée).

De ce fait, un objet ayant une longueur D0 dans un référentiel R0 quand il est immobile dans ce référentiel acquière, du point de vue d'observateurs au repos dans R0, une longueur plus petite D = D0(1-v²/c²)^(1/2) quand cet objet est mis au repos et dans le même état (notamment son état de contrainte bien sûr) dans un référentiel inertiel R animé d'une vitesse v par rapport à R0.

Quand on prend en compte cet effet (qualifié de contraction de Lorentz quand on se place dans une interprétation Lorentzienne des effets relativistes) au lieu d'admettre (en conflit avec les équations de Maxwell respectant l'invariance relativiste) que D=D0 (pas de contraction de Lorenz) comme le fait la relativité de Galilée, on prédit bien le résultat nul obtenu dans l'expérience de Morley Michelson.

L'inconvénient que l'on reproche toutefois à l'interprétation Lorentzienne de la Relativité Restreinte (contraction de Lorentz "objective" d'un objet en mouvement vis à vis d'un référentiel privilégié supposé), c'est qu'elle fait intervenir un référentiel inertiel privilégié en lui prêtant un caractère objectif. Or, le respect des invariances relativistes par les lois de la physique (telles qu'elles résultent de ce que nous savons observer de façon reproductible par des observateurs indépendants, à savoir des grandeurs physiques issues d'enregistrements par nos appareils de mesure macroscopiques) élimine toute possibilité d'observation directe et objective d'un tel référentiel privilégié supposé. Malgré le bon fonctionnement de la métaphore Lorentzienne, elle tend implicitement à donner du crédit à des considérations échappant aux possibilités d'observation de notre science actuelle. Envisager la possibilité d'existence objective de certains objets qui ne soient pas directement observables à ce jour (sans raison jugée forte d'en envisager l'hypothèse) est un point de vue que n'aiment pas du tout les positivistes car la science s'est construite (avec les succès que l'on connait) en écartant ce type de point de vue.

L'observation indirecte d'un référentiel quantique privilégié, à savoir la violation constatée des inégalités de Bell lors de mesures quantiques projetant, dans un état séparable, l'état quantique de paires de particules EPR initialement corrélées dans un état singulet par exemple (ou encore les résultats de l'expérience Greenberger Horn Zeilinger sur des triplets de particules de spin 1/2 maximalement intriquées, cf comprenons nous vraiment la Mécanique Quantique de Franck Laloë) est conditionnée à une interprétation de l'état quantique comme une grandeur physique objective.

Ce point de vue dit réaliste (cf le débat Born Enstein, puis Bohm, Bell etc, etc) est nettement minoritaire dans la communauté des physiciens qui maîtrisent ces questions délicates. A ce jour, à ma connaissance, le caractère supposément purement statistique de l'état quantique, donc non objectif concernant des systèmes individuels (en gros, selon le point de vue positiviste, un électron ça n'existe pas) reste malgré tout objet de débats (philosophiques en fait, malgré leur apparence scientifique) et relève de préférences dans le choix interprétatif du statut de l'état quantique et de la "réduction du paquet d'onde". Il y a toutefois, peut-être, des raisons scientifiquement défendables de se ranger au point de vue majoritaire (le point de vue positiviste selon lequel l'état quantique représentant un système individuel comme un électron par exemple n'est pas une grandeur physique objective). Si c'est le cas (autrement dit, s'il s'agit de plus qu'une question de goût ou de préférence philosophique) ces raisons reposent sur des considérations rentrant dans le cadre de l'information quantique, domaine de recherche en plein développement (théorique et expérimental).

Lorsque la lumière frappe le miroir, n'y a-t-il pas échange de quantité de mouvement entre celle-ci et l'appareil, comme dans un choc mécanique, et ainsi la théorie ne devrait-elle pas prévoir une vitesse par rapport à l'appareil différente de c-v quand la lumière revient en sens inverse?

Cet effet est trop petit pour perturber le résultat de la mesure. De toute façon, cet effet perturbateur serait exactement le même dans tous les référentiels inertiels (du fait du respect, très largement confirmé expérimentalement, du principe de relativité du mouvement).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6754323456711]

Envisager la possibilité d'existence objective de certains objets qui ne soient pas directement observables à ce jour (sans raison jugée forte d'en envisager l'hypothèse) est un point de vue que n'aiment pas du tout les positivistes car la science s'est construite (avec les succès que l'on connait) en écartant ce type de point de vue.

C'est quoi que l'on mesure directement ? Surement pas les nombres visant à représenter les grandeurs physiques que nous avons conceptualisées non ? Olivier Costa de Beauregard avait ouvert une analyse :

Le théorème de Bayes constitue la première apparition de l'irréversibilité du temps dans la démarche scientifique, avant le principe de Carnot (1824) en thermodynamique et le principe de retardation des ondes en mécanique statistique quantique, qui peuvent être considérées comme des specifications particulières du principe de Bayes. Le théorème de Bayes introduit une dissymétrie essentielle entre problèmes de prédiction et problèmes de retrodiction statistique.

Patrick

[Nicophil]

Bonjour,

Par contre, en Relativité Restreinte, le principe de relativité du mouvement s'étend à la mesure de la vitesse de la lumière. Le résultat d'une mesure de la vitesse de la lumière est le même pour tous les observateurs en mouvement inertiel.

Le principe de relativité dit que la mesure d'une vitesse dépend du référentiel.
Donc l'invariance de c dans tout référentiel inertiel est un défi au principe de relativité.

[chaverondier]

Réponse par ajouts des indications entre crochets

Le principe de relativité [du mouvement] dit que la mesure [des résultats d'une expérience de physique ne] dépend [pas] du référentiel [inertiel "où" on la réalise].

C'est quoi que l'on mesure directement ?

Rien en fait, ce qui fait apparaître le caractère un peu approximatif des arguments échangés dans ce type de discussion. Une discussion plus rigoureuse rentre, à mon avis, dans domaine de la théorie de l'information et de l'information quantique comme je l'indiquais en fin de la première partie de mon précédent message.

Le théorème de Bayes introduit une dissymétrie essentielle entre problèmes de prédiction et problèmes de rétrodiction statistique.

On trouve sur ce sujet des articles très intéressants de Janes et de Fuchs notamment. Par exemple l'article : CLEARING UP MYSTERIES - THE ORIGINAL GOAL, E. T. Jaynes, Wayman Crow Professor of Physics, Washington University, St. Louis MO, U.S.A. en relation avec :

• la non nullité des coefficients de diffusion
• le "paradoxe" Einstein Podolski Rosen (la poursuite de discussions à ce sujet traduisant une interprétation toujours objet de débats de la non localité quantique, c'est à dire, en fait, du statut de l'état quantique)
• l'irréversibilité apparente des phénomènes physiques observés à notre échelle en relation avec le second principe de la thermodynamique

http://bayes.wustl.edu/etj/articles/cmystery.pdf

ainsi que, par exemple, “Information theory and statistical mechanics" de E.T.JANES (1957 !) http://bayes.wustl.edu/etj/articles/theory.2.pdf et http://bayes.wustl.edu/etj/articles/theory.1.pdf, je cite notamment cette phrase qui fait bien ressortir le point de vue "subjectif" concernant l'interprétation des lois de la physique prédisant les faits d'observation dans une approche Bayésienne (point de vue qui me semble être celui souvent exprimé par Gillesh38). "in the subjective statistical mechanics [point of view] the usual rules are justified independently of experimental verification ; wether or not the results agree with experiment, they still represent the best estimates that could have been made on the basis of available information."

Les considérations ci-dessus sont très directement liées aux discussions concernant le statut de l'état quantique, questionnement lui même relié à l'interprétation (ou pas) de la mesure quantique sur une des parties de systèmes intriqués comme une action instantanée à distance (du point de vue de la simultanéité associée à un référentiel quantique privilégié supposé) sur les autres parties (en violation de la causalité relativiste au niveau interprétatif). En fait, cette violation (à caractère purement interprétatif à ce jour) ne devrait pas être vraiment une si grande cause de rejet puisque l'espace de Hilbert dans lequel évolue l'état quantique d'un système donné n'est pas "notre" espace-temps (et que la théorie quantique des champs relativiste ne s'intéresse qu'aux résultats d'observation, donc à des des traces irréversibles laissées dans notre espace-temps à l'issue d'évolutions quantiques modélisées dans un espace bien plus vaste).

[invite6754323456711]

dans domaine de la théorie de l'information et de l'information quantique comme je l'indiquais en fin de la première partie de mon précédent message.

C'est ce qu'exprime Alexei Grinbaum dans sa thèse

Le premier de ces résultats est le plus important (Nous dérivons le formalisme quantique à partir des axiomes théorético-informationnels
de façon nouvelle). Il est commun de considérer, même aujourd’hui, que la théorie quantique est une théorie du micro-monde, ou des objets réels tels que les particules et les champs, ou d’une autre entité fondamentale qui ait nécessairement un statut ontologique. La dérivation Théorétique-informationnelle du formalisme quantique donne à ces questions une clarté longtemps désirée : toutes les présuppositions ontologiques sont étrangères à la théorie quantique, qui est, en soi, une pure épistémologie. La théorie quantique comme théorie de l’information doit être débarrassée des présupposes réalistes, qui ne doivent leur existence qu’aux préjuges et croyances individuelles des physiciens, sans appartenir de quelque façon que ce soit a la théorie quantique propre.

Patrick

[chaverondier]

Mouais...Je connais la thèse et l'avis d'Alexei Grinbaum (et quelques autres) sur cette question.

[invite6754323456711]

Mouais...Je connais la thèse et l'avis d'Alexei Grinbaum (et quelques autres) sur cette question.

La théorie de l'information est une théorie probabilistique. L'article que tu as donné de E. T. Jaynes :

Abstract: We show how the character of a scientic theory depends on one's attitude toward probability. Many circumstances seem mysterious or paradoxical to one who thinks that probabilities are real physical properties existing in Nature. But when we adopt the "Bayesian Inference" viewpoint of Harold Jereys, paradoxes often become simple platitudes and we have a more powerful tool for useful calculations. This is illustrated by three examples from widely different elds: difusion in kinetic theory, the Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) paradox in quantum theory, and the second law of thermodynamics in biology

Patrick

[Nicophil]

Mouais...Je connais la thèse et l'avis d'Alexei Grinbaum (et quelques autres) sur cette question.

Sacré jury de thèse en tout cas :

Soutenue le 4 octobre 2004 devant le jury composé de :
M. Jean-Pierre Dupuy directeur de th`ese Professeur `a l’´Ecole Polytechnique & CNRS
M. Jeffrey Bub rapporteur Professeur `a l’Universit´e de Maryland
M. Carlo Rovelli rapporteur Professeur `a l’Universit´e de la M´editerran´ee
M. Michel Bitbol examinateur Directeur de recherche au CNRS
M. Jean Petitot examinateur Directeur d’´etudes `a l’EHESS & CREA
M. Herv´e Zwirn examinateur Pr´esident d’Eurobios & CNRS

[invite6754323456711]

Mouais...Je connais la thèse et l'avis d'Alexei Grinbaum (et quelques autres) sur cette question.

D'autres développements : a proposal for a theory of quantum Bayesian inference introduced by Leifer

Une vidéo

Patrick

[chaverondier]

Sacré jury de thèse en tout cas :

Pas de problème avec sa thèse elle-même. Elle est très intéressante et très instructive. Présenter la théorie quantique comme une théorie générale de l'information appliquée à la modélisation des effets quantiques et tenter de la reconstruire axiomatiquement dans cet esprit, je trouve ça très intéressant. Par contre, il faut distinguer ce qui est scientifiquement prouvé de ce qui relève d'une question de point de vue. J'ai parfois l'impression que le point de vue positiviste, un choix philosophique selon moi (plus particulièrement concernant le statut de l'état quantique), est présenté comme un fait scientifiquement établi. Je ne suis pas convaincu que ce soit vraiment le cas malgré tout l'intérêt que je porte à l'idée de faire reposer toute modélisation dans le domaine de la physique sur une approche épistémique pure.

Pour ma part, j'ai tendance à interpréter le point de vue "positiviste naïf" comme : la carte (l'information sur le territoire) c'est le territoire. Autrement dit, l'ontologie n'existe pas ou, à tout le moins, prendre en compte son existence (éventuelle ??) et envisager la possibilité d'acquérir plus d'informations à son sujet en s'appuyant sur tel ou tel présupposé ontologique n'apporte rien et n'apportera jamais rien en science. Je crains qu'on ne frôle (voire qu'on n'adopte) ce point de vue "positiviste naif" dans un certain nombre d'articles ou documents scientifiques par ailleurs fort intéressants.

[invite29cafaf3]

La théorie de l'information est une théorie probabilistique. Patrick

Probabilisitiexpialidoque peut être

Probabiliste, simplement !

[invite6754323456711]

Probabilisitiexpialidoque peut être

Probabiliste, simplement !

Je pensais que c'était un mot usité. Autant pour moi alors.

Patrick