Relativité restreinte pour non-initié

[Baylock]

Bonjour,

Je suis un lecteur lambda, non initié aux méandres de la physique. Je n'ai que les livres et documentaires de vulgarisation pour m'éclairer (ce qui implique une simplification à l'extrême des phénomènes qui, parfois, frôle l'hérésie).
J'ai malgré tout quelques questions concernant la relativité restreinte.

1) Soit un corps élastique sous tension ayant une extrémité fixée à un référentiel et un autre s'en éloignant à la vitesse de la lumière.
a) Peut-on dire que bien qu'étant un élément unique et cohérent, il constitue en soi une infinité de référentiels dont chaque élément est mu à une vitesse qui lui est propre?
b) Est-il possible, lors de son élongation, de déterminer l'âge de ce corps?

2) La physique théorique fixe-t-elle la longueur de rayon maximale que peut avoir un disque animé d'un MRU autour de son axe? Si oui, ce qui serait étonnant, peut-on considérer que la longueur maximale du rayon autorisée est inversement proportionnelle à la vitesse de rotation du disque sur son axe?

3) En ce qui concerne le paradoxe du train et de la grange (contraction des longueurs), dans sa variante avec la bombe placée à l'avant: il est entendu que la bombe explose à tous les coups car l'information ne peut circuler à une vitesse plus élevée que celle de la lumière et que donc l'arrière du train ne peut informer à temps l'avant du train de manière à ce que celui-ci désamorce la bombe.
Que se passerait-il si 2 particules intriquées quantiquement étaient placées à chaque extremité du train et que ces particules soient utilisées comme vecteur de l'information de désamorçage?
A ce que je sache, l'intrication est un échange d'informations entre deux particules qui en réalité ne forment qu'un seul et même système. Dès lors, la notion de vitesse de propagation de l'information est caduque. Or, jusqu'ici et à ma connaissance, c'est cette notion de vitesse de propagation de l'info qui contredit le paradoxe. Qu'en est-il?

4) Dans le paradoxe des jumeaux, si on replace les jumeaux par ces mêmes particules intriquées, comment cela se passe-t-il?
Au retour de la fusée, lorsque leurs horloges respectives ont a nouveau le même intervalle de pulsation et qu'elles partagent à nouveau le même référentiel, n'observons-nous pas un décalage impossible de l'âge de ces particules (ne formant pourtant qu'un seul système) etla désynchronisation du partage de l'information entre-elles qui contredirait de fait leur intrication?

Ces questions vous paraîtront peut-être bêtes mais pour moi, c'est insoluble.

Merci pour vous éclaircissements.
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[Deedee81]

Bonjour,

Soit un corps élastique sous tension ayant une extrémité fixée à un référentiel et un autre s'en éloignant à la vitesse de la lumière.

Disons plutôt que l'autre extrémité va à la vitesse de la lumière moins un petit chouillat (un corps massif ne peut pas aller à la vitesse de la lumière. Je parle de la vitesse de la lumière dans le vide, bien entendu).

a) Peut-on dire que bien qu'étant un élément unique et cohérent, il constitue en soi une infinité de référentiels dont chaque élément est mu à une vitesse qui lui est propre?

En supposant que tu parles bien de référentiels inertiels (ce qui est normalement le cas, en particulier en relativité restreinte) : oui.

b) Est-il possible, lors de son élongation, de déterminer l'âge de ce corps?

Ce qu'il est possible de comparer c'est le temps écoulé pour une partie du corps vis à vis d'une autre partie. C'est simplement la dilatation du temps.

2) La physique théorique fixe-t-elle la longueur de rayon maximale que peut avoir un disque animé d'un MRU autour de son axe? Si oui, ce qui serait étonnant, peut-on considérer que la longueur maximale du rayon autorisée est inversement proportionnelle à la vitesse de rotation du disque sur son axe?

En cinématique, ce rayon n'est pas limité (ou alors il est imposé). Et en dynamique, ce n'est pas vraiment une question de relativité (sauf si le disque tourne vraiment très vite) mais de résistance des matériaux et d'élasticité. Il y a un rayon maximal au-delà duquel le disque va se déchirer.

3) En ce qui concerne le paradoxe du train et de la grange (contraction des longueurs), dans sa variante avec la bombe placée à l'avant: il est entendu que la bombe explose à tous les coups car l'information ne peut circuler à une vitesse plus élevée que celle de la lumière et que donc l'arrière du train ne peut informer à temps l'avant du train de manière à ce que celui-ci désamorce la bombe.
Que se passerait-il si 2 particules intriquées quantiquement étaient placées à chaque extremité du train et que ces particules soient utilisées comme vecteur de l'information de désamorçage?
A ce que je sache, l'intrication est un échange d'informations entre deux particules qui en réalité ne forment qu'un seul et même système. Dès lors, la notion de vitesse de propagation de l'information est caduque. Or, jusqu'ici et à ma connaissance, c'est cette notion de vitesse de propagation de l'info qui contredit le paradoxe. Qu'en est-il?

Je ne connais pas la variante avec la bombe mais, non, les particules intriquées ne permettent pas de transmettre d'information. Ca c'est juste une conséquence de la manière d'interpréter l'intrication. Pour transmettre de l'information (par exemple avec la téléportation quantique) il faut un canal de communication classique. Et ce qui arrive aux particules est indépendant. Tout ce qu'on peut constater c'est des corrélations entre les résultats mesurés sur les deux particules (tout comme on constaterait une corrélation dans la mesure de la couleur des cheveux de jumeaux séparés, avec un petit plus assez compliqué à décrire dans le cas de l'intrication, sinon on n'en ferait pas tout un foin ).

De même pour le paradoxe des jumeaux. Des particules intriquées ne changeraient rien.

Ces questions vous paraîtront peut-être bêtes mais pour moi, c'est insoluble.

Elles ne sont pas bêtes. Elles mêlent juste beaucoup de choses (relativité, mécanique quantique) ce qui couvre un domaine fort vaste. Ca rend les questions parfois assez difficile.... et les réponses itou.

[Baylock]

Merci pour votre réponse.

Oui, en effet, pour la question 1 je parle bien de référents inertiels multiples et de vitesse légèrement inférieure à la vitesse absolue (qui, si je l'ai bien compris, est considérée comme la vitesse du photon dans le vide pour peu qu'on admette que la masse d'un photon est effectivement nulle, ce qui, si cela n'était pas avéré, ne contredirait en rien la notion de vitesse absolue pour une masse parfaitement nulle).

Pour la question 2, je comprends pourquoi vous dites qu'on est plus dans le domaine de la cinématique et de la dynamique que de la relativité.
Mon point était que si on fait subir un MRU, même faible a un disque, il existera toujours une longueur de rayon tel que, à son extrémité, les points constituants du pourtour doivent parcourir une rotation dans un temps donné à une vitesse donnée, ce qui implique le parcours obligé d'un espace plus grand que ne le ferait n'importe quel point intérieur au disque. Or, il me semble qu'il doit avoir un rayon critique au-delà duquel on doit nécessairement observer sur ce pourtour un phénomène relativiste (contraction de l'espace parcouru ou dilatation du temps) et donc une déformation dans l'espace-temps de ce même disque. D'où ma question.
Je ne suis pas familier avec les mathématique et la géométrie de niveau avancé mais à mon niveau, je parlais d'un disque théorique, comme simple figure géométrique où la notion d'épaisseur, de masse, de frottement, de cohésion, de résistance et donc, probablement de "déchirement" n'a pas lieu d'être.
Mais peut-être qu'on doit soit faire abstraction de tout, soit de rien et que je fais naturellement abstraction de certaines données de façon arbitraire.

Pour les questions concernant l'intrication mon point est moins de vouloir absolument impliquer une vitesse nulle de propagation de l'info (l'exemple le fait, je l'admets) que de pointer le fait qu'on parle systématiquement de "simultanéité", "d'avant/après" et de synchronisation pour décrire le principe d'intrication.
Or on remarque dans la RR que ces trois notions deviennent floues voire caduques en fonction de l'implication de multiples référents inertiels.
Je sais qu'il est en général difficile de concilier la physique quantique à la "macrophysique" (si je puis dire) mais ce qui est troublant c'est qu'on peut observer statistiquement les effets de la physique quantique et donc que la physique quantique peut-être la cause d'une conséquence qui aurait lieu à notre échelle.
Dès lors, quand j'essaye de combiner les exercices de pensées de la RR en y impliquant un lien de causalité dans la direction physique quantique->macrophysique, plus rien ne colle à mes yeux.

Comprenez bien que je ne prétends pas du tout trouver des failles à la RR en ayant vu "le temps pour les nuls" alors que depuis plus de 100 ans elle se vérifie à tous les coups et par des sommités de la physique.
Ce qui se passe c'est que j'estime avoir compris plus ou moins un principe quand il passe le test de l'avocat du diable.
Si je n'ai plus d'objections, c'est que la leçon est acquise.
Là, je suis loin du compte.

J'ai essayé d'en savoir plus mais je me casse les dents sur les transformations de Lorrentz car je n'ai pas les acquis mathématiques pour les assimiler.
J'ai compris le principe général et la nécessité du coefficient en soit mais je n'arrive pas encore à cerner les tenants et aboutissants (et encore moins à en comprendre la démonstration).

Bien à vous.

[Deedee81]

Salut,

Oui, en effet, pour la question 1 je parle bien de référents inertiels multiples et de vitesse légèrement inférieure à la vitesse absolue (qui, si je l'ai bien compris, est considérée comme la vitesse du photon dans le vide pour peu qu'on admette que la masse d'un photon est effectivement nulle, ce qui, si cela n'était pas avéré, ne contredirait en rien la notion de vitesse absolue pour une masse parfaitement nulle).

C'est tout à fait exact. Attention au terme "vitesse absolue", c'est assez sulfureux (même si techniquement c'est correct). On parle plutôt de vitesse invariante (ou de vitesse limite).

Dès lors, quand j'essaye de combiner les exercices de pensées de la RR en y impliquant un lien de causalité dans la direction physique quantique->macrophysique, plus rien ne colle à mes yeux.

Faire coller les deux est un exercice qui n'a rien de trivial.

si ça peut aider, ici je reprend les différentes interprétations de la MQ et j'essaie d'en donner une vue qui, en particulier, respecte la relativité :
http://www.scribd.com/doc/50186918/M...tique-Tome-VII
C'est en partie basé sur :
http://www.scribd.com/doc/50186881/C...ntique-Tome-VI
qui parle notamment de la décohérence, un point important. Le tome VI est beaucoup plus technique que le VII.

Comprenez bien que je ne prétends pas du tout trouver des failles à la RR

Je ne l'avais pas vu comme ça

J'ai essayé d'en savoir plus mais je me casse les dents sur les transformations de Lorrentz car je n'ai pas les acquis mathématiques pour les assimiler.

Je peux comprendre si on s'attaque aux notations quadrivectorielles et consort, tout le monde ne maîtrise pas l'algèbre vectorielle et tensorielle. Mais les transformations de Lorentz en elle-même ce n'est pas si compliqué, c'est juste de l'algèbre classique : additions, multiplications,.... Il faut juste un peu de prérequis : repères, coordonnées,... (ce qui n'est pas très compliqué non plus et est d'ailleurs plus ancien, grosso modo ça date de Descartes ).

Il existe pas mal de livres très abordables sur la relativité, notamment celui que j'aime beaucoup : La Relativité Restreinte de Ougarov (malheureusement devenu introuvable, c'est les défuntes éditions Mir). Pour la mécanique quantique, le must pour débuter est le cours de mécanique quantique de Feynman, facile à trouver, qui réussit le tour de force pédagogique de bien expliquer, avec rigueur et avec..... très peu de math ! (mais pour bien maitriser la MQ il faut forcément aller un peu plus loin, mais pour débuter c'est génialissime).

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