Bonjour,
J'aimerais développer un point sur la quadrivitesse et la manière dont elle est interprétée.
La quadrivitesse est calculée en dérivant les position (ct, x, y, z) par rapport au temps propre. C'est ce que l'on trouve ici:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Quadrivitesse
Mais cela me semble maladroit et je vais essayer d'expliquer pourquoi la dérivée doit être calculée par rapport au temps de l'observateur et non par rapport au temps propre.
Par définition, la vitesse est le rapport entre la distance et la durée, et cette durée est celle de l'écoulement du temps dans le référentiel de l'observateur.
Lorsqu'on observe un objet se déplaçant à grande vitesse, cette vitesse est établie par rapport au temps de l'observateur (distance mesurée divisée par temps écoulé)
De la même manière il faut dériver la durée en temps propre de cet objet par rapport au temps de référence de l'observateur. Car cette durée propre n'est rien d'autre que la distance apparente parcourue dans le temps par l'objet.
Ainsi, si pour cet objet, le temps s'écoule deux fois moins vite que pour l'observateur, la vitesse temporelle de l'objet sera 0,5c
Le concept de vitesse est alors préservé puisque l'on a divisé une distance par une durée, simplement la distance mesurée est la distance temporelle propre, et la durée reste la durée que l'on utilise depuis toujours pour calculer les vitesses.
L'équation de la quadrivitesse prend ainsi la forme suivante : v²+ t² = c²
avec v = vitesse apparente dans les trois dimensions de l'espace mesurée depuis le référentiel de l'observateur
avec t = c/γ, ou γ est le facteur de Lorentz ; t est donc compris entre 0 et c. C'est donc bien une vitesse établie en mètres par seconde.
Dans cette formule la vitesse dans l'espace est la vitesse classique calculée à l'aide de la dérivée du temps dans le référentiel de l'observateur.
De même, la vitesse dans le temps est la vitesse dans la 4e dimension, calculée elle-aussi par rapport au temps de l'observateur. Il s'agit simplement d'une fraction de c.
De v² + t² = c², on déduit v² + (c/γ)² = c² et donc γ = 1/(rac (1-v²/c²)) soit la formule de Lorentz.
La norme du quadrivecteur est ainsi la norme du vecteur somme des vecteurs vitesses dans le temps et dans l'espace. C'est simplement la formule de Pythagore. Il n'y aucun besoin de faire des dérivées par rapport au temps propre.
Rien n'empêche avec ces notations que la lumière ait une norme = c.
Dans tout cela il faut bien comprendre que l'unité de mètre s'applique aussi bien au temps qu'à l'espace. 1 seconde est équivalent à 299792458 mètres.
La vitesse est un simple rapport entre ces deux unités qui sont de même nature, avec pour distinguo que le temps exprimé pour établir la vitesse est obligatoirement le temps du référentiel de l'observateur. La vitesse dans le temps mesurée ainsi est un simple rapport entre la vitesse apparente du temps et sa vitesse maximale c mesurée dans le référentiel de l'observateur.
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