Qu'est ce que le présent dans un univers relativiste ?

[sobriquet]

Bonjour,

A force de lire des article de vulgarisation sur la relativité restreinte, je me rends compte que je me suis construit une représentation du présent qui n'est probablement pas consensuelle. Je pense que j'ai tort, mais je n'arrive pas à m'en convaincre. Et je ne suis malheureusement pas assez à l'aise pour formaliser ce genre de raisonnement.

Voilà mon analyse : on lit souvent des textes tels que : "Quand on regarde aujourd'hui Alpha Centauri, on la voit telle qu'elle était il y a 4,2 ans". Le raisonnement est simple : l'étoile a émis cette lumière à une date d0 (disons d0 = 13,6 milliards d'année) et la lumière a voyagé pendant 4,2 ans, donc elle arrive sur terre à la date d0 + 4,2.

J'adhèrerais à ce raisonnement dans un univers classique, mais pas dans un univers relativiste. Je comprends que cette addition n'y a pas le même sens : la lumière n'est pas une particule qui a vieilli de 4,2 ans, car pour un objet se déplaçant à la vitesse de la lumière, j'ai retenu que le temps ne s'écoulait pas.

Je suis d'accord pour dire que la lumière arrive sur terre à la date d1 = d0 + 4,2, mais je comprends que l'opération effectuée est un changement de référentiel : d0 est pris dans le référentiel d'Alpha Centauri, alors que d1 est pris dans le référentiel terrestre.

Dans un univers euclidien, "Alpha Centauri dans le présent" est équivalent à "Alpha Centauri à la date d1". Mais dans un univers relativiste, on dit que la simultanéité est relative à un référentiel. Il faut donc distinguer "Alpha Centauri à la date d1" dans son référentiel, et "Alpha Centauri à la date d1" dans le référentiel terrestre.

- Le premier a peut-être un sens, mais je ne suis pas sûr qu'il ait un grand intérêt dans notre contexte : d0 + 4,2 était précédemment le calcul d'un changement de référentiel, mais comme là on reste dans le référentiel d'Alpha Centauri, ben, je ne sais pas trop ce que ça calcule.

- Le second a en revanche un sens très clair : c'est Alpha Centauri tel qu'on la voit maintenant depuis la Terre.

En conséquence, c'est pour moi très intuitif d'identifier "Alpha Centauri dans le présent" à "Alpha Centauri telle que je la vois". Mais j'ai l'impression de briser les conventions. Déjà, l'expression "Quand on regarde aujourd'hui Alpha Centauri, on la voit telle qu'elle était il y a 4,2 ans" devient fausse. Plus généralement, dans un diagramme d'espace-temps avec l'observateur à l'origine du repère, le présent n'est plus confondu avec l'axe des abscisses, mais est défini par la surface du cône de lumière orienté vers le passé.

J'ai probablement commis beaucoup d'inexactitudes en essayant d'expliquer ma vision des choses. C'est justement pour ça que j'apprécierais d'avoir vos avis !
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[Deedee81]

Salut,

Non, tout ça est juste. Pas de soucis.

Ceci dit, la relativité n'intervient guère ici. Alpha Centauri ne se déplace pas à des vitesses faramineuses par rapport à nous et le référentiel terrestre est pratiquement aussi celui de Alpha Centauri.

Attention aussi de ne pas mélanger :
- les effets de perception, le fait que la lumière se propage à vitesse finie (en physique classique j'aime bien l'analogie de la carte postale qui prend du temps pour arriver). Vraie en physique classique et relativiste.
- les effets relativistes dû au fait que la vitesse de la lumière (dans le vide) est invariante (identique pour tout observateur).

Ainsi en relativité restreinte on utilise une convention (arbitraire mais efficace) de synchronisation des horloges. On tient compte du temps de propagation. Et donc dans le référentiel Terre-Centauri on va synchroniser (bon, ici par la pensée ou par calcul, y a pas beaucoup d'horloge sur Centauri ) l'horloge de la Terre avec celle de Centauri en tenant compte du fait que le signal a mis 4.2 ans pour voyager.

La relativité restreinte est assez difficile à saisir au niveau conceptuel, c'est piégeux. Par contre les expériences (réelles) et les maths sont assez simples, presque élémentaires. Et donc il ne faut pas hésiter à étudier un peu le sujet.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Relati...%A9_restreinte : "encyclopédique" plutôt que pédagogique mais assez complet, c'est déjà pas mal.
Je peux aussi te communiquer ma série youtube sur "introduction à la relativité (mais par MP) où je m'attache au départ très longuement sur les bases expérimentales et sur les postulats, leur signification etc..... Les maths arrivent "assez tard".

[ThM55]

La simultanéité est relative, mais pas trop... . On peut la définir de manière objective.

On peut en effet imaginer une petite expérience. Supposons que j'ai un ami près d'Alpha Centauri. Je lui envoie le message "Comment vas-tu?" par radio. 8,4 ans plus tard je reçois sa réponse "Pas mal et toi?". En ce sens, je sais qu'entre le moment de l'émission et celui de la réception, dans mon référentiel, il y a eu un événement chez mon ami (p.e. réception du message). On est bien en droit de le considérer comme simultané avec un de mes événement sur ma ligne d'univers.

[sobriquet]

Je vous remercie pour vos réponses ! J'ai tardé à répondre car j'ai eu besoin d'y réfléchir, et ma compréhension des choses est encore en chantier

[A voir en vidéo sur Futura]

[sunyata]

Bonjour,

Des observateurs dans des référentiels inertiels différents peuvent être en désaccord sur l'ordre de certains évènements dés lors que ceux-ci ne sont pas liés causalement.

Si 2 évènements sont liés causalement, il n'y aura pas d'ambiguïté sur l'ordre. (Une ligne d'univers les relie)

Pour caractériser ce qu’il y a d’objectif dans l’espace-temps, du point de vue de la structure d’ordre, on dit que les événements de l’Univers,
en relativité restreinte, ne sont muni que d’une relation d’ordre partielle.

Seuls sont objectivement ordonnés chronologiquement les événements qui ne sont pas trop éloignés spatio-temporellement. Cela veut dire : les événements qui ont pu être reliés causalement par une action physique se propageant au plus vite comme la lumière.

Pour deux événements trop éloignés spatio-temporellement, les notions d’antérieur, postérieur ou simultané n’ont aucun sens objectif.

[sunyata]

La lumière n'est pas une particule qui a vieilli de 4,2 ans, car pour un objet se déplaçant à la vitesse de la lumière, j'ai retenu que le temps ne s'écoulait pas.

La notion d'un "temps qui ne s'écoule pas" se réfère au "temps propre" du photon auquel on associerait une horloge. Mais pour l'observateur terrestre c'est bien la durée de 4,2 ans qu'il faut prendre en compte si bien que regarder cette galaxie lointaine, revient à observer son passé.

C'est sans doute le plus choquant dans l'affaire : Notre cécité relativement à ce qui se passe dans l'univers lointain. Plus les évènements sont éloignés, plus la lumière qui nous parvient véhicule des informations du passé.