Vitesse et interactions

[graviton23]

J'ai comme l'impression que la vitesse de phase des OEM dans le vide (c pour les intimes) a bon dos et qu'on lui fait encaisser des tas de choses qui n'ont rien à voir avec l'EM, comme la propagation des interactions (gravitation, électricité, magnétisme). Concernant les interactions entre corps, on lit généralement qu'elle ne sont pas instantanées (vitesse infinie) parce qu'il est impossible d'aller au delà de la vitesse de la lumière. Quel rapport entre une interaction dont on nous parle sans nous dire de quelle nature elle est (je parle bien de l'interaction, c'est à dire de l'influence réciproque entre particules et non pas du résultat de cette influence : champ, force..) et une onde? Sous-entendrait-t-on que l'interaction se fait pas l'intermédiaire d'une onde et si oui, pourquoi serait-elle EM?
Pourquoi tous ces phénomènes qui physiquement n'ont rien à voir entre eux, comme l'EM, la gravitation, les interactions, la relativité restreinte(1), la transmission des informations, etc...auraient-ils tous la même vitesse?

(1) Je sais bien que la théorie restreinte ne décrit pas de phénomènes physique, mais depuis Einstein 1905, on a posé comme postulat de cette théorie que c était indépendante du référentiel inertiel, créant un lien entre EM et relativité. Or, on sait maintenant (Levy-Leblond) fonder la théorie restreinte sur un autre postulat, à savoir l'homogénéité et l'isotropie de l'espace. La notion de vitesse limite est alors une conséquence et non un postulat de cette théorie et cette vitesse limite n'a aucun rapport fondamental avec la vitesse de la lumière (sauf qu'elles sont égales! on est un peu dans le même paradoxe qu'avec la masse inertielle et la masse pesante..)
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[mach3]

Confusion courante entre vitesse de la lumière et vitesse limite.

La relativité restreinte fixe une vitesse limite de propagation pour les particules matérielles et toute influence à distance. La résolution de l'équation d'onde en électromagnétisme (relativiste) montre que les perturbations du champ électromagnétique se propagent à la vitesse limite dans le vide. On peut aussi montrer qu'une particule de masse nulle (comme le photon) se déplace obligatoirement à la vitesse limite. La vitesse de la lumière (considérée comme onde ou comme photons) dans le vide est donc égale à la vitesse limite.

m@ch3

[graviton23]

Confusion courante entre vitesse de la lumière et vitesse limite.

La relativité restreinte fixe une vitesse limite de propagation pour les particules matérielles et toute influence à distance

m@ch3

Je n'ai jamais entendu parler d'influence à distance en relativité restreinte (Références??). Quelle serait, d'après toi, la nature physique de cette influence? A quelles lois obéirait-elle?

Nous sommes donc d'accord que vitesse limite et vitesse de la lumière sont distinctes mais néanmoins égales?

[mach3]

Je n'ai jamais entendu parler d'influence à distance en relativité restreinte (Références??)

L'interaction électromagnétique est une influence à distance et c'est de la relativité restreinte pur jus...

Quelle serait, d'après toi, la nature physique de cette influence?

c'est une perturbation du champ qui se propage (à la vitesse limite pour l'EM).

A quelles lois obéirait-elle?

Pour l'EM, c'est simplement la théorie de l'électromagnétisme de Maxwell

Pour les forces nucléaires (et aussi l'EM) il faut aller regarder du côté théorie quantique des champs (MQ+RR), avec les bosons vecteurs etc.
Pour la gravitation il faut passer en RG, et on a également des perturbations du champ de courbure qui se propagent, les ondes gravitationnelles.

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite62110eff]

Bonjour

Réponse d'un béotien.......

Prenons la terre et la lune. Distantes d'environ 400000 km. Soit un peu plus d'une seconde pour la vitesse "limite".
La lune ne tourne pas autour de la terre. Elle tourne autour de leur centre de gravité.
Et la terre tourne autour de ce point elle aussi. A l'opposé de la lune.

Pendant le temps que "le signal" passe de la lune à la terre (et vice versa), la lune a quand même parcouru environ 10 km.
Comment comprendre alors l'équilibre de Newton?

Bon bon.

Faissol

[mach3]

On en a déjà parlé dans des fils plus anciens, il y a une "conspiration" qui fait que l'accélération de la Terre est bien orientée vers la position instantanée de la Lune et inversement.

On a le même phénomène en électromagnétisme : l'influence se transmet seulement à la vitesse limite, pourtant la force de Coulomb (instantanée!) marche quand même. En fait il y a plusieurs termes, un qui prend en compte les positions retardées, un qui prend en compte les vitesses, et un qui prend en compte les accélérations (c'est un terme de rayonnement), et l'ensemble donne quelque chose qui semble être instantané (la prise en compte de la vitesse et de l'accélération permettent d'extrapoler la position instantanée), quelque soit le référentiel. Feynman explique ça super bien. Il y a un mécanisme similaire en relativité générale, en plus complexe.

A noter qu'il est démontré que si la gravitation ne marchait qu'avec les positions retardées, elle ne marcherait pas.

m@ch3

[graviton23]

Pour la gravitation il faut passer en RG, et on a également des perturbations du champ de courbure qui se propagent, les ondes gravitationnelles.

m@ch3

Et c'est la RG qui donne c comme vitesse de propagation des ondes gravitationnelles ?

[mach3]

Et c'est la RG qui donne c comme vitesse de propagation des ondes gravitationnelles ?

oui

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

A noter que la détection récente des ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux étoiles à neutrons, qui a également été observée dans le domaine optique, X, gamma (belle moisson) donne une contrainte très forte sur la vitesse des ondes gravitationnelles et montre que leur vitesse est bien conforme à la théorie (pour peu qu'on aie encore un doute, tout ce qui tourne autour de ces OG tant pour leur émission que leur détection ayant été largement confirmé par l'observation indirecte avec le ralentissement des pulsars et directe avec l'observation des fusions de trous noirs).

[Amanuensis]

Point incident dans l'état de la discussion, venant du message #1 et qui me semble important:

Or, on sait maintenant (Levy-Leblond) fonder la théorie restreinte sur un autre postulat, à savoir l'homogénéité et l'isotropie de l'espace. La notion de vitesse limite est alors une conséquence et non un postulat de cette théorie

Cela ne peut pas être aussi simple. La mécanique classique (Newton) a aussi la propriété d'homogénéité et d'isotropie de l'espace. Ce postulat est donc incapable de discriminer entre une vitesse limite infinie (classique) et une vitesse limite finie (RR). La RR demande donc nécessairement un «postulat» supplémentaire. Et cela m'étonnerait que les textes de Lévy-Leblond se plantent sur ce sujet.

À ma connaissance, soit un postulat ad-hoc est introduit, équivalent à imposer une limite finie, soit la discrimination est fournie par l'observation (et pas seulement sur le comportement de la lumière, mais aussi sur celui des horloges par exemple). [Et de toutes manières c'est in fine l'observation qui décide, d'autant plus que l'observation ne permet pas de conclure sur l'homogénéité et l'isotropie de l'espace!]

[stefjm]

La vitesse limite peut être considérée comme une unité (un, 1) et c'est curieux d'accepter en physique une unité rejetée à l'infini par rapport à l'origine 0 pour la vitesse repos. On peut aussi trouver curieux d'accepter le repos à vitesse nulle car la grandeur inverse 1/V est alors rejetée à l'infini. L'inverse de la vitesse limite est alors l'origine. Ces deux curiosités font partie intégrante de la mécanique newtonienne.
V : 0 repos, infini vitesse limite
1/V : infini repos, 0 inverse vitesse limite

En relativité (RR), la transformation V->1/V laisse invariante la vitesse limite qui a le statut d'unité 1 avec d'un coté le repos à V=0 et de l'autre l'ailleurs 1/V=0.
Si on place l'origine des vitesses à cette vitesse limite, c'est le repos qui joue alors le rôle d'unité. C'est d'une certaine façon, plus physique, car on élimine ainsi les singularités mathématique (les 0 ou infinis pô physique...)

[Amanuensis]

On peut argumenter "avec les mains" tant qu'on veut pour défendre qu'il y a une vitesse limite finie, cela ne fait qu'en faire un postulat indépendant. Peut-être "plus physique" qu'un autre, mais c'est encore moins concluant que dire que c'est conforme à l'observation (car qu'est-ce qui peut être "plus physique" que l'observation???).

[stefjm]

Rien n'est plus (+) physique que l'observation bien sûr.
Je pensais aux infini et 0 réputés non physiques alors que les lois physiques simples les font assez systématiquement intervenir.
Vitesse nulle par rapport au référentiel et plein de lois en 1/x^2 (double pôle en 0, inertie, gravitation, électromagnétisme statique, etc...) par exemple.

[Deedee81]

Salut,

Attention :
- le 0 n'est pas réputé non physique, ou t'as lu ça ???, d'autant que la plupart des appareils de mesure comportent un zéro
- L'infini n'est pas non physique, mais peut poser des difficultés mathématiques nécessitant, par exemple, une régularisation. Ils peuvent dans certains cas être le signe de choix non réalistes de modélisation, mais ça, ça ne concerne pas que l'infini.
- Les singularités peuvent être non physiques ou peuvent être physiques, dans le premier cas on retombe ci-dessus, dans le deuxième cas cela peut nécessiter d'autres opérations tel que la renormalisation. Là aussi ça peut être le signe d'une modélisation non réaliste.

Vu les difficultés (comme les intégrales divergentes), autant éviter.... si c'est possible, évidemment.

Tu dis de plus :

alors que les lois physiques simples les font assez systématiquement intervenir.
Vitesse nulle par rapport au référentiel et plein de lois en 1/x^2 (double pôle en 0, inertie, gravitation, électromagnétisme statique, etc...)

Dans la première phrase, tu parles de physique et dans la deuxième de la modélisation de la physique.
Attention de ne pas confondre la carte et le territoire. La physique se fout des fractions des pôles etc... comme de sa première culotte. La modélisation physique, par contre, doit l'utiliser.

[stefjm]

- le 0 n'est pas réputé non physique, ou t'as lu ça ???, d'autant que la plupart des appareils de mesure comportent un zéro

Les appareils comportent un zéro inatteignable en terme de mesure car dans ce cas, l'erreur relative devient infinie et on peut donc dire qu'on a fait une mesure avec une erreur relative infinie?! Est-ce encore une mesure? Est-ce encore de la physique?

Dans la première phrase, tu parles de physique et dans la deuxième de la modélisation de la physique.
Attention de ne pas confondre la carte et le territoire. La physique se fout des fractions des pôles etc... comme de sa première culotte. La modélisation physique, par contre, doit l'utiliser.

Je ne risque pas de confondre les deux vu que je ne sais pas ce qu'est le territoire (ontologie?) ! Je n'accède qu'à la carte (modélisation). Même les mesures qu'on fait sont toujours interprétées avec un modèle.

Demandée autrement, c'est quoi la physique sans la modélisation?

[Deedee81]

Les appareils comportent un zéro inatteignable en terme de mesure car dans ce cas, l'erreur relative devient infinie et on peut donc dire qu'on a fait une mesure avec une erreur relative infinie?! Est-ce encore une mesure ? Est-ce encore de la physique?

L'erreur relative est une estimation humaine. Le zéro est défini comme on veut, change d'échelle et commence à 1 par exemple. De là à dire qu'aucune valeur n'est physique.....
Toute mesure quelle qu'elle soit est affectée d'une certaine précision. Et le zéro ne fait pas exception. Même le zéro absolu est physique.

Donc, non, le zéro n'a rien de non physique. Et en tout cas je ne sais pas du tout où tu as été pêché que le "zéro est réputé non physique" ????? Que ce soit ton opinion, je veux bien, soit, mais où as-tu été cherché qu'il avait une telle réputation ???? T'aurais une référence qui conforte cette opinion/réputation du zéro ?

Je ne risque pas de confondre les deux vu que je ne sais pas ce qu'est le territoire (ontologie?) ! Je n'accède qu'à la carte (modélisation). Même les mesures qu'on fait sont toujours interprétées avec un modèle.
Demandée autrement, c'est quoi la physique sans la modélisation?

C'est l'expérience (sans calcul, sans modélisation). Je croyais que tu savais que la physique était une science expérimentale. Désolé.
(c'est l'étape 1 de la Méthode, la modélisation vient juste après).

[stefjm]

- le 0 n'est pas réputé non physique, ou t'as lu ça ???, d'autant que la plupart des appareils de mesure comportent un zéro

Dans les métiers qui utilise le bel (log(S/E)), on n'aime pas le zéro.
On accepte de mesurer petit, mais pas 0.

[Amanuensis]

- L'infini n'est pas non physique,

Ben un peu, si. Jamais observé par exemple. Tout modèle présentant un infini est au mieux une extrapolation de l'observé (et donc nécessairement une spéculation).

[stefjm]

L'erreur relative est une estimation humaine. Le zéro est défini comme on veut, change d'échelle et commence à 1 par exemple.

Ben pas tant que cela!
Curieusement, quand j'ai fait mes calculs de thermo en °C, j'ai eu tout faux!
Et pour ce qui est de l'estimation humaine, vu que la physique n'est pratiquée que par des humains, je ne vois pas bien ce que tu veux dire.
Et si je comprends ce que tu veux dire, ton argument va dans mon sens...

De là à dire qu'aucune valeur n'est physique.....

Pas jusque là. Simplement indépendant de tout choix humain arbitraire est une bonne définition de physique. Non?

Toute mesure quelle qu'elle soit est affectée d'une certaine précision. Et le zéro ne fait pas exception. Même le zéro absolu est physique.

mais inatteignable en présence de matière-rayonnement, tout comme la vitesse limite est inatteignable en présence de masse.

Donc, non, le zéro n'a rien de non physique. Et en tout cas je ne sais pas du tout où tu as été pêché que le "zéro est réputé non physique" ????? Que ce soit ton opinion, je veux bien, soit, mais où as-tu été cherché qu'il avait une telle réputation ???? T'aurais une référence qui conforte cette opinion/réputation du zéro ?

Pour chaque grandeur physique, on a le choix entre autre entre X et 1/X. Pour avoir l'indépendance vis à vis de ce choix, exclure 0 est nécessaire.

C'est l'expérience (sans calcul, sans modélisation). Je croyais que tu savais que la physique était une science expérimentale. Désolé.
(c'est l'étape 1 de la Méthode, la modélisation vient juste après).

Il y a forcément un modèle avant pour savoir quoi mesurer et faire la différence d'avec du bruit...

[stefjm]

Ben un peu, si. Jamais observé par exemple. Tout modèle présentant un infini est au mieux une extrapolation de l'observé (et donc nécessairement une spéculation).

Et cela s'applique aussi au 0, de façon assez tautologique.
Je mesure l'inverse de la vitesse, Durée/Distance et je l'applique à un objet à l'arrêt.
J'obtiens une extrapolation ou une tautologie.

[Amanuensis]

ou une tautologie.

Je vois bien pour le 0 (par exemple déplacement nul dans un référentiel choisi pour cela, donc vitesse nulle).

Mais un infini qui soit une tautologie, c'est moins évident (sauf création artificielle comme l'inverse d'un 0 tautologique, évidemment).

[stefjm]

Et en tout cas je ne sais pas du tout où tu as été pêché que le "zéro est réputé non physique" ????? Que ce soit ton opinion, je veux bien, soit, mais où as-tu été cherché qu'il avait une telle réputation ???? T'aurais une référence qui conforte cette opinion/réputation du zéro ?

Pour ce coup là, je peux jouer au c...

Première référence : moi même, avec un peu de réflexion et beaucoup de pratique.
Deuxième référence : Christian Magnan, Collège de France, Paris, Université de Montpellier II : Parler de grandeurs physiques nulles ou infinies n'a pas de sens.
https://www.lacosmo.com/Nature31.html

Pas moi qui dit tout cela, mais globalement, j'adhère assez.

Cela rejoint les notions symétriques de zéros/pôles qui caractérisent si bien les systèmes physiques grâce aux singularités mathématiques.

[Amanuensis]

Sûr qu'un peu de réflexion suffit à voir l'aspect extrapolation ou tautologie.

La notion de distance nulle ou infinie suffit à alimenter une telle réflexion.

Il y a des cas amusants, comme celui d'une masse test: elle est nulle et strictement positive...

Mais aussi des cas plus difficiles à décortiquer, comme la masse nulle du photon.

[stefjm]

Je vois bien pour le 0 (par exemple déplacement nul dans un référentiel choisi pour cela, donc vitesse nulle).
Mais un infini qui soit une tautologie, c'est moins évident (sauf création artificielle comme l'inverse d'un 0 tautologique, évidemment).

J'en vois plein des créations artificielles comme l'inverse d'un zéro tautologique.
En particulier tout ce qui est fonction de transfert caractérisées par pôles et zéros.
Quand il y a à la fois pôles et zéros, c'est compliqué de dire que l'un est plus naturel (ou artificiel) que l'autre?

[stefjm]

Exemple : la fonction de transfert d'un bête oscillateur (classique, mécanique ou électrique)

La valeur caractéristique de l'oscillation annule le dénominateur.

[graviton23]

Point incident dans l'état de la discussion, venant du message #1 et qui me semble important:



La RR demande donc nécessairement un «postulat» supplémentaire.

[/SIZE]]

Mais le postulat supplémentaire c'est la relativité? Et L-L n'utilise que les trois postulats pour démontrer les équations de Lorentz. La différence avec Newton, à mon avis, c'est que la relativité newtonienne ne joue que sur la gravitation qui se contente des transformations galiléennes alors que l'EM nécessite les transformations de Lorentz.

[graviton23]

Je ne risque pas de confondre les deux vu que je ne sais pas ce qu'est le territoire (ontologie?) !

Demandée autrement, c'est quoi la physique sans la modélisation?

Et comment fait-on une représentation sans ontologie? Il y a toujours une ontologie, même cachée, même implicite, Monsieur Jourdain

[stefjm]

Je vois bien pour le 0 (par exemple déplacement nul dans un référentiel choisi pour cela, donc vitesse nulle).

Mais un infini qui soit une tautologie, c'est moins évident (sauf création artificielle comme l'inverse d'un 0 tautologique, évidemment).

Le facteur de Lorentz qui vaut l'infini pour v=c?
Est-ce une création artificielle qui découle de la relation qui montre bien les 0 tautologiques?

[mach3]

Mais le postulat supplémentaire c'est la relativité? Et L-L n'utilise que les trois postulats pour démontrer les équations de Lorentz. La différence avec Newton, à mon avis, c'est que la relativité newtonienne ne joue que sur la gravitation qui se contente des transformations galiléennes alors que l'EM nécessite les transformations de Lorentz.

Les chemins sont nombreux. On peut considérer l'homogénéité et l'isotropie, dire que les lois de la physique doivent être partout et pour tout le monde pareil, et donc pour que ce soit le cas pour l'électromagnétisme (on postule que l'électromagnétisme est correct, il est notre point de départ en fait) l'espace-temps de Minkowski est nécessaire effectivement (sinon les équations de Maxwell ne sont pas invariantes!). Un autre chemin est, au contraire de postuler l'espace-temps de Minkowski, comme point de départ, et d'ajouter à cela un soupçon de dynamique (définition de l'énergie-impulsion, avec divergence nulle) : l'électromagnétisme apparait de lui-même, et la vitesse invariante de la lumière est donc une conséquence.

La préférence pour l'un, l'autre, ou n'importe quel autre chemin est plutôt subjective et personnelle, voire philosophique. L'important n'est pas le chemin, mais que l'ensemble soit auto-consistant et en accord avec les observations. Cela étant dit, certains chemins de la RR forgent mieux sa compréhension que d'autres et permettent un passage moins difficile à la RG, notamment ceux qui privilégient une approche géométrique.

m@ch3