Temps et vitesse de la lumière

[Ray133]

Sur RMC Découverte j'ai vu une émission concernant les voyages dans le temps.
Ils disaient que si un vaisseau spatial approchait de la vitesse de la lumière, cet engin pourrait atteindre une étoile distante de plusieurs années lumière en quelques semaines.
Si ce postulat est vrai alors pourquoi dit-on que la lumière de telle étoile nous parvient en 7 années lumière (par exemple), alors que le photon n'aura mis que quelques semaines, voir quelques mois à cause de cette déformation du temps ?
-----

[PA5CAL]

Bonjour

À bord d'un vaisseau spatial voyageant à une vitesse proche de celle de la lumière (vitesse limite qu'il ne peut pas atteindre parce qu'il a une masse), les distances et le temps apparents sont modifiés. La distance parcourue semble plus courte et le temps moins long pour le voyageur dans le vaisseau que pour un observateur situé sur Terre.

Par exemple, si le vaisseau voyage à une vitesse v=0,999999995·c, son temps propre est contracté d'un facteur √(1-v²/c²)≈0,0001 (le temps passe 10000 fois moins vite à bord que sur Terre), et la distance apparente parcourue est contractée dans la même proportion (ainsi la vitesse relative du vaisseau et de la Terre reste la même sur Terre et dans le vaisseau).

Et plus la vitesse du vaisseau sera proche de celle de la lumière, plus le voyage paraîtra court pour le voyageur. Mais il restera toujours aussi long pour un observateur terrestre.


Pour le photon, c'est une autre affaire parce qu'il voyage à la vitesse de la lumière, et que d'après la théorie de la relativité, de son point de vue le temps et la distance de son voyage sont toujours nuls. On ne peut donc pas dire qu'« il n'aura mis que quelques semaines » pour parcourir 7 années-lumière.

[curieuxdenature]

Si ce postulat est vrai...

Bonjour

Tant qu'on ne confond pas "postulat" avec "supputation loufoque", en physique c'est basé sur l'expérience et cela est constaté depuis bien longtemps.
Un exemple simple, parmi les particules élémentaires il y en a une qui a une durée de vie moyenne relativement longue, le muon, à basse vitesse il se désintègre en quelques 2.2 µs alors que dans le rayonnement cosmique ou dans les accélérateurs, à une vitesse proche de celle de la lumière, il dure jusqu'à dix fois plus longtemps. En accord avec la théorie.

Autrement dit, dans notre référentiel, s'il parcourt une distance dix fois plus grande qu'à l'ordinaire cela implique qu'il "vieillit" dix fois moins vite que nous ou que les distances qu'il voit dans son référentiel sont dix fois plus petites que notre façon de les mesurer, étant au repos.

[Nicophil]

Bonjour,

pourquoi dit-on que la lumière de telle étoile nous parvient en 7 années-lumière (par exemple),

La lumière nous parvient en 7 années.

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

Bonjour,

Pour le photon, c'est une autre affaire parce qu'il voyage à la vitesse de la lumière, et que d'après la théorie de la relativité, de son point de vue le temps et la distance de son voyage sont toujours nuls. On ne peut donc pas dire qu'« il n'aura mis que quelques semaines » pour parcourir 7 années-lumière.

Selon la théorie de la relativité cela n'a aucun sens de parler du point de vue du photon, il n'y a pas de référentiel 'photon', quel que soit le référentiel un photon file toujours a la vitesse de la lumière. Quand on observe un photon c'est la distance spatio-temporelle qui est nulle, on est dans une géométrie 4D qui n'est pas Euclidienne.

[Nicophil]

Le jumeau voyageur mesurera une durée de 3,5 années entre l'émission par l'étoile et sa réception sur Terre.
Ce qui veut dire que cette étoile et la Terre sont distantes de 3,5 a-l.

Maintenant : quel est le rapport entre les longueurs d'une a-l et de l'étalon-mètre de Paris ?

[acx01b]

je n'ai pas trop compris, si un type va à 0.9 x 300000km/sec il mettra moins de 4ans pour aller à proxima du centaure ? Ha non c'est bon j'ai compris, le type y sera en pas longtemps mais pour moi qui suis sur Terre il aura mis un peu plus de 4 ans. (*)

(*) à condition que la relativité restreinte s'applique comme prévue aux gens/protons/neutrons/électrons parce que 0.9 x 300000km/sec c'est plus une vitesse de photon on ne connait pas bien ce que ça fait sur les autres particules ??

[acx01b]

parce que l'expérience fondamentale qui a prouvé que la vitesse d'un photon ne dépendait pas du référentiel, on ne l'a jamais faite avec d'autres particules ?

[Amanuensis]

que 0.9 x 300000km/sec c'est plus une vitesse de photon on ne connait pas bien ce que ça fait sur les autres particules ??

Il n'y a pas de vitesse absolue, on ne peut pas dire pour les "gens/protons/neutrons/électrons" (pour ce qui a une masse) qu'ils vont à une vitesse particulière. Et comme ils n'ont pas de vitesse "en propre", cela ne leur fait rien de particulier.

La vitesse est relative, les effets décrits dans ce fil sont dus à la vitesse relative entre le vaisseau et l'observateur sur Terre. Vous pouvez aussi bien considérer que c'est la Terre qui va à 0.9 c et le vaisseau immobile, ce sera pareil. Et les terriens ne se rendront pas compte de leur vitesse...

[doul11]

parce que l'expérience fondamentale qui a prouvé que la vitesse d'un photon ne dépendait pas du référentiel, on ne l'a jamais faite avec d'autres particules ?

C'est surtout que le photon n'a pas de masse (< 10^-18 eV source ), donc jamais au repos, toujours a la vitesse de la lumière, pas de référentiel 'photon'.

[PA5CAL]

Selon la théorie de la relativité cela n'a aucun sens de parler du point de vue du photon, il n'y a pas de référentiel 'photon', quel que soit le référentiel un photon file toujours a la vitesse de la lumière. Quand on observe un photon c'est la distance spatio-temporelle qui est nulle, on est dans une géométrie 4D qui n'est pas Euclidienne.

Va plutôt dire ça à Ray133, avec des mots simples. Je n'ai pas trouvé de meilleur moyen pour lui expliquer pourquoi on ne pouvait pas dire que le photon "n'aurait mis que quelques semaines...". Vulgariser ne consiste pas à énoncer des exactitudes, mais à faire comprendre des notions quitte à commettre des entorses à la rigueur sémantique.

[Ray133]

Merci de vos réponses, je crois que j'ai compris.

Dans un hypothétique vaisseau spatial voyageant un peu en dessous de la vitesse de la lumière le voyageur arrivera de son point de vue en quelques semaines, alors que pour l'observateur terrestre il aura mis 30 ans (par exemple) et le photon 7 ans (si 7 a.l.).

Cela m'amène à une autre question ;
Plus on s'approche de la vitesse de la lumière et plus le temps se contracte jusqu'à devenir nul, cela veut il dire qu'un photon est immortel (façon de parler) ?

[doul11]

Plus on s'approche de la vitesse de la lumière et plus le temps se contracte jusqu'à devenir nul,

Pour un corps massif il ne peut devenir nul, on ne peut que tendre vers la vitesse de la lumière, sans jamais l'attendre.

cela veut il dire qu'un photon est immortel (façon de parler) ?

Oui mais pas pour les raisons auxquelles tu penses, c'est une particule stable, l’électron aussi bien qu'il a un masse.

[curieuxdenature]

Dans un hypothétique vaisseau spatial voyageant un peu en dessous de la vitesse de la lumière le voyageur arrivera de son point de vue en quelques semaines, alors que pour l'observateur terrestre il aura mis 30 ans (par exemple) et le photon 7 ans (si 7 a.l.).

Bonjour

c'est à peu près ça sauf que pour l'observateur terrestre il aura mis un peu plus de 7 ans.
30 ans équivalent au quart de la vitesse "c" et là on est loin des contractions relativistes.
Fais le calcul selon l'équation t = to * racine(1- (v²/c²)) pour simplifier tu poses c=1 et v de plus en plus proche de 1, ça ne fonctionne que si v est très proche de c.