Comment les objets sont-ils contraints à se mouvoir dans l'espace-temps ?

[zakaria95]

Salut, j’ai quelques petites questions concernant le temps en physique.
Il est dit que tous les objets se déplacent dans l’espace-temps à la vitesse c. Y’a-t-il une explication à ce phénomène ? Autrement dit, comment un objet (en dehors d’un photon et autres particules se déplaçant à la vitesse de la lumière) est-il constamment attiré vers son futur ?

Dans le cas de l'univers, il est en expansion, il évolue donc. Si l’univers évolue, c’est qu’il va vers son futur. Comment un objet (l’univers) peut-il évoluer vers son futur sachant que cet objet ne se trouve (à priori) dans aucunes coordonnées d’espace-temps ?

Merci d’avance
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[ecolami]

Salut, j’ai quelques petites questions concernant le temps en physique.
Il est dit que tous les objets se déplacent dans l’espace-temps à la vitesse c. Y’a-t-il une explication à ce phénomène ? Autrement dit, comment un objet (en dehors d’un photon et autres particules se déplaçant à la vitesse de la lumière) est-il constamment attiré vers son futur ?

Dans le cas de l'univers, il est en expansion, il évolue donc. Si l’univers évolue, c’est qu’il va vers son futur. Comment un objet (l’univers) peut-il évoluer vers son futur sachant que cet objet ne se trouve (à priori) dans aucunes coordonnées d’espace-temps ?

Merci d’avance

Bonjour,
Il n'est pas dit que tous les objets se déplacent dans l’espace-temps à la vitesse c.
La vitesse de la lumière est une limite que seuls les photons atteignent. Pour déplacer de la matière a la vitesse de la lumière il faut tellement d'énergie que tout se désintègre et il ne reste plus que des photons.

[mach3]

Voir ici par exemple :

https://forums.futura-sciences.com/p...e-lumiere.html

m@ch3

[physeb2]

Bonjour,

toutes les phrases que tu as écrit son des non-sens. Normalement j'essaie de répondre en reformulant au mieux possible mais ici ce n'est pas possible. Tu affirmes des choses qui sont complètement fausses.

Il est dit que tous les objets se déplacent dans l’espace-temps à la vitesse c. Y’a-t-il une explication à ce phénomène ? Autrement dit, comment un objet (en dehors d’un photon et autres particules se déplaçant à la vitesse de la lumière) est-il constamment attiré vers son futur ?

- comme le mentionne ecolami, seul les particules sans masses peuvent se mouvoir avec une vitesse c. De plus une particule qui se déplace a une vitesse c ne voit pas son temps avancer. Il faut vraiment que tu lises un peu de relativité restreinte si tu veux l'utiliser dans ton raisonnement.

Dans le cas de l'univers, il est en expansion, il évolue donc. Si l’univers évolue, c’est qu’il va vers son futur. Comment un objet (l’univers) peut-il évoluer vers son futur sachant que cet objet ne se trouve (à priori) dans aucunes coordonnées d’espace-temps ?

- Comment tu définis l'Univers? C'est quoi l'espace temps pour toi? Tu modélise l'Univers sans la notion d'espace et de temps? Sérieusement c'est complètement lunaire.

Lis au moins une introduction a la cosmologie, tu verras que les premières équations de base sont les équations d'Einstein, dans laquelle tu choisi explicitement une métrique homogène et isotrope.

[A voir en vidéo sur Futura]

[coussin]

Cette idée provient du fait que la norme de la quadrivitesse est toujours égale à c, même pour une particule massive.
Cela apparaît d'ailleurs verbatim dans la page wikipedia : https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Quadrivitesse#Norme

Je ne cautionne pas, je signale juste d'où vient l'idée

[bdemo42]

Bonjour
un objet va vers son futur à cause de l'entropie qui ne peut que croitre. Cette entropie aurait été minimale lors du Big Bang (ce qui personnellement me laisse très perplexe)

[ArchoZaure]

Bonjour.

Dans le cas de l'univers, il est en expansion, il évolue donc. Si l’univers évolue, c’est qu’il va vers son futur. Comment un objet (l’univers) peut-il évoluer vers son futur sachant que cet objet ne se trouve (à priori) dans aucunes coordonnées d’espace-temps ?

Peut-être une réponse dans la conception de l'Univers-bloc.

En philosophie du temps et en cosmologie, la théorie de l'Univers-bloc est une conception du temps selon laquelle l'Univers tout entier se déploie dans un continuum d'espace-temps où tous les événements présents, passés et futurs existent de la même façon. Cette vision est renforcée par le constat de l'inexistence d'une simultanéité absolue valable pour l'univers entier, mis en évidence par la relativité restreinte. Le « présent » devenant une notion relative à un observateur, avec un même événement pouvant être dans le passé d'un observateur et le futur d'un autre se croisant au même endroit au même moment, il devient difficile de soutenir que le réel n'est que ce qui existe maintenant. Cela conduit à considérer l'existence de l'univers dans toute son extension temporelle sans donner une importance particulière au présent.


Cette vision éternaliste s'oppose au présentisme.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Univers-bloc

[mach3]

Cette idée provient du fait que la norme de la quadrivitesse est toujours égale à c, même pour une particule massive.
Cela apparaît d'ailleurs verbatim dans la page wikipedia : https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Quadrivitesse#Norme

Je ne cautionne pas, je signale juste d'où vient l'idée

Non, même pas en fait. La 4-vitesse pour une masse nulle, au mieux c'est norme 0, au pire ce n'est même pas defini... la norme n'est c QUE pour les particules massives.
Ca ne vient pas de ça, voir le fil que j'ai déjà cité.

m@ch3

[coussin]

[...]voir le fil que j'ai déjà cité.

En lisant le fil cité, je vois que je radote puisque je donne le même lien vers la page wikipedia

[stefjm]

En lisant le fil cité, je vois que je radote puisque je donne le même lien vers la page wikipedia

Tant que tu t'en rends compte, ce n'est pas trop grave.
Ça me la fait récemment avec la résistance Rk...

[zakaria95]

Bonjour,

toutes les phrases que tu as écrit son des non-sens. Normalement j'essaie de répondre en reformulant au mieux possible mais ici ce n'est pas possible. Tu affirmes des choses qui sont complètement fausses.


- comme le mentionne ecolami, seul les particules sans masses peuvent se mouvoir avec une vitesse c. De plus une particule qui se déplace a une vitesse c ne voit pas son temps avancer. Il faut vraiment que tu lises un peu de relativité restreinte si tu veux l'utiliser dans ton raisonnement.


- Comment tu définis l'Univers? C'est quoi l'espace temps pour toi? Tu modélise l'Univers sans la notion d'espace et de temps? Sérieusement c'est complètement lunaire.

Lis au moins une introduction a la cosmologie, tu verras que les premières équations de base sont les équations d'Einstein, dans laquelle tu choisi explicitement une métrique homogène et isotrope.

Salut, merci pour ta réponse.
Pour moi l’espace-temps c’est l’univers.
Un espace qui contient des objets qui évoluent au cours du temps.

Un objet de l’univers évolue et il voie en parallèle l’espace évoluer (expansion de l’univers).

On peut tracer l’évolution de l’objet en fonction de coordonnées d’espaces et de temps.

On sait que l’univers évolue, on peut tracer son évolution tout comme on peut le faire pour un objet qui évolue en son sein.

La question c’est de savoir de quel temps on parle quand on trace l’évolution de l’univers ?

[zakaria95]

Wikipedia article quadrivitesse :
«Ainsi, la pseudo-norme de la quadrivitesse est toujours égale à la vitesse de la lumière. On peut donc considérer n'importe quel objet massif comme se déplaçant dans l'espace-temps à la vitesse de la lumière.»

Je vois que je suis parti sur de fausses conclusions car je n’ai pas bien compris les principes de bases.
Je vais me renseigner un peu plus. Thanks !

[Morteen]

On peut donc considérer n'importe quel objet massif comme se déplaçant dans l'espace-temps à la vitesse de la lumière.»

Bonjour.

Cette affirmation est vivement combattue sur ce site et Mach3 par exemple expose ses arguments. Cependant, ce n'est pas seulement Zakaria95 qui l'affirme, des gens comme Etienne Klein ou Aurélien Barrault disent la même chose que Zakaria.
Certes, ils le disent dans des conférences de vulgarisation, mais tout de même, ce sont des physiciens compétents.

Amicalement,

[physeb2]

Cette affirmation est vivement combattue sur ce site et Mach3 par exemple expose ses arguments. Cependant, ce n'est pas seulement Zakaria95 qui l'affirme, des gens comme Etienne Klein ou Aurélien Barrault disent la même chose que Zakaria.
Certes, ils le disent dans des conférences de vulgarisation, mais tout de même, ce sont des physiciens compétents.

Donc puisque Wikipedia, Etienne Klein et Aurelien Barrault disent que toute la matiere va a la vitesse de la lumiere independemment de tout référentiel, on doit admettre que tout ce que l'on voit et expérimente n'existe pas?

La même théorie te dit que pour aller a la vitesse de la lumiere, une paticule de masse non nulle nécessite une énergie infinie. On fait quoi?

La physique c'est une science naturelle. Autrement dit, ce qui importe en premier lieu (voire ce qui importe tout court) ce sont les résultats des observations et des expériences.

Je ne sais pas dans quel contexte ils le disent et ce qu'ils veulent dire, mais une chose est sûr, tu expérimentes tout le temps que la matière ne se déplace pas à la vitesse c.

[stefjm]

Vitesse 3D <c et vitesse 4D = c

[Morteen]

Bonjour

Donc puisque Wikipédia, Etienne Klein et Aurélien Barrault disent que toute la matière va a la vitesse de la lumière indépendamment de tout référentiel, on doit admettre que tout ce que l'on voit et expérimente n'existe pas?

Je n'ai pas dit que l'on doit l'admettre, il me semble simplement que des réponses comme :

Il n'est pas dit que tous les objets se déplacent dans l’espace-temps à la vitesse c.

sont peut-être un peu rapides.

Amicalement,

[physeb2]

Bien évidemment tout réside dans ce que l'on nomme la vitesse.

Mais je préfère ne pas rentrer dans les détails de la différence entre la quadri-vitesse et la vitesse.
Je préfère le laisser en terme de voire la contradiction par les données.

Comme on sait que la relativité restreinte marche très bien pour faire ce qu'elle a à faire et que le calcul de la norme du vecteur quadri-vitesse est bien évidemment correcte. Il s'en suit que l'interprétation qui revient a dire que la matiere se déplace a la vitesse "c" sans mettre de contexte d'explication et d'interprétation est erronée.

La relativité restreinte semble toujours facile car utilise des maths assez simples. Mais les raisonnements sont souvent bien tordus et compliqués. J'ai des souvenir d'arrachage de cheveux durant la résolution des problèmes de relativité restreinte quand j'étais en maitrise.

[ArchoZaure]

Vitesse 3D <c et vitesse 4D = c

C'est super profond en plus...
L'invariance absolue, indépendante de la masse lorsqu"on est en 4D.
J'extrapole peut-être.

[ArchoZaure]

Donc puisque Wikipedia, Etienne Klein et Aurelien Barrault disent que toute la matiere va a la vitesse de la lumiere independemment de tout référentiel, on doit admettre que tout ce que l'on voit et expérimente n'existe pas?.

Non mais c'est pas ce que dit Mach3, je pense qu'il doit être d'accord avec ces deux pointures.
Enfin il confirmera ou pas.

Non, même pas en fait. La 4-vitesse pour une masse nulle, au mieux c'est norme 0, au pire ce n'est même pas defini... la norme n'est c QUE pour les particules massives.
Ca ne vient pas de ça, voir le fil que j'ai déjà cité.

Il intervenait je pense pour bien corriger l'affirmation que TOUT allait à la vitesse C en 4D (tout=matière et énergie)
C'est valable UNIQUEMENT pour la matière.
Faut pas mélanger avec la lumière qui va elle à C en 3D...

[physeb2]

je pense qu'il doit être d'accord avec ces deux pointures.

ok. Juste une question pour voir, Etienne Klein a publié combien d'article en physique durant sa vie?
J'ai rien contre lui loin de là, mais je suis fasciné de voir qu'il est considéré comme une pointure de la physique mondiale en France.

C'est un excellent vulgarisateur, bien que formant des phrases souvent trop complexe a mon goût, mais ça c'est personnel. Il donne goût aux sciences a beaucoup de gens donc c'est parfait.
Mais arrêtez de définir qui sont les pointures, vous ne les connaissez en général pas sauf si ils obtiennent un prix nobel ou sont aussi de bons vulgarisateurs qui passent dans les médias.

Je précise que je ne suis pas du tout en train de faire une attaque envers Etienne ici, c'est une réaction cette phrase que tu as faite.

Il intervenait je pense pour bien corriger l'affirmation que TOUT allait à la vitesse C en 4D (tout=matière et énergie)
C'est valable UNIQUEMENT pour la matière.
Faut pas mélanger avec la lumière qui va elle à C en 3D...

La seule chose que tu puisse dire est que la pseudo-norme du quadri-vitesse est un invariant de Lorentz vallant c. C'est tout, c'est juste que ça ne veut pas dire que la matière va a c.
Les pseudo-produit scalaire de quadri-vecteurs sont des invariants de Lorentz. C'est une propriété qui vient du fait que les quadri-vecteurs sont des Tenseurs, pas des vecteurs.

[Avatar10]

Complètement d'accord avec Physeb2, E.Klein peut donner le goût, mais il n'est en rien spécialiste, faut arrêter un peu, d'ailleurs il est souvent présenté comme directeur de recherche...combien de thésards ou doctorants dans son équipe?? à son apogée, 2 ou 3, un peu de sérieux...ceci dit, j'ai aimé l'écouter quand j'étais gamin lors de ses conférences grand public, mais ce n'est pas un chercheur ni un théoricien, donc pas une référence. et si je voulais être méchant, je vous demanderais de savoir ce qu'en pense ses "collègues" de Saclay, parce que il accapare des crédits de com qui pourrait être mieux utilisés, selon ses détracteurs...et là je suis de leurs avis, mais comme il peut donner le goût...bref

[mach3]

Je vais devoir clarifier mon propos car malgré le lien vers l'ancienne discussion, il semble ne pas être compris par certains participants. Plus que le clarifier, je vais même l'étoffer.

En premier lieu, il y a la métrique, . Appliquée à un 4-vecteur tangent à une ligne d'univers de paramètre , on a :


Si la ligne d'univers est de genre nul, on a simplement :



Si la ligne d'univers est de genre temps, on peut prendre le temps propre de la ligne d'univers comme paramètre et ce que l'on calcule est alors le carré scalaire (minkowskien) de la 4-vitesse :

Bien noter qu'en toute rigueur, il faut que ce soit du genre temps pour parler de 4-vitesse.
Pas de genre temps, pas de temps propre.
pas de temps propre, pas de dérivation par rapport au temps propre.
pas de dérivation par rapport au temps propre, pas de 4-vitesse.
pas de 4-vitesse, pas de 4-vitesse.
Après, si vraiment on insiste, on peut éventuellement dire que pour le genre nul la 4-vitesse est de carré scalaire nul, mais cela n'a aucun intérêt concrètement : de toutes façon tous les 4-vecteurs tangents à une ligne de genre nul sont de carré scalaire nul, par définition.

Dans le cas particulier où la ligne d'univers de genre temps est momentanément immobile, c'est à dire de x,y,z constant (ce qui est toujours possible, il suffit de changer d'effectuer la transformation de Lorentz qui va bien), on a :

Si on pose alors que le temps coordonnée t coïncide avec le temps propre de l'objet momentanément immobile (ce n'est pas obligatoire, l'un peut être une fonction affine de l'autre, mais ça ne change que l'unité de temps), l'intervalle s coïncide avec c fois le temps propre :


et donc en général :

La 4-vitesse est de norme c. Mais là on a en fait rien démontré du tout car la 4-vitesse est un objet justement conçu de façon à avoir pour carré scalaire c².
On peut noter que c'est un des seuls type de 4-vecteurs sans sens physique réel : c'est juste un vecteur unitaire (si si, il suffit de travailler en seconde-lumière et c vaut 1) pratique pour faire des calculs.

Cela étant dit, il est licite d'effectuer la pirouette suivante, on divise tout :





En mécanique classique, on reconnait immédiatement en le carré scalaire (euclidien) de la vitesse, la somme des carrés des suivant x, suivant y et suivant z.
Que n'est-il pas tentant alors de reconnaitre en l'expression ci-dessus, une sorte de généralisation en 4 dimension du carré scalaire euclidien de la vitesse, le carré scalaire de la vitesse "spatio-temporelle", la somme des carré des vitesses suivant x, suivant y, suivant z et suivant... ? et que le carré scalaire de cette vitesse spatio-temporelle serait toujours de c² ? et que si les vitesses suivant x, y et z sont des vitesses spatiales, la vitesse suivant serait une vitesse temporelle ? et que si la vitesse spatiale est c, alors la vitesse temporelle est nulle ?

Oui, c'est tentant, mais c'est alors de l'interprétation totalement délirante. Jamais on ne lira de pareilles âneries dans un vrai cours ou un véritable ouvrage de référence. C'est du bullshit.
La formule est correcte, on a le droit de l'écrire, cela permet de petit bricolages amusant dans des cas particuliers (par exemple la métrique d'Epstein, pour les espace-temps statiques), mais à part ça ces histoires de vitesse spatio-temporelle constante et de vitesse temporelle, c'est du pur délire.
Déjà parce que "vitesse" ça a un sens précis, un changement de coordonnées spatiales par rapport à un changement de coordonnée temporelle. Ensuite parce que carré scalaire, cela fait référence à une métrique. Dans le cas classique 3D, , on fait simplement appel à la métrique d'Euclide supposée valable dans une coupe de genre espace de l'espace-temps. Mais dans le cas relativiste 4D, il ne s'agit pas de la métrique d'Euclide, mais de celle de Minkowski et la formule ne colle pas car c'est celle d'une métrique d'Euclide. Pire, la formule suppose que le temps propre de la ligne d'univers est un champ scalaire défini sur tout l'espace-temps et que le temps coordonnée est un paramètre de la ligne d'univers, alors que c'est exactement le contraire.

Ces âneries sont hélas courantes dans la vulgarisation et j'en ai été moi-même victime (plusieurs fois, dans des dossiers science-et-vie junior, dans le livre de Brian Greene...). A part quelques cours pendant un demi semestre à la fac (par un enseignant dont ce n'était pas du tout la spécialité, il fallait quelqu'un pour assurer les cours, il a fait du mieux qu'il a pu), j'ai appris la relativité par moi-même et ces âneries ont été un véritable boulet à mon pied pendant des années avant que je ne m'en débarrasse. Pendant des années je croyais que j'avais compris. Et quand j'ai enfin compris, je me suis rendu compte qu'avant j'avais tout compris de travers et que j'avais perdu du temps et j'ai maudit mes premières lectures qui m'avait mis des conneries dans le crane.

Donc non, je ne suis pas d'accord avec les vulgarisateurs qui propagent ça. Ils peuvent faire des dégâts et je pense qu'ils ne s'en rendent même pas compte. A la rigueur si c'est pour un public qui ne compte absolument aller plus loin que ça, les dégâts sont minimes, mais pour les gens qui veulent aller plus loin c'est catastrophique.

m@ch3

[Archi3]

Cela étant dit, il est licite d'effectuer la pirouette suivante, on divise tout :

sans entrer dans le registre du vocabulaire "affectif", le problème de la deuxième écriture est qu'elle ne s'applique pas aux composantes d'un 4-vecteur : il n'y a pas de transformation linéaire entre ces composantes analogues à la transformation de Lorentz, donc pas de structure d'espace vectoriel associé, ce n'est pas une norme ou une pseudo-norme au sens mathématique.

[Morteen]

Bonjour.

https://www.youtube.com/watch?v=VKklbGtT1Zw

entre 49'15 et 50'07

[mach3]

Bonjour.

https://www.youtube.com/watch?v=VKklbGtT1Zw

entre 49'15 et 50'07

"Einstein nous dit"... Sympa Etienne, mais Einstein n'a pas dit ce qu'il dit qu'il a dit (et si je me trompe qu'on me donne la référence). Ce qu'il dit c'est une interprétation philosophique et certainement pas physique. Quand on m'indiquera un moyen d'effectuer physiquement la mesure de ma "vitesse dans l'espace-temps", on en reparlera.

m@ch3

[Morteen]

Bonjour Mach3.

Sans la mesurer, la théorie ne permet pas de la calculer égale à c ? Dans le référentiel propre de l'objet bien sûr. Merci

[stefjm]

Edit : croisement
Plus qu'à poser des commentaire sous la vidéo d'EK.

[Deedee81]

Salut,

Sans la mesurer, la théorie ne permet pas de la calculer égale à c ? Dans le référentiel propre de l'objet bien sûr. Merci

Non, car ce n'est pas les mêmes unités. Que signifie une vitesse dans le temps : une durée au cours du temps ? C'est un nombre sans dimension. Plus précisément, relire le message 22 ou mach3 explique tout ça en détail.
Et notons qu'une définition théorique formelle mais non mesurable n'a pas d'intérêt physique. Si on tient à lui donner une signification, mach3 a raison, c'est de la philo. Attention, je ne dis pas que la philo est sans intérêt hein : on voit trop de philo tirée par les cheveux ou de philo de comptoir à mon goût, mais il y a des philosophes qui n'écrivent pas n'importe quoi et dont c'est le métier, j'en lis régulièrement et pas que sur la philosophie appliquée à la physique. Mais on n'est pas sur un forum de philo alors on va rester terre-à-terre

[mach3]

Je vais donner un exemple qui montre que ce genre de conception peut être "misguiding".

Dans la vie de tous les jours, si on a deux chemins, l'un de 2km et l'autre de 3km entre un point A et un point B et qu'on convient avec un ami qu'on part en même temps de A avec la même vitesse constante de 1km/h, nous par le chemin de 2km et cet ami par le chemin de 3km, alors quand on arrive en B, on y trouve pas cet ami. Il nous faut attendre 1h car il est alors à 1km de B sur son chemin. Pas de problème jusqu'ici.

Transposons cela naïvement dans l'espace-temps. On a deux chemins, l'un de 2 heures, l'autre de 3 heures entre un évènement A et un évènement B de l'espace-temps. On part de l'évènement A suivant le chemin de 2h tandis que notre ami suit le chemin de 3h. Que se passe-t-il arrivé en B ? Si on transpose naïvement, quand l'évènement B se produit je n'y trouve pas mon ami, il faut que je l'y attende car il a encore 1h à parcourir. Mais je peux pas l'y attendre car ma vitesse par rapport à l'espace-temps étant toujours de c (contrairement à l'exemple précédent) je ne fais que passer en B. Et quand mon ami passera en B, il ne m'y trouvera pas non plus... du coup? il y a deux instances de l'évènement B ? une avec moi et une avec mon ami ? D'ailleurs pourrais-je un jour retrouver mon ami ? il faudrait pour ça que je choisisse un chemin très précis qui compense celui qu'il prend... c'est totalement absurde, donc la relativité restreinte est fausse.
Sans plaisanter, je suis déjà tombé sur ce genre d'argument de la part de détracteur de la relativité restreinte qui avait fait un homme de paille avec cette conception moisie.
En réalité, d'après la relativité restreinte, moi et mon ami nous retrouvons bien en B, mais lui a vieilli d'une heure de plus que moi. C'est cette logique là qu'il faut capter en relativité restreinte, et l'idée selon laquelle la vitesse dans l'espace-temps est constante peut justement entraver sa compréhension.

De façon amusante, on peut faire la transposition naïve inverse sur l'exemple du départ :
deux chemins, l'un de 2km et l'autre de 3km entre un point A et un point B, on convient avec un ami qu'on part en même temps de A avec la même vitesse constante de 1km/h, nous par le chemin de 2km et cet ami par le chemin de 3km, alors quand on arrive en B, on y trouve cet ami ! mais comment cela se peut-il ? son chemin était plus long et on avait convenu d'aller à la même vitesse ! il a triché !? non, sa montre indique 1h de plus que la mienne !!!!
On voit dans cette transposition inverse que la logique n'est vraiment pas la même et qu'il est illusoire de vouloir comprendre correctement la relativité restreinte avec ce concept de vitesse constante dans l'espace-temps.

m@ch3