Relativité restreinte, expériences locales
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Relativité restreinte, expériences locales



  1. #1
    cocomos77

    Relativité restreinte, expériences locales


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    Bonjour à tous,

    et merci d’avance à tous ceux qui liront jusqu’au bout.
    Sans déconner je bloque (encore vous allez dire).
    C’est un peu long mais j’avais pas mal de choses à évoquer avec vous.

    Tout d'abord voici cette merveilleuse et élégante expérience de pensée du réseau de bonnes horloges exposée par Mach3 dans un autre fil :

    L'aspect "effet de perspective" a déjà été critiqué auparavant dans le fil (par archi ou chaverondier, je ne sais plus et ne tiens pas à tout relire maintenant).
    Du point de vue factuel et opérationnel, il faut considérer, comme dans mon précédent message, un réseau de bonnes horloges immobiles les unes par rapport aux autres et synchronisées suivant Einstein-Poincaré et considérer une bonne horloge en mouvement rectiligne uniforme par rapport à ce réseau. A chaque fois qu'elle passe devant une horloge du réseau, on les prend en photo et on regarde ensuite ce qu'elles indiquent sur les photos : si sur un cliché les deux horloges sont à la même heure, alors sur les suivants la bonne horloge mobile retarde sur celle du reseau.

    On arrive par le calcul à comprendre que les deux observateurs observent la même chose, la désynchronisation apparente de leur horloge et même que chacun « voit » l’horloge de l’autre retarder.
    Rien ne permet à l’un comme à l’autre d’affirmer que c’est bien le cas (d’ailleurs il est possible d’envisager un cas où il n’y a pas de désynchronisation réelle entre leur horloge respective).
    Je suis donc finalement parvenu à comprendre un petit peu mieux ce que vous entendiez par perspective.

    En fait, je voudrais vérifier quelque chose avec vous. Selon ce que je comprends, la seule chose que l’un ou l’autre peut affirmer, au delà des observations qu’ils font est que leur horloges n’ont pas le même « battement » (sauf un cas particulier) mais en aucun ils peuvent affirmer quelle horloge bat moins ou plus vite que l’autre.
    Car on peut toujours imaginer un 3eme observateur « au repos » observant les deux autres.

    Par exemple avec l’expérience des jumeaux de Langevin, cette fois pas sur Terre mais au départ d’un vaisseau monde dans un espace plat et ne voyant rien d’autre de l’extérieur, on estime alors que lorsque le voyageur revient il est plus jeune. Mais affirmer ça c’est selon moi envisager un repère absolu, celui du frère resté sur le vaisseau monde.
    Car on peut imaginer qu’un 3eme observateur dans un repère au repos par rapport au vaisseau monde en mouvement par rapport à cet observateur mystère, inconnu des frères jumeaux, les observe mener leur expérience. On peut imaginer que lorsque le voyageur accélère jusqu’à une vitesse stable il se retrouve sans le savoir au repos dans le repère du 3eme observateur, juste à côté même, mais ne le voit pas car il est bien caché.
    Il attend 1 an de son temps propre puis part rejoindre son frère jumeau a une vitesse considérablement supérieure à celle utilisée pour quitter le vaisseau monde, car il est très pressé.

    Ensuite les jumeaux à nouveau réunis comparent leurs horloges et il est possible d’imaginer qu’en réalité le frère voyageur constate avoir plus vieilli que son frère resté « immobile » sur le vaisseau monde.
    Cela correspondrait aux calculs menés par ce 3eme observateur caché, mais contredirait les calculs mené par le frère resté sur le vaisseau monde qui lui était parti de cette idée que l’on se fait des résultats que l’on obtiendrait de ce type d’expérience locale type « jumeau de Langevin ».

    Alors bien sûr j’ai du mal à imaginer que ça n’ait pas été pris en compte depuis le début de la théorie alors j’imagine que l’expérience des jumeaux de Langevin ou même les « vraies »expériences et observations menées sur terre prennent en compte ce phénomène. Je pense notamment au fait que le soleil (et donc nous) voyageons à une vitesse estimée à 614 m/s vers un grand attracteur.

    Mais ça n’enlève rien au fait qu’a priori rien ne permet aux jumeaux de connaître ou calculer l’issue de l’expérience jusqu’à leur retrouvaille.

    Est-ce que cette affirmation est correcte ?

    Cela signifierait qu’il existerait alors un moyen de savoir si notre repère inertiel est en mouvement par rapport à un repère absolu, avec une expérience locale.
    Bon, l'expérience des jumeaux semble difficilement accessible, mais on peut imaginer des expériences un peu plus réalistes.

    Donc le but est de savoir s’il est possible de savoir, de détecter, sans regarder l’extérieur, si nous sommes en mouvement par rapport à un autre repère.
    On s’imagine dans une structure fermée, un laboratoire, on projette par exemple une horloge à partir d’un point P1 à une vitesse V donnée, puis on note la durée qu’elle enregistre pour parcourir une distance fixe donnée. Ensuite on répète la même opération, du même point P1 mais en projetant l’horloge du côté opposé, toujours à la même vitesse et sur un parcours d’une longueur identique.
    On compare ensuite les deux durées.
    En imaginant un observateur au repos par rapport au laboratoire (volant), alors de son point de vue la vitesse des horloges mobiles ne sont pas équivalentes, alors le facteur de dilatation n’est pas non plus équivalent, donc du point de vue de l’observateur extérieur le « battement » des horloges n’est pas le même entre les deux expériences.
    Conclusion : elles devraient enregistrer des durées différentes à la fin de l’expérience lorsqu’on compare les durées enregistrées des horloges. Mais si c’est bien le cas alors il existerait une expérience locale permettant de savoir qu’on est en mouvement par rapport à un autre référentiel.

    D’ailleurs en imaginant un dispositif pourvu d’un canon à Muon et d'un récepteur, on mesure sur un axe donné la quantité de muon arrivant sur une surface après le canon.
    On se débrouille pour avoir une distance entre le canon et le récepteur suffisamment loin pour que la durée de vie moyenne du muon fasse que très peu arrivent sur le détecteur, ensuite on positionne le dispositif sur le même axe mais à l'opposé, on obtient donc deux quantités.
    On peut réaliser cette double expérience plusieurs fois en changeant l’orientation des axes, degré par degré.
    Et on compare la quantité dans un sens puis celle dans le sens opposée. S’il existe un autre repère au nôtre et que nous sommes en mouvement par rapport à lui alors on devrait obtenir des quantités différentes sur un même axe, on pourrait même théoriquement définir notre orientation par rapport à ce mouvement et même notre vitesse par rapport à ce repère.

    Encore une fois j’imagine que tout ça a dû être imaginé depuis le début mais si c’est le cas ce n’est pas ce que j’ai pu lire concernant la relativité restreinte, ou alors plus plausible je suis complètement à côté de la plaque.

    Pourriez m’éclairer.

    -----

  2. #2
    phys4

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Citation Envoyé par cocomos77 Voir le message
    Par exemple avec l’expérience des jumeaux de Langevin, cette fois pas sur Terre mais au départ d’un vaisseau monde dans un espace plat et ne voyant rien d’autre de l’extérieur, on estime alors que lorsque le voyageur revient il est plus jeune. Mais affirmer ça c’est selon moi envisager un repère absolu, celui du frère resté sur le vaisseau monde.
    Car on peut imaginer qu’un 3eme observateur dans un repère au repos par rapport au vaisseau monde en mouvement par rapport à cet observateur mystère, inconnu des frères jumeaux, les observe mener leur expérience. On peut imaginer que lorsque le voyageur accélère jusqu’à une vitesse stable il se retrouve sans le savoir au repos dans le repère du 3eme observateur, juste à côté même, mais ne le voit pas car il est bien caché.
    Il attend 1 an de son temps propre puis part rejoindre son frère jumeau a une vitesse considérablement supérieure à celle utilisée pour quitter le vaisseau monde, car il est très pressé.

    Ensuite les jumeaux à nouveau réunis comparent leurs horloges et il est possible d’imaginer qu’en réalité le frère voyageur constate avoir plus vieilli que son frère resté « immobile » sur le vaisseau monde.
    Cela correspondrait aux calculs menés par ce 3eme observateur caché, mais contredirait les calculs mené par le frère resté sur le vaisseau monde qui lui était parti de cette idée que l’on se fait des résultats que l’on obtiendrait de ce type d’expérience locale type « jumeau de Langevin ».
    Dans cette expérience, il y a deux observateurs inertiels, celui du vaisseau de départ et l'observateur 3 dans le référentiel d'arrivée. Comme ce référentiel d'arrivée est immobile par rapport au vaisseau de départ, son horloge est synchronisable, et il voit exactement le même résultat. Le voyageur a donc moins vieilli que les deux autres.
    Tout les reste du raisonnement repose sur cet différence supposée et donc n'a pas de sens, il n'y a pas de vraie question.

    Citation Envoyé par cocomos77 Voir le message
    Je pense notamment au fait que le soleil (et donc nous) voyageons à une vitesse estimée à 614 m/s vers un grand attracteur.
    Le grand attracteur, c'est de la science fiction.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  3. #3
    cocomos77

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Je me suis mal exprimé ou alors je n'ai pas compris votre réponse, mais l'observateur 3 est au repos par rapport au vaisseau monde, le vaisseau est en mouvement par rapport à cet observateur 3.
    En gros l'observateur 3 voit passer devant lui le vaisseau, et soudain une capsule sort de ce vaisseau et s'arrête à son niveau. Dans cette capsule il y a le frère voyageur qui de son point de vue à accéléré pour quitter son frère.
    Il ne le sait pas mais sa capsule est maintenant immobile par rapport à cet observateur 3. Voila les conditions de l'expérience.

    Le grand attracteur, c'est de la science fiction.
    La dessus je ne sais pas, j'ai surement mal lu ça quelque part, je vous fais confiance. Mais ça ne change pas grand chose au propos.
    Dernière modification par cocomos77 ; 17/01/2021 à 21h26.

  4. #4
    phys4

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Citation Envoyé par cocomos77 Voir le message
    En gros l'observateur 3 voit passer devant lui le vaisseau, et soudain une capsule sort de ce vaisseau et s'arrête à son niveau. Dans cette capsule il y a le frère voyageur qui de son point de vue à accéléré pour quitter son frère.
    Il ne le sait pas mais sa capsule est maintenant immobile par rapport à cet observateur 3. Voila les conditions de l'expérience.
    Merci du complément,
    Dans ce cas l'observateur 3 est à la vitesse aller du voyageur, il n'y a pas de correspondance possible entre l'observateur 3 et le monde, et cet observateur 3 ne voit pas de boucle fermée du voyageur.
    Donc il n'y a pas de comparaison sensée entre ce qui est vu par le monde et l'observateur 3 !
    Enfin il n'y aura pas non plus de vieillissement anormal du voyageur vu par l'observateur 3, l'accélération n'est pas la cause du décalage temporel, c'est le changement de repère inertiel qui compte. Comme c'est le voyageur qui effectue les changements de repère par rapport aux deux observateurs, sa durée propre sera toujours inférieure à celle des observateurs inertiels.

    Il est parfaitement possible de créer une expérience avec décalage de la durée propre sans qu'il y ait aucune accélération, simplement avec utilisation de plusieurs référentiels.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    cocomos77

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Merci pour votre réponse.

    Citation Envoyé par phys4
    Enfin il n'y aura pas non plus de vieillissement anormal du voyageur vu par l'observateur 3, l'accélération n'est pas la cause du décalage temporel, c'est le changement de repère inertiel qui compte. Comme c'est le voyageur qui effectue les changements de repère par rapport aux deux observateurs, sa durée propre sera toujours inférieure à celle des observateurs inertiels.

    Il est parfaitement possible de créer une expérience avec décalage de la durée propre sans qu'il y ait aucune accélération, simplement avec utilisation de plusieurs référentiels.
    Oui en général je ne prends pas en compte les accélérations, je les considère même instantanées, donc oui comme vous dites ce n'est pas ça qui influe sur la durée propre.

    Citation Envoyé par phys4
    Dans ce cas l'observateur 3 est à la vitesse aller du voyageur, il n'y a pas de correspondance possible entre l'observateur 3 et le monde, et cet observateur 3 ne voit pas de boucle fermée du voyageur.
    Donc il n'y a pas de comparaison sensée entre ce qui est vu par le monde et l'observateur 3 !
    On peut considérer les choses autrement. L'observateur 3, qui se considère fixe et au repos, a vu passer le vaisseau, donc pour lui l'horloge à bord du vaisseau bat plus lentement.
    Le frère voyageur est maintenant à côté de lui, pendant un an où ils restent ensemble (le frère voyageur et l'observateur 3...oui finalement ils se voient et décident qu'ils seront amis) l’observateur 3 déduit que le frère voyageur va vieillir plus que son frère resté sur le vaisseau.
    Ensuite le frère voyageur rejoint son frère sur le vaisseau, à une vitesse telle que ça prend 1 journée en durée propre de l’observateur 3.
    Si l’observateur 3 fait tous les calculs, il peut se dire que lorsque les deux frères vont se rencontrer le frère sédentaire aura moins vieilli que le frère voyageur. Ce que n’avait pas prévu le frère sédentaire dans ces calculs. D'ailleurs pour fêter leurs retrouvailles ils envoient une photo à l'observateur 3.

    En fait ce que je veux signifier c'est que tant que la rencontre entre les frères n'a pas lieu, personne ne peut prétendre connaitre le résultat. Il n'y a pas de raison d'envisager le repère du frère sédentaire comme étant un repère privilégié.
    J'ai dû mal à voir où se situe l'erreur dans ce raisonnement.

  7. #6
    phys4

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Citation Envoyé par cocomos77 Voir le message
    Ensuite le frère voyageur rejoint son frère sur le vaisseau, à une vitesse telle que ça prend 1 journée en durée propre de l’observateur 3.
    Si l’observateur 3 fait tous les calculs, il peut se dire que lorsque les deux frères vont se rencontrer le frère sédentaire aura moins vieilli que le frère voyageur. Ce que n’avait pas prévu le frère sédentaire dans ces calculs. D'ailleurs pour fêter leurs retrouvailles ils envoient une photo à l'observateur 3.

    J'ai dû mal à voir où se situe l'erreur dans ce raisonnement.
    L'erreur est très simple : vous ne pouvez pas décider que le voyageur rejoindra son frère en une journée de l'observateur 3, car le frère est passé il y a un an et il est plus loin qu'un jour lumière.
    Vous pouvez imposer que le voyageur fasse le trajet en une journée pour le voyageur, car il y aura toujours une vitesse solution, ce qui ne donne pas le résultat escompté.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  8. #7
    cocomos77

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    On imagine la vitesse du vaisseau pour l'observateur assez faible, dans ce cas le frère voyageur peut largement le rattraper avec une vitesse colossale en très peu de temps (du point de vue l'observateur).

  9. #8
    phys4

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Vous devriez mettre un exemple numérique, ainsi vous pourrez vérifier ce que vous supposez.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  10. #9
    cocomos77

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Je suis d'accord, en fait j'avais évalué vite fait ce que ça donnerait mais sans exemple numérique c'est un peu bancale. Je vais voir ça de plus prés.

  11. #10
    cocomos77

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Bon bah après des calculs préliminaires je trouve effectivement que dans tous les cas le frère voyageur à moins vieilli que son frère sédentaire, peu importe le référentiel, celui de l’observateur 3 ou celui du frère sédentaire.
    J’avais donc tout faux, comme je le pensais d’ailleurs,au départ je voulais comprendre ce qui n’allait pas.

    Merci à vous de m’avoir aiguillé.

  12. #11
    mach3
    Modérateur

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Bon j'arrive un peu après la "bataille", mais je n'avais pas eu le temps de lire intégralement le premier post

    Citation Envoyé par cocomos77 Voir le message
    Par exemple avec l’expérience des jumeaux de Langevin, cette fois pas sur Terre mais au départ d’un vaisseau monde dans un espace plat et ne voyant rien d’autre de l’extérieur, on estime alors que lorsque le voyageur revient il est plus jeune. Mais affirmer ça c’est selon moi envisager un repère absolu, celui du frère resté sur le vaisseau monde.
    Car on peut imaginer qu’un 3eme observateur dans un repère au repos par rapport au vaisseau monde en mouvement par rapport à cet observateur mystère, inconnu des frères jumeaux, les observe mener leur expérience. On peut imaginer que lorsque le voyageur accélère jusqu’à une vitesse stable il se retrouve sans le savoir au repos dans le repère du 3eme observateur, juste à côté même, mais ne le voit pas car il est bien caché.
    Il attend 1 an de son temps propre puis part rejoindre son frère jumeau a une vitesse considérablement supérieure à celle utilisée pour quitter le vaisseau monde, car il est très pressé.

    Ensuite les jumeaux à nouveau réunis comparent leurs horloges et il est possible d’imaginer qu’en réalité le frère voyageur constate avoir plus vieilli que son frère resté « immobile » sur le vaisseau monde.
    Cela correspondrait aux calculs menés par ce 3eme observateur caché, mais contredirait les calculs mené par le frère resté sur le vaisseau monde qui lui était parti de cette idée que l’on se fait des résultats que l’on obtiendrait de ce type d’expérience locale type « jumeau de Langevin ».

    Alors bien sûr j’ai du mal à imaginer que ça n’ait pas été pris en compte depuis le début de la théorie alors j’imagine que l’expérience des jumeaux de Langevin ou même les « vraies »expériences et observations menées sur terre prennent en compte ce phénomène. Je pense notamment au fait que le soleil (et donc nous) voyageons à une vitesse estimée à 614 m/s vers un grand attracteur.

    Mais ça n’enlève rien au fait qu’a priori rien ne permet aux jumeaux de connaître ou calculer l’issue de l’expérience jusqu’à leur retrouvaille.

    Est-ce que cette affirmation est correcte ?
    voir ici : https://forums.futura-sciences.com/d...ml#post6720828 , notamment le dernier schéma qui décrit précisément ça : un jumeau part la gauche tandis que l'autre est immobile puis part vers la gauche encore plus vite que le premier pour le rattraper. Evidemment, c'est le deuxième qui est le plus jeune.

    Il faut bien comprendre que tout ceci est invariant par changement de référentiel inertiel, pire, ceci est invariant tout court car intrinsèque à la géométrie (nul besoin du concept de référentiel ou de repère). La ligne d'univers du sédentaire est une ligne droite dans l'espace-temps alors que celle du voyageur est une ligne brisée, intrinsèquement plus courte en durée. Changer de repère, invoquer d'autres observateurs n'y changera rien. Ce serait comme espérer, en géométrie euclidienne, que le 3e côté d'un triangle devienne plus grand que la somme de ses deux autres côtés si on l'oriente convenablement : le triangle se fiche de l'orientation, quoiqu'il arrive son 3e côté est intrinsèquement plus petit que la somme des deux autres.

    Cela signifierait qu’il existerait alors un moyen de savoir si notre repère inertiel est en mouvement par rapport à un repère absolu, avec une expérience locale.
    Dans tout les repères, celui dont la ligne d'univers est une droite termine le plus vieux. Ce n'est pas pour rien qu'on dit que même si il existait, un référentiel absolu n'est pas connaissable en relativité restreinte. Aucune expérience de pensée dans ce cadre ne peut permettre de mettre un tel référentiel en évidence.
    De façon analogue, il n'y a pas de verticale et d'horizontale absolues dans une figure géométrique et aucun théorème, aucune construction géométrique ne peut permettre de dire que telle droite est une verticale. Une droite est dite verticale si elle est parallèle à une droite qu'on a décrétée comme verticale.

    Bon bah après des calculs préliminaires je trouve effectivement que dans tous les cas le frère voyageur à moins vieilli que son frère sédentaire, peu importe le référentiel, celui de l’observateur 3 ou celui du frère sédentaire.
    J’avais donc tout faux, comme je le pensais d’ailleurs,au départ je voulais comprendre ce qui n’allait pas.
    C'est très bien d'avoir fait ce travail pour vous rendre compte de cela par vous-même ! Bravo

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  13. #12
    cocomos77

    Re : Relativité restreinte, expériences locales

    Merci pour ces explications.

    Citation Envoyé par mach3
    C'est très bien d'avoir fait ce travail pour vous rendre compte de cela par vous-même ! Bravo


    Je m'en veux sur ce coup là. J'étais parti sur une intuition et un gribouillage vite fait sur un bout de papier, grave erreur, j'aurais dû faire les calculs.

    Mais en tous cas je comprends maintenant l'expérience des jumeaux de Langevin et du même coup que l'existence d'un repère absolu (auquel j'étais très attaché) ne peut être envisagé que d'un point de vue philosophique.

    A bientôt.

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