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La vitesse de la lumière



  1. #1
    Romain76360

    La vitesse de la lumière


    ------

    Bonjour
    On dit que la vitesse de la lumière est la vitesse la plus rapide dans l'univers.. Mais qu'est ce qui nous prouve que quelque chose d'autre ne pourrais pas aller plus vite que la vitesse de la lumière ? Car si je ne me trompe pas dans la relativité restreinte la vitesse la plus rapide d'un corps est celle de la lumière mais c'est une hypothèse ou cela a était démontré ?
    Merci

    -----

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  4. #2
    Dynamix

    Re : La vitesse de la lumière

    Salut

    Citation Envoyé par Romain76360 Voir le message
    cela a était démontré ?
    Validé
    A de nombreuses reprises .
    Et de plus invalidable , mais jamais invalidé .

  5. #3
    Romain76360

    Re : La vitesse de la lumière

    Re bonjour, donc ceci est vrai mais il n'est pas impossible que ce soit invalide un jour ? Ou c'est certain que non

  6. #4
    Amanuensis

    Re : La vitesse de la lumière

    C'est à peu près aussi «certain que non» que tout ce dont on peut être certain.

    Qu'est-ce qui pourrait nous rendre certain que les lois de la physique ne vont pas pas changer demain ou dans un an?
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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  8. #5
    Paraboloide_Hyperbolique

    Re : La vitesse de la lumière

    Bonjour,

    En physique rien n'est certain à 100%. Pour ce qui est de la vitesse de la lumière dans le vide et son caractère indépassable, on doit être à plus de 99,99% de certitude (sans être à 100%).

    Si vous ne considérez que ce n'est pas assez, il vaut mieux ne pas faire de la physique et se rabattre sur la belotte... ou faire des maths.

  9. #6
    Amanuensis

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par Paraboloide_Hyperbolique Voir le message
    En physique rien n'est certain à 100%. Pour ce qui est de la vitesse de la lumière dans le vide et son caractère indépassable, on doit être à plus de 99,99% de certitude (sans être à 100%).
    Qui va miser 10 000 Euros à un 1 contre 10 000 qu'on réfutera la physique sur ce point de son vivant. (Ce ne sera même pas suffisant s'il gagne pour le rendre milliardaire...)
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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  11. #7
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par Romain76360 Voir le message
    Bonjour
    On dit que la vitesse de la lumière est la vitesse la plus rapide dans l'univers.. Mais qu'est ce qui nous prouve que quelque chose d'autre ne pourrais pas aller plus vite que la vitesse de la lumière ? Car si je ne me trompe pas dans la relativité restreinte la vitesse la plus rapide d'un corps est celle de la lumière mais c'est une hypothèse ou cela a était démontré ?
    Merci
    Le point important pour comprendre l'aspect fondamental de cette constante, c'est d'oublier complètement la lumière dans cette affaire. Parler de la limite de la vitesse de la lumière, ça renifle un peu comme parler du mur du son : cela ressemble à une limite physique assez accidentelle et non fondamentale.

    (repost)

    L'aspect fondamental est le suivant : comment est il possible de repérer de façon univoque un événement dans l'espace et dans le temps ?

    Commençons à essayer de le localiser dans l'espace. On commence en deux dimension. Soit un point A du plan. Ses coordonnées dans cet espace sont (x,y). Ici x=5 et y=3
    Code:
    Axe y
    4
    3---------A (5,3)
    2         |
    1         |
    O 1 2 3 4 5 Axe x
    (0,0)
    De façon évidente, les deux valeur 5 et 3 ne sont valable que pour le choix d'un référentiel donné, qui est complètement arbitraire. On souhaite donc se donner une procédure permettant de passer des coordonnées du point à une grandeur physiquement pertinente. Ce qui a un sens physique, c'est par exemple la distance séparant A de l'origine. Je veux donc une "marchine" (une fonction) qui prenne en argument les coordonnée et qui me sorte en résultat une longueur invariable. Cette machine doit donner le même résultat quel que soit le choix de départ de l'observateur. C'est ce qu'on appelle une métrique.

    Quelle est la distance s qui relie A(5,3) à l'origine du repère, le point O(0,0) ? Tu reconnais un triangle rectangle, avec x le coté adjacent, y le coté opposé et s l’hypoténuse. Donc trouver la distance consiste à calculer l’hypoténuse ce qui se fait grâce à la relation de Pythagore.



    Tu vois, c'est pas bien compliqué, les bases de la métrique, c'est ce bon vieux Pythagore . Cette relation de Pythagore se généralise immédiatement en 3 dimensions. Si j'ai A(x, y, z), la métrique s'écrit :



    Bon, mais là je ne veux pas calculer la distance de A à l'origine O(0,0) mais à A'(x',y',z'). Ça ne complique pas beaucoup :



    Simplement, dans toutes la suite des événement on considère toujours la distance à l'origine pour ne pas alourdir, sans que ça particularise le problème, puisque c'est un simple changement de référentiel à opérer (A' = O).

    Et maintenant, je rajoute le temps... Le problème c'est que jusque là j'avais des grandeurs homogène à savoir des longueur, qui se mesurent en mètre et là, je rajoute une dimension qui se mesure en seconde. Qu'à cela ne tienne, on va mesurer le temps en mètre également. Pour cela on va multiplier le temps t par une variable disons k pour obtenir des mètres

    t[seconde] * k = L [mètre]

    Ll suffit que k soit une grandeur divisant par des secondes et multipliant par des mètres : k [mètre/seconde]

    Des m/s autrement dit : une vitesse. Un vitesse qui relie fondamentalement l'espace au temps de sorte qu'ils forment ensemble un bloc inséparable. La Traductrice, en quelque sorte. On la note c, on devrait l'appeler constante d'Einstein, ou constante d'espace temps qqchose comme ça, mais usuellement on la désigne comme la vitesse de la lumière. Ce n'est certes pas faux, mais c est plus fondamental que ça, elle n'est pas lié en particulier à la lumière, c'est juste que tous les corps sans inertie, dont la lumière, se déplacent dans l'espace à cette vitesse.

    Donc ma coordonnées temporelle s'écrira toujours ct (en mètre).

    Une autre particularité tout à fait fondamentale de cette coordonnées temporelle est le changement de signe.



    sachant que les deux formes de la métriques -+++ et +--- sont correctes (usuellement on utilise la seconde et l'élément de distance est donc négatif ou nul, ce qui peut paraître curieux pour un carré mais c'est comme ça).

    On peut aussi utiliser les coordonnées polaires et si on simplifie ça donne cette expression, encore plus simple



    où r désigne une distance spatiale. On voit ainsi bien clairement que la distance s parcourue dans l'espace temps est la composée d'un déplacement dans le temps, t et d'un déplacement dans l'espace, r.

    Cette expression est un invariant, c'est là son grand intérêt : quel que soit le référentiel, si je mesure la distance entre deux événements je trouverais la même valeur s. A mon sens, c'est la seule chose à admettre dans la relativité restreinte. Le fait d'être un invariant lui donne un aspect fondamental et fondateur : tout le reste en découle.

    Ainsi par exemple... Si je mesure dans mon propre référentiel mon déplacement spatio-temporel ds, j'ai par définition dr=0 (je ne me déplace pas dans l'espace par rapport à moi même). D'où : ds = cdt. Sans rien faire, nous nous déplaçons dans l'espace-temps selon la dimension temporelle (nous sommes constamment en déplacement vers le futur) à la vitesse c. Or on a vu que le ds est un invariant.

    Donc TOUT déplacement dans l'espace temps sera mesuré à c. Cette constante de vitesse c n'est donc pas une vitesse limite, mais une vitesse unique. Tout est à c, le quadri-vecteur vitesse est de norme constante. Pour simplifier un peu
    (et je sais que cette image peut faire grincer des dents les connaisseurs, je l'assume) : c'est comme si on était dans un voiture sans pédale d’accélération ni de frein, et avec un volant calé en buté ne permettant pas de faire demi tour, se déplaçant à vitesse constante sur un parking de dimension infinie qui offre deux axes pour se diriger : si on tire strictement tout droit, on se déplace uniquement selon le temps. Si on tire à droite ou a gauche, on se déplace aussi dans l'espace. Comme la vitesse totale est constante si on se déplace dans l'espace, alors on va forcément moins vite sur l'axe du temps.

    En tout cas, l'idée que c est la norme constante de la quadri-vitesse permet de mieux se représenter l'aspect fondamental de cette constante.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 18/10/2018 à 12h04.
    Parcours Etranges

  12. #8
    mach3
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Donc TOUT déplacement dans l'espace temps sera mesuré à c. Cette constante de vitesse c n'est donc pas une vitesse limite, mais une vitesse unique. Tout est à c, le quadri-vecteur vitesse est de norme constante. Pour simplifier un peu
    (et je sais que cette image peut faire grincer des dents les connaisseurs, je l'assume) : c'est comme si on était dans un voiture sans pédale d’accélération ni de frein, et avec un volant calé en buté ne permettant pas de faire demi tour, se déplaçant à vitesse constante sur un parking de dimension infinie qui offre deux axes pour se diriger : si on tire strictement tout droit, on se déplace uniquement selon le temps. Si on tire à droite ou a gauche, on se déplace aussi dans l'espace. Comme la vitesse totale est constante si on se déplace dans l'espace, alors on va forcément moins vite sur l'axe du temps.

    En tout cas, l'idée que c est la norme constante de la quadri-vitesse permet de mieux se représenter l'aspect fondamental de cette constante.
    et oui, je grince des dents... j'ai toujours les mêmes réserves sur cette façon de dire, notamment si on considère la quadri-vitesse de la lumière, dont la norme est... nulle!

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  13. #9
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    et oui, je grince des dents... j'ai toujours les mêmes réserves sur cette façon de dire, notamment si on considère la quadri-vitesse de la lumière, dont la norme est... nulle!

    m@ch3
    Oui parce que dτ est nul... Mais c'est un cas limite. Autrement on peut considérer n'importe quel objet comme se déplaçant dans l'espace-temps à la vitesse de la lumière. Et c'est à mon avis la bonne façon de comprendre l'aspect indépassable de c.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 18/10/2018 à 12h18.
    Parcours Etranges

  14. #10
    Amanuensis

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Oui parce que dτ est nul...
    Très ambigu. Vaut mieux écrire (selon moi il faut écrire) ds est nul le long de la ligne (ou la forme métrique est nulle le long de la ligne), ce qui ne possède pas de connotation sur le genre de la ligne.

    Peut-être un jour sera-t-il intégré que ds peut aussi bien décrire une durée infinitésimale qu'une longueur infinitésimale, selon le cas?
    Dernière modification par Amanuensis ; 18/10/2018 à 12h47.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  15. #11
    azizovsky

    Re : La vitesse de la lumière

    il y'a une autre manière de prouver que la vitesse de la lumière est une limite des vitesse des particules, si on suppose qu'il existe une particule A de vitesse v<c , par analogie, il y'aura un autre effet analogue à l'effet Vavilov-Tcherenkov, i.e, qu' on aura une particule dont la vitesse dans un milieux dépasse la vitesse de A , on'aura un 'bi-effet' de type V.T, ce qui n'est pas le cas expérimentalement (un certain saut dans la lumière émise ...)
    Dernière modification par azizovsky ; 18/10/2018 à 12h51.

  16. #12
    azizovsky

    Re : La vitesse de la lumière

    sauf si v(A) dans le milieux >c , là, on prouve rien ...

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  18. #13
    Romain76360

    Re : La vitesse de la lumière

    Ta réponse est vachement bien développer et expliquer , merci beaucoup je comprends beaucoup mieux !

  19. #14
    Romain76360

    Re : La vitesse de la lumière

    Merci beaucoup a toi gilganesh , ta reponse est très cmair , très bien développer j'ai très bien compris maintenant d'où venait la notion de la vitesse la plus rapide dans l'univers est la vitesse de la lumière, merci beaucoup !

  20. #15
    mach3
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par Romain76360 Voir le message
    Merci beaucoup a toi gilganesh , ta reponse est très cmair , très bien développer j'ai très bien compris maintenant d'où venait la notion de la vitesse la plus rapide dans l'univers est la vitesse de la lumière, merci beaucoup !
    Je crains que, malheureusement, vous croyez avoir compris... (bruit de dents qui grincent).

    Je regrette, mais une phrase comme ça :

    Citation Envoyé par gilgamesh
    D'où : ds = cdt. Sans rien faire, nous nous déplaçons dans l'espace-temps selon la dimension temporelle (nous sommes constamment en déplacement vers le futur) à la vitesse c.
    est fausse. "Vitesse" possède un sens précis, incompatible avec son usage dans cet phrase. Je manque de temps pour trouver mieux, mais en attendant, par défaut, j'aspirerais à ce que des choses pareilles ne soient plus dites.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  21. #16
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Les dents grincent et les diptères serrent les fesses


    Le but de la pédagogie est de faire progresser dans la compréhension du monde. La compréhension passe forcément par une représentation mentale. Et c'est mort si la seule représentation mentale offerte à un novice complet c'est un quadrivecteur d'espace-temps. Cette image de "norme vitesse unique" est utile, elle fait appel à un concept familier (et déjà assez évolué) de vecteur vitesse qui est disponible pour s'en faire une représentation mentale, cela fait progresser la compréhension et le but est atteint.

    Ensuite c'est très bien de remettre une couche, en disant "cette image fait appelle à des concepts qui ne sont pas complètement rigoureux" pour telle et telle raison. Mais ça n'a pas de sens de grincer des dent pour ça.Si tu pense faire pouvoir le faire progresser plus loin, fait le plutôt que de râler, ce sera profitable à tous. Mais je te trouve un peu raide, ma réponse introduit quand même le concept de métrique d'espace temps avec un niveau de détails que j'estime déjà correct.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 19/10/2018 à 12h01.
    Parcours Etranges

  22. #17
    Zefram Cochrane

    Re : La vitesse de la lumière

    Amis drosophiles bonjour,

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Ainsi par exemple... Si je mesure dans mon propre référentiel mon déplacement spatio-temporel ds, j'ai par définition dr=0 (je ne me déplace pas dans l'espace par rapport à moi même). D'où : ds = cdt. Sans rien faire, nous nous déplaçons dans l'espace-temps selon la dimension temporelle (nous sommes constamment en déplacement vers le futur) à la vitesse c. Or on a vu que le ds est un invariant.

    Donc TOUT déplacement dans l'espace temps sera mesuré à c. Cette constante de vitesse c n'est donc pas une vitesse limite, mais une vitesse unique. Tout est à c, le quadri-vecteur vitesse est de norme constante. Pour simplifier un peu
    (et je sais que cette image peut faire grincer des dents les connaisseurs, je l'assume) : c'est comme si on était dans un voiture sans pédale d’accélération ni de frein, et avec un volant calé en buté ne permettant pas de faire demi tour, se déplaçant à vitesse constante sur un parking de dimension infinie qui offre deux axes pour se diriger : si on tire strictement tout droit, on se déplace uniquement selon le temps. Si on tire à droite ou a gauche, on se déplace aussi dans l'espace. Comme la vitesse totale est constante si on se déplace dans l'espace, alors on va forcément moins vite sur l'axe du temps.
    L'important dans la phrase : Tout déplacement dans l'espace-temps sera mesuré à c est "sera mesuré"

    Donc opposer une trajectoire de genre lumière ou de genre espace revient à considérer que les photons ou très hypothétiquement les Tachyons pourraient procéder à des mesures de trajectoire
    Fatal Bazooka : Fous ta cagoule!

  23. #18
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    Amis drosophiles bonjour
    Sans moi.

    .......
    Parcours Etranges

  24. Publicité
  25. #19
    mach3
    Modérateur

    Re : La vitesse de la lumière

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Les dents grincent et les diptères serrent les fesses


    Le but de la pédagogie est de faire progresser dans la compréhension du monde. La compréhension passe forcément par une représentation mentale. Et c'est mort si la seule représentation mentale offerte à un novice complet c'est un quadrivecteur d'espace-temps. Cette image de "norme vitesse unique" est utile, elle fait appel à un concept familier (et déjà assez évolué) de vecteur vitesse qui est disponible pour s'en faire une représentation mentale, cela fait progresser la compréhension et le but est atteint.

    Ensuite c'est très bien de remettre une couche, en disant "cette image fait appelle à des concepts qui ne sont pas complètement rigoureux" pour telle et telle raison. Mais ça n'a pas de sens de grincer des dent pour ça.Si tu pense faire pouvoir le faire progresser plus loin, fait le plutôt que de râler, ce sera profitable à tous. Mais je te trouve un peu raide, ma réponse introduit quand même le concept de métrique d'espace temps avec un niveau de détails que j'estime déjà correct.
    une proposition d'amélioration, remplacer ça :

    Ainsi par exemple... Si je mesure dans mon propre référentiel mon déplacement spatio-temporel ds, j'ai par définition dr=0 (je ne me déplace pas dans l'espace par rapport à moi même). D'où : ds = cdt. Sans rien faire, nous nous déplaçons dans l'espace-temps selon la dimension temporelle (nous sommes constamment en déplacement vers le futur) à la vitesse c. Or on a vu que le ds est un invariant.

    Donc TOUT déplacement dans l'espace temps sera mesuré à c. Cette constante de vitesse c n'est donc pas une vitesse limite, mais une vitesse unique. Tout est à c, le quadri-vecteur vitesse est de norme constante. Pour simplifier un peu
    (et je sais que cette image peut faire grincer des dents les connaisseurs, je l'assume) : c'est comme si on était dans un voiture sans pédale d’accélération ni de frein, et avec un volant calé en buté ne permettant pas de faire demi tour, se déplaçant à vitesse constante sur un parking de dimension infinie qui offre deux axes pour se diriger : si on tire strictement tout droit, on se déplace uniquement selon le temps. Si on tire à droite ou a gauche, on se déplace aussi dans l'espace. Comme la vitesse totale est constante si on se déplace dans l'espace, alors on va forcément moins vite sur l'axe du temps.

    En tout cas, l'idée que c est la norme constante de la quadri-vitesse permet de mieux se représenter l'aspect fondamental de cette constante.
    par un paragraphe sur les genres. Dans l'idée (à formuler plus proprement) :

    Si c'est genre temps, ds²=c²dt²-dr²>0, donc c²>(dr/dt)², |dr/dt| < c : la vitesse est strictement inférieure à c
    Si c'est genre nul, ds²=c²dt²-dr²=0, donc c²=(dr/dt)², |dr/dt| = c : la vitesse est c
    Si c'est genre espace, ds²=c²dt²-dr²<0, donc c²<(dr/dt)², |dr/dt| > c : la vitesse est strictement supérieure à c
    On joue ensuite sur l'invariance pour dire que dans tout référentiel, un intervalle de genre temps reste de genre temps et qu'une vitesse inférieure, égale ou supérieure à c reste respectivement inférieure, égale ou supérieure à c quand on change de référentiel.
    Le cas particulier d'un immobile dans un référentiel peut ensuite montrer que pour l'immobile ds²=c²dt²>0 donc genre temps, donc vitesse<c à quelque soit le référentiel.
    Dans le cas de la lumière, on voit que la vitesse est toujours c.
    Dans le cas d'une vitesse qui serait supérieure à c, on voit que dans aucun référentiel cette vitesse ne peut être inférieure à c, et que ça ne concerne donc pas les objets.

    Quitte à introduire la métrique comme tu le fais, autant en tirer vraiment parti. Le job est fait, on a montré que la vitesse de la lumière était indépassable pour les objets et invariante pour la lumière, et ceci :
    -sans faire de mauvaise analogie
    -sans utiliser le concept de vitesse à tord et à travers
    -sans dire des choses fausses sur la norme du quadrivecteur vitesse
    -sans parler de quadrivecteurs

    En plus de ça, quelques petits ajustements, par exemple éviter de parler de "déplacement dans le temps" (pas de sens), éviter de parler de "distance" pour qualifier s dans le cas de l'espace-temps (il y a un terme pour ça, l'intervalle, autant s'en servir), en tout cas pas sans mettre de guillemets.
    Tout le monde serait gagnant par rapport à la version actuelle.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

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