Paradoxe des jumeaux

[invite4ba3bdf6]

Bonjour à tous

j'ai une question simple. J'ai bien compris la vitesse maxi de la lumiere peut importe le referentiel etc, et je pense les grands principe de la relativité generale et restreinte.

je ne comprends pas une chose simple. Si une fusée part et revient à son point de départ (vitesse proche de celle de la lumiere). d'un coté (lorsqu'elle s'en va), la fusée ''voit'' moins d'ondes donc le temps entre les deux jumeaux n'est pas le meme.

mais au retour (si on neglige le temps du demi tour), toutes les ondes qui ne sont pas arrivée sur la fusée (donc la difference d'age des jumeaux), vont arriver sur la fusée (vu qu'elle revient et que du coup les ondes sont ''comprimées") et au total du voyage aller retour, la fusée aura bien vu toutes les ondes emise par la terre (et son jumeau) ?

ou est mon erreur?

merci d'avance
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[jacknicklaus]

Grave confusion entre effet Doppler (https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler) non relativiste et le phénomène de dilatation du temps (https://fr.wikipedia.org/wiki/Dilatation_du_temps) relativiste

La dilatation du temps n'a pas le moindre rapport avec la réception "d'ondes" envoyées depuis un référentiel.

[soliris]

C'est vrai que le facteur gamma



de la différence de temps ne tient pas compte de son déroulement cinématique, si on le confond avec avec les ondes lumières (en admettant qu'il y ait des "instants" séparés par des vides dans ces ondes, c'est pourquoi je parle de "cinéma").

Donc je me pose la question, comme paulo76.

[soliris]

La dilatation du temps n'a pas le moindre rapport avec la réception "d'ondes" envoyées depuis un référentiel.

Ben, ça c'est toi qui le dit.. Tu permets qu'on se pose la question ? Après tout, si c'est inconciliable, c'est qu'il y a un truc qui fait masse. En vérité, une question pratique que je me pose..: on a remarqué effectivement une dilatation du temps pour les satellites tournant autour de la Terre: est-ce que l'on a vérifié si cela conrrespondait à un ésultat issu du facteur gamma ? Parce que certains parlent de "ondes de temps en rotation" pour justifier ce phénomène lié aux satellites.

Impossible de vérifier personnellement.. Si mon p'tit cousin à la NASA n'avait pas déjà pris sa pension..

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacknicklaus]

... en admettant qu'il y ait des "instants" séparés par des vides dans ces ondes, c'est pourquoi je parle de "cinéma"....

tiens, c'est joli. Quelques mots alignés comme au hasard, mais pas tout à fait.

Soliris, pourrais-tu stp poster tes poèmes ailleurs que sur ce fil qui part d'une question simple et sérieuse qui appelle des réponses simples et sérieuses ?

[mach3]

Pendant l'aller, le voyageur verra se qui se passe sur Terre ralenti d'un facteur k, puis pendant le retour, à la même vitesse par rapport à la Terre en norme, il verra se qui se passe sur Terre accéléré d'un facteur k. Admettons que la durée de l'aller soit T pour le voyageur, ce qu'il verra de la Terre sur cette durée représentera T/k. Durant le retour, de même durée T, ce qu'il verra de la Terre sera Tk. Au total, en une durée 2T, il aura vu s'écouler sur Terre T(1/k+k)>2T.

Le fait que le voyageur voit ce qui se passe sur Terre au ralenti en s'éloignant puis en accéléré en s'approchant est simplement l'effet Doppler. Cependant, contrairement à l'effet Doppler classique, il n'y a pas de compensation entre l'aller et le retour pour l'effet Doppler relativiste.

La raison profonde du "paradoxe" des jumeaux est géométrique, elle est encodé dans la métrique de Minkowski : entre deux évènements de l'espace-temps, un chemin droit (c'est à dire un mouvement rectiligne uniforme) dure plus longtemps qu'un chemin non droit (c'est à dire un mouvement quelconque). Cela a des implications multiples, notamment l'effet Doppler relativiste mentionné au-dessus, dont la démonstration géométrique est relativement simple.

m@ch3

[mach3]

est-ce que l'on a vérifié si cela conrrespondait à un ésultat issu du facteur gamma ?

à ton avis? personne ne se serait penché sur la question? depuis le temps qu'on lance des satellites?
On sait parfaitement prédire les décalages des horloges des satellites par rapport aux horloges au sol et c'est une question de relativité générale (donc ça ne se limite pas seulement au facteur gamma, il y a l'effet Einstein qui s'ajoute).

m@ch3

[invite4ba3bdf6]

J'avais compris que l'effet Doppler et que la deformation du temps n'était pas lié. Mais je ne comprenais pourquoi car le jumeau qui partait recevait bien le meme flux d'information (l'un ralenti dans le sens aller et l'autre accéléré dans le sens retour).

Pendant l'aller, le voyageur verra se qui se passe sur Terre ralenti d'un facteur k, puis pendant le retour, à la même vitesse par rapport à la Terre en norme, il verra se qui se passe sur Terre accéléré d'un facteur k. Admettons que la durée de l'aller soit T pour le voyageur, ce qu'il verra de la Terre sur cette durée représentera T/k. Durant le retour, de même durée T, ce qu'il verra de la Terre sera Tk. Au total, en une durée 2T, il aura vu s'écouler sur Terre T(1/k+k)>2T.

J'avais bien pensé à cela, mais cela voudrait dire que si mon jumeau est née sur une planete lointaine, si il décide de venir me voir, le temps pour lui va s'accelerer (il recevra des ondes compressés donc + quantité "d'information" que celui sur terre) ? donc erreur

JE n'arrive pas à assimiler ce concept (sauf si bien entendu, j'applique ce que l'on me donne sans essayer de comprendre )

Merci d'avance

[mach3]

En attendant de répondre plus précisément, je vous renvoie vers un ancien post qui résume la problématique suivant différentes approches complémentaires :

https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6350007

m@ch3

[Morteen]

Bonjour.

C'est sans doute anecdotique mais je pense qu'il n'y a pas de raison de mettre paradoxe entre guillemets dans ce cas ni de parler de pseudo paradoxe comme on le lit souvent (bien qu'on puisse convenir qu'un vrai paradoxe ne peut être que mathématique, mais là il y a débat). Ce qui est paradoxal dans l'histoire des jumeaux de Langevin n'est pas qu'ils n'aient plus le même âge après le voyage, il n'est pas paradoxal que chacun ait vécu son temps propre, ce qui est paradoxal c'est qu'ils n'aient plus le même âge alors qu'ils sont jumeaux. Vous me suivez ?

[mach3]

Dans le paradigme de la physique classique, c'est effectivement paradoxal car il est alors impensable que deux jumeaux n'ait pas le même age car le temps est absolu.

Mais il me semble, qu'historiquement, cette expérience de pensée formulée dans le nouveau paradigme relativiste par Langevin n'était pas du tout considérée comme un paradoxe par celui-ci.
C'est ensuite devenu un paradoxe pour certaines catégories de personnes n'ayant pas compris ou mal compris la théorie (et qui se demandent par exemple pourquoi c'est le voyageur qui vieillit le moins alors que pour lui c'est le sédentaire qui est en mouvement, donc c'est lui qui devrait vieillir le moins, donc c'est un paradoxe!!).

m@ch3

[coussin]

Les jumeaux, c'est juste que c'est plus pratique. On pourrait le faire avec 2 inconnus et comparer leurs différences d'âge avant et après le voyage de l'un.
Avec des jumeaux, cette différence d'âge avant le voyage est zéro, c'est tout.

[jacknicklaus]

Mais je ne comprenais pourquoi car le jumeau qui partait recevait bien le meme flux d'information (l'un ralenti dans le sens aller et l'autre accéléré dans le sens retour). [...]
le temps pour lui va s’accélérer (il recevra des ondes compressés donc + quantité "d'information" que celui sur terre) ?

non, tu restes dans cette fausse conception. La dilatation du temps n'a rien à voir avec une perception qui serait celle de trains d'onde arrivant en avance ou en retard, ou d'un flux "d'information" qui arrive en retard ou en avance.
La dilatation du temps c’est un effet strictement géométrique, lié aux caractéristiques de l'espace-temps 4D dit "de Minkowski". Lequel modélise parfaitement bien ce qui se passe lorsque des objets ont un vitesse qui n'est pas négligeable devant celle de la lumière. Cet effet géométrique n'est pas lié à la perception d'ondes (lumineuses ou pas) envoyés par ces objets. Il est intrinsèque à la géométrie de Minkowski, qui on le voit bien, diffère de la géométrie euclidienne qu'on a longtemps utilisé auparavant pour décrire l'Univers, et qui reste très précise tant que les vitesses restent faibles.

[Mailou75]

si mon jumeau est né sur une planete lointaine

Celle là on l’avait jamais faite

[mach3]

J'avais bien pensé à cela, mais cela voudrait dire que si mon jumeau est née sur une planete lointaine, si il décide de venir me voir, le temps pour lui va s'accelerer (il recevra des ondes compressés donc + quantité "d'information" que celui sur terre) ? donc erreur

Il y a ici, en sous-entendu, l'idée que vous et votre jumeau êtes nés à la même date mais en des endroits différents (et a priori très distants). Cela pose problème car "à la même date" n'a pas de sens physique intrinsèque et suppose des conventions de synchronisation d'horloges et de datations arbitraires.

Au niveau purement physique, sans conventions arbitraires, la seule chose que l'on peut dire c'est que les deux événements, votre naissance et celle de votre jumeau, sont séparés par un intervalle de genre espace. Si on suppose ensuite que vous et votre jumeau deviez vous retrouver au même endroit dans le futur et qu'on se demande quels sont vos âges respectifs à ce moment là, alors la réponse dépend des lignes d'univers de vous et de votre jumeau entre vos naissances et la rencontre.

On va donc faire une hypothèse, sûrement sous-entendue : on imagine que votre jumeau et vous êtes immobiles l'un par rapport à l'autre durant un certain temps depuis vos naissances et que vous êtes synchronisés. Géométriquement cela impose des lignes d'univers parallèles et orthogonale au segment joignant les 2 événements de naissance. En effet dans cette situation, chacun voit l'autre avec x années de retard, x étant la distance en années-lumière, mais ni accéléré ni ralenti.
Enfin on considère que le jumeau se met à se déplacer vers vous (en mouvement rectiligne uniforme pour simplifier ), jusqu'à vous rejoindre. La figure obtenue est un trapèze rectangle, avec pour grande base votre ligne d'univers de votre naissance à la rencontre et petite base la ligne d'univers de votre jumeau entre sa naissance et le début de son voyage. On montre facilement que votre jumeau est plus jeune que vous lors de votre rencontre.
Du point de vue observationnel, voici ce qui se passe, en considérant que la distance entre vous est de 1AL et que votre frere a 20 ans quand il part vous rejoindre à une vitesse donnant lieu à un effet Doppler relativiste de facteur 2 :
-A 1 an, vous assistez à la naissance de votre frère
-A 21 ans, vous assistez au départ de votre frere lors de ses 20 ans
-A 21 ans et 8 mois, vous le rencontrez, mais il a 21 ans et 4 mois (16 mois depuis son départ à 20 ans, perçus en 8 mois par vous)

-A 1 an, votre frère assiste à votre naissance
-A 20 ans, il vous voit fêter vos 19 ans et part vous rencontrer
-A 21 ans et 4 mois, il vous rencontre et vous avez 21 ans et 8 mois (en 16 mois de voyage il vous en a vu prendre 32 mois=2ans+8 mois).

m@ch3

[Morteen]

Dans le paradigme de la physique classique, c'est effectivement paradoxal car il est alors impensable que deux jumeaux n'ait pas le même age car le temps est absolu.

Mais il me semble, qu'historiquement, cette expérience de pensée formulée dans le nouveau paradigme relativiste par Langevin n'était pas du tout considérée comme un paradoxe par celui-ci.
C'est ensuite devenu un paradoxe pour certaines catégories de personnes n'ayant pas compris ou mal compris la théorie (et qui se demandent par exemple pourquoi c'est le voyageur qui vieillit le moins alors que pour lui c'est le sédentaire qui est en mouvement, donc c'est lui qui devrait vieillir le moins, donc c'est un paradoxe!!).

m@ch3

Merci d'avoir pris le temps de répondre à ma réflexion anodine.
Loin de moi l'idée ridicule de vous contredire, je comprends bien votre réponse, mais je me suis sans doute mal exprimé, voulant faire court pour ne pas encombrer la discussion. Ce que je veux dire, c'est que si l'on raconte l'histoire avec 2 individus ayant le même âge au moment où l'un part en voyage, il n'y a plus de paradoxe, la différence d'âge lors du retour est expliquée par la physique. Certes l'explication peut être difficile à comprendre pour qui n'a pas étudié la physique relativiste, mais elle existe bel et bien.

Le paradoxe résulte de l'utilisation du mot jumeaux. Peut-être, pour s'amuser un peu, pourrait-on dire qu'il y a paradoxe ou pas selon... le référentiel .
Dans un référentiel -supposons qu'il existe- de physicien, il n'y a pas de paradoxe, le physicien va s'attacher à parler du temps propre, de la métrique de l'espace temps, etc. Mais dans un référentiel -supposons qu'il existe- relevant des sciences humaines, de la philosophie ou plus simplement de la langue (du vocabulaire), il est paradoxal que deux JUMEAUX puissent ne pas avoir le même âge, puisqu'ils sont... jumeaux !

Mais peu importe, c'était juste pour le plaisir de discuter avec vous On ne saura jamais si M. Langevin a employé le mot jumeaux pour faire court ou pour nous permettre de discuter sur Futura

[invite4ba3bdf6]

@jacknicklaus & @m@ch3
Merci beaucoup d'avoir pris le temps de me répondre. c'est plus clair dans ma petite tête
Merci encore

[Matmat]

J'ai 10 ans, et mon frére 5. Celui ci me demande de lui expliquer la relativité, sauf que je ne la comprend pas moi-même . Je lui explique que nous n'avons pas l'age pour ça .
Quand estimes tu que nous aurons l'age ? me dit il . et lui répond que 20 ans me parait être l'age adéquat .
Le jour de mes 18 ans , mon richissime oncle m'offre un voyage d'un an aux confins de l'univers , lorsque je reviens j'ai 19 ans ... et à mon retour mon "petit" (qui me semble étrangement très grand pour son age) frère m'annonce :
" Tu avais raison ! Le bon age pour comprendre la relativité c'était bien 20 ans , la preuve , je la comprend maintenant !"

Mais je ne vois pas de quelle preuve il parle ! puisque j'ai 19 ans il en a donc seulement 14 ... quel blagueur ce petit frère !

[mach3]

Mais peu importe, c'était juste pour le plaisir de discuter avec vous On ne saura jamais si M. Langevin a employé le mot jumeaux pour faire court ou pour nous permettre de discuter sur Futura

Il paraitrait que Langevin lui-même ne parlait pas de jumeaux à la base, mais bon, cela me parait hors-sujet pour ce fil. Si l'histoire de la genèse du "paradoxe" de Langevin vous intéresse je vous propose d'ouvrir un autre fil, et éventuellement de faire quelques recherches sur la toile auparavant, histoire qu'il y ait de la matière à discuter.

m@ch3

[coussin]

il est paradoxal que deux JUMEAUX puissent ne pas avoir le même âge, puisqu'ils sont... jumeaux !

Bah non, justement.
Ils ont le même âge au moment de leur naissance mais ensuite vivent leurs vies sur des lignes d'univers différentes et donc se désynchronisent

[Deedee81]

Salut,

Il paraitrait que Langevin lui-même ne parlait pas de jumeaux à la base, mais bon, cela me parait hors-sujet pour ce fil. Si l'histoire de la genèse du "paradoxe" de Langevin vous intéresse je vous propose d'ouvrir un autre fil, et éventuellement de faire quelques recherches sur la toile auparavant, histoire qu'il y ait de la matière à discuter.

Je confirme. J'ai l'article "fondateur" de Langevin (sur papier, on me l'avait envoyé , enfin, pas à l'époque bien sûr, je ne suis quand même pas si vieux ). Il décrit le phénomène sans problème, sans soucis, sans paradoxe, sans jumeaux.
(il parle du temps écoulé le long des lignes d'univers selon qu'il y a des accélérations ou pas en toute généralité).

Langevin a fait beaucoup pour faire connaitre la nouvelle théorie d'Einstein en France.

Je ne sais pas qui a parlé de paradoxe et de jumeaux. Mais si le mot jumeau a eut un indéniable succès populaire, le mot paradoxe est en fait lié à un usage incorrect de la relativité.
Je ne suis pas sûr que ce soit bien connu (l'auteur qui s'est planté) car même dans wikipedia on ne le trouve pas. Langevin avait parlé de son article lors du congrès de Solvay de 1911 et il est possible qu'une des personnes présentes ou un des journalistes ait mal compris. D'où le terme "jumeaux de Langevin". C'est même fort probable. Certaines histoires ont des origines brumeuses.

Donc le mot paradoxe ne vient pas de "jumeaux", même si ce mot a contribué au "succès" (c'est le truc le plus discuté depuis presque un siècle, ce qui est franchement aberrant. Essayez un peu d'expliquer le paradoxe de Hardy ou le paradoxe du sous-marin. Là, vous aurez vraiment du mal )

[mach3]

Langevin avait parlé de son article lors du congrès de Solvay de 1911

ce ne serait pas cet article là ?

https://fr.wikisource.org/wiki/L%E2%...ce_et_du_temps

m@ch3

[Deedee81]

ce ne serait pas cet article là ?
https://fr.wikisource.org/wiki/L%E2%...ce_et_du_temps

Ah tiens non, dans celui que j'ai il parle de charges électriques accélérées qui rayonnement, mais il en est assez proche sur le fond.
Il a manifestement été prolifique à l'époque

Merci pour ce lien

[Matmat]

Que Langevin ait dit le terme paradoxe ou pas , je trouve, pour ma part, que le terme paradoxe est justifié ici , il me parait par ailleurs prudent que Langevin n'est pas employé ce terme , car ce n'est pas à lui d'évaluer si c'est un paradoxe , c'est à ceux à qui son histoire est racontée , comme le journaliste donc .

le scientifique du début XXème n'a pas eu besoin de paradoxe pour se motiver à revoir ses conceptions : car la contradiction entre la relativité galiléenne et la compositions des vitesses électromagnétiques a suffit .
par contre le non scientifique s'en fiche de cette contradiction , pour lui peu importe que les différentes théorie puissent être unifiées ou pas , c'est pas son problème , c'est sans doute pour celà d'ailleurs qu'on la met rarement en avant comme argument premier de la relativité Einsteinienne ( ? simple supposition de ma part ) .

il y a paradoxe quand un certain nombre de personne adhèrent à certaine doxa dont ils ne perçoivent aucune raison de changer , et comme aucune contradiction ne leur est parvenue , toute conception plus compliquée que leur doxa leur parait n'être qu'un jeu intellectuel gratuit , inutile .
le paradoxe , est moins heurtant qu'une contradiction , il n'est pas obligatoire de remettre en cause ses conceptions ( contrairement à la contradiction qui nous oblige à celà ) , ça reste toutefois une histoire qui semble impossible pour les adhérents d'une doxa et à laquelle il y a deux manières de réagir : la facile,on refuse complètement la véracité de l'histoire , la difficile,on accepte la véracité de l'histoire , donc on revoit complètement notre doxa (exactement comme ceux qui en ont été obligés après avoir perçu une contradiction) .

[lodeli]

Pendant l'aller, le voyageur verra se qui se passe sur Terre ralenti d'un facteur k, puis pendant le retour, à la même vitesse par rapport à la Terre en norme, il verra se qui se passe sur Terre accéléré d'un facteur k. Admettons que la durée de l'aller soit T pour le voyageur, ce qu'il verra de la Terre sur cette durée représentera T/k. Durant le retour, de même durée T, ce qu'il verra de la Terre sera Tk. Au total, en une durée 2T, il aura vu s'écouler sur Terre T(1/k+k)>2T.

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[Deedee81]

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Tu peux préciser ?

(attention, mach3 parlait bien de "voir", c'est la "description Doppler", qui n'est pas ma préférée d'ailleurs)

[mach3]

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c'est factuel et en accord parfait avec les observations, mais quand on ne comprend pas l'effet Doppler relativiste, je conçois que cela laisse dubitatif.

m@ch3

[Deedee81]

c'est factuel et en accord parfait avec les observations, mais quand on ne comprend pas l'effet Doppler relativiste, je conçois que cela laisse dubitatif.

En fait c'est pour ça que ce n'est pas ma préférée. Car j'ai plusieurs fois des explications Doppler qui ne mettent pas l'accent là-dessus. On a l'impression que c'est juste l'effet Doppler. Mais l'effet Doppler (et donc la variation apparente des durées) existe aussi en physique classique et là les jumeaux gardent le même âge.

[Zefram Cochrane]

En fait c'est pour ça que ce n'est pas ma préférée. Car j'ai plusieurs fois des explications Doppler qui ne mettent pas l'accent là-dessus. On a l'impression que c'est juste l'effet Doppler. Mais l'effet Doppler (et donc la variation apparente des durées) existe aussi en physique classique et là les jumeaux gardent le même âge.

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[Deedee81]

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Non, mais c'est fini oui, restons sérieux