Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.
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Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.



  1. #1
    Husserliana

    Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.


    ------

    Bonjour à tous,

    Les discussions sur ladite "dilatation" sont légion... J'espère ne pas faire doublon !
    Je vois aussi que le terme est souvent critiqué sur le Forum (certains voudraient la bannir ?). De fait, son sens me paraît assez flou -- mais dans mon cas, cela vient aussi d'une compréhension toujours trop élémentaire de la relativité restreinte.
    Il est bien un cas de figure où son sens me paraît limpide : celui où, deux référentiels inertiels (en mvt relatif l'un par rapport à l'autre) étant donnés, on s'attache à comparer une durée propre à une durée impropre (où j'entends par "durée impropre" l'intervalle temporel entre deux événements qui ne se produisent pas au même endroit dans le référentiel inertiel considéré). Il y a dilatation au sens où la durée T perçue par un observateur extérieur sera toujours plus longue que le durée propre τ (du fait que T= τ/√(1-v2/c2), ou formulé autrement, le temps mesuré dans le référentiel propre est toujours plus court que celui mesuré dans n’importe quel autre référentiel inertiel.
    Et bien sûr, cet "effet de perspective" (avec tous les guillemets du monde) est symétrique, puisque nous avons affaire à deux référentiels galiléens, situation idéalisée s'il en est. Et c'est bien là mon problème : dans un cas comme celui des "jumeaux de Langevin", sans une telle symétrie : s'agit-il encore d'une "dilatation du temps" ? Si c'est le cas, il me semble que ce doit être en un sens bien différent ; puisqu'il s'agit alors de comparer, non pas une durée impropre et une propre, mais DEUX durées propres (une fois le jumeau voyageur revenu sur Terre). Et c'est là que le bât blesse il me semble : parler de dilatation ou de "ralentissement des horloges" pour le cas précédent, passe encore, cela constitue une traduction assez juste et intuitive, je crois, de cet "effet de perspective". Mais dès lors qu'il est question exclusivement de temps propres... cette expression est-elle encore adéquate ?

    En gros, et dites-moi si je me trompe :
    La dilatation du temps, c’est le fait que l’intervalle de temps séparant deux évènements ne sera pas vu comme identiques depuis différents référentiels. Chaque observateur pourra inférer, depuis son référentiel, que qu'autrui mesure un plus long intervalle que ce que lui, il mesure, avec son horloge au repos. Cette supériorité de T sur Tau, voilà ce que traduit, assez justement me semble-t-il, la dilatation. Et cela fait sens pour l'effet Doppler relativiste, la désintégration des muons, etc...
    En revanche, le paradoxe des jumeaux, cela signifie "simplement" que les chemins d’espace-temps qui relient deux évènements n’ont pas toutes le même temps propre. Mais que le chemin inertiel soit celui qui maximise son temps propre, cela ne signifie (il me semble !) qu'on puisse parler de "dilatation". Il n'est pas question d'horloge "ralentie" ici. Du moins il me semble qu'il faudrait plutôt dire : la montre du jumeau sédentaire, loin de tourner au ralenti, a accumulé, "engrangé" davantage d'heures, de jours, d'années que celle de son frère, tout simplement parce que sa ligne d'univers, en géométrie minkowskienne, est forcément plus longue.

    Au fond, ce n'est pas que le temps s'écoule moins vite/ralentit, mais que moins de temps s'écoule, pour le jumeau voyageur...

    Cela me semble donc tout à fait différent du cas des muons. Plutôt que de dilatation dès lors, ne vaudrait-il pas mieux parler d'une simple "désynchronisation des horloges" (expression aussi équivoque, mais déjà plus juste il me semble, que celle de "dilatation dans ce cas précis), elle-même due à la disparité entre les longueurs (spatio-temporelles) des trajets auxquelles elles sont attachées ?

    -----

  2. #2
    Deedee81

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Salut,

    Citation Envoyé par Husserliana Voir le message
    Je vois aussi que le terme est souvent critiqué sur le Forum (certains voudraient la bannir ?).
    Ben, non, ce terme est archi courant en relativité. Il n'y a aucune raison de le critiquer et encore moins de le bannir. Ce qui est parfois critiqué par contre ce sont les raisonnements incorrects fait autour de ce concept.
    Ce que je dis aussi parfois est que la dilatation du temps est piégeuse (il n'y a pas que la contrainte des référentiels inertiels). Le plus sûr étant d'utiliser les transformations de Lorentz après avoir bien identifier les événements, les valeurs connues, etc.... Là avec un peu de rigueur on peut tout (*) résoudre sans risquer de se tromper.

    (*) presque. Le paradoxe du levier (avec un couple de force appliquée) est piégeux car pour le résoudre correctement il faut faire intervenir les contraintes, une horreur.
    Et le paradoxe du sous-marin qui en réalité, sans le dire, nécessite la RG.

    Citation Envoyé par Husserliana Voir le message
    sans une telle symétrie : s'agit-il encore d'une "dilatation du temps" ?
    Si, si. Simplement le terme "dilatation du temps" concerne uniquement le temps "à un instant donné" et pour des référentiels inertiels.
    Pour les jumeaux il y en a forcément un qui ne peut pas être tout le temps inertiel s'il veut revenir auprès de son frère et ce qu'on compare est le temps complet écoulé, pas juste l'écoulement du temps à un instant donné.

    En effet, tu sa raison, on compare deux durées propres.

    Et oui c'est bien autour de ça que tourne le piège/incompréhension du paradoxe des jumeaux. La dilatation du temps ne concerne pas les deux temps propre, ou plutôt elle n'est pas réciproque (le terme me semble meilleur que symétrique) car l'un des deux n'est pas inertiel.

    Citation Envoyé par Husserliana Voir le message
    En revanche, le paradoxe des jumeaux, cela signifie "simplement" que les chemins d’espace-temps qui relient deux évènements n’ont pas toutes le même temps propre.
    Tout juste et en plus ça permet de mieux comprendre/calculer des cas plus compliqués (vitesse non constante pour éviter un demi-tour brutal ou plus compliqué encore : la relativité générale).

    C'est en effet différent des muons où l'asymétrie n'est pas du tout la même. Je n'ai pas compris ton "disparité des longueurs". L'asymétrie est due aux endroits où on dit "début et fin" pour la mesure du temps (et dans les transformations de Lorentz, le temps dépend aussi de l'espace).

    En dehors éventuellement de ça il me semble que tu as bien compris
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #3
    mach3
    Modérateur

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Vite fait comme ça, on peut voir le cas de Langevin comme deux dilatations successives, et le cas plus général (objet en mouvement quelconque versus objet en mouvement galiléen) comme l'intégration de dilatation infinitésimales.

    Par contre si on compare deux mouvements quelconques, ça devient vide de sens (déjà que ça n'en a pas beaucoup...).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  4. #4
    Mailou75

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Salut,

    Un petit lien avec calcul et illustration sur le sujet des jumeaux :
    https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6759459
    Trollus vulgaris

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Mailou75

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Note : si ça se calcule et que ça se dessine il y a de grandes chances pour que ce ne soit pas de la physique
    Trollus vulgaris

  7. #6
    Deedee81

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Salut,

    Citation Envoyé par Mailou75 Voir le message
    Note : si ça se calcule et que ça se dessine il y a de grandes chances pour que ce ne soit pas de la physique


    En général on dit plutôt l'inverse (je ne sais plus c'est qui, un philosophe assez connu mais son nom m'échappe, mais il a dit : "lorsque la discipline devient fortement mathématisée et quantitative on l'appelle "physique" : la physique, la géophysique, la biophysique, etc....")

    Par contre, plus sérieusement tout n'est pas dessinnable (à la limite du 3D avec des projections quantitatives comme la géométrie descriptive qu'on étudie comme ingénieur). Et même pire, ça peut induire en erreur (mon cas préféré est les espaces ultramétrique, bon, pas en physique, là je n'en connais pas d'exemple, mais dans un article de mathématique que j'ai lu ils disent bien qu'une représentation mentale est dangereuse. Dans un espace ultramétrique toutes les boules sont disjointes ou inclues, jamais sécantes, ce qui est très contre-intuitif). Mais il y a dessin et dessin : des équations aussi c'est des dessins (les Japonais le font même avec des pinceaux )

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    (déjà que ça n'en a pas beaucoup...).
    Par contre c'est : assez simple (il y a des "paradoxes" biens plus compliqués et celui-là n'est pas mon préféré) pour que beaucoup s'y intéressent (même sans maîtriser la RR) mais assez complexe pour qu'on se trompe (surtout quand on ne maîtrise pas). Et ce sont (presque) toujours ces cas là qui entrainent le plus de discussions. Que ce soit sur Futura ou ailleurs, le paradoxe des jumeaux est certainement le truc qui a fait couler plus plus d'encre sur la RR.
    Dernière modification par Deedee81 ; 12/04/2023 à 08h21.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  8. #7
    ThM55

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    L'explication la plus simple et la plus directe que j'aie pu lire est donnée dans cet article: https://arxiv.org/abs/2212.14811 . L'auteur introduit un troisième observateur inertiel qui croise le voyageur. Tout est expliqué sans accélération, uniquement avec des observateurs inertiels et des transformations de Lorentz. Le pseudo-paradoxe se réduit à la relativité de la simultanéité. C'est convaincant et comme l'auteur je trouve qu'on devrait intégrer cette explication dans tous les cours de RR.

    Il y a une variante intéressante et un peu plus subtile, c'est celle d'un espace périodique (cylindrique: deux plans parallèles distants sont identifiés, ce qui change le groupe fondamental, l'espace n'est plus simplement connexe). Le voyageur fait un tour complet (non homotope à zéro) et revient à son point de départ chez son jumeau. Il est resté inertiel pendant tout le voyage, comme le premier jumeau casanier. Lequel a vieilli le plus? J'ai bien insisté sur les aspects topologiques car les deux lignes d'univers ne sont pas équivalentes.

  9. #8
    Deedee81

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Excellent ça comme explication.

    Merci Thm55,

    Citation Envoyé par ThM55 Voir le message
    J'ai bien insisté sur les aspects topologiques car les deux lignes d'univers ne sont pas équivalentes.
    Cette version rarement abordée est plus difficile (surtout pour le profane !)
    A tel point qu'il y avait un article sur ArXiv qui aboutissait à une conclusion fautive.

    Je ne donnerai pas le nom de l'autrice car depuis l'article a été retiré et l'autrice a aussi un excellent article sur la cosmologie. Ca arrive à tout le monde de se planter
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  10. #9
    Avatar10

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Citation Envoyé par Husserliana Voir le message
    Mais dès lors qu'il est question exclusivement de temps propres... cette expression est-elle encore adéquate ?
    De toute façon il n'est pas possible de changer cette expression, mais il me semble plus correct de parler de dilatation des temps..et encore à la limite, parce que dilatation du temps, fait encore penser au temps absolu, comme si il n'y avait qu'un seul temps. C'est pas très pédagogique je trouve, le néophyte peut facilement rester avec ce temps absolu et donc faire toutes les erreurs d' incompréhension qu'on peut souvent lire.

  11. #10
    Avatar10

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message

    Je ne donnerai pas le nom de l'autrice car depuis l'article a été retiré et l'autrice a aussi un excellent article sur la cosmologie. Ca arrive à tout le monde de se planter
    Pour l'anecdote, j'ai entendu un physicien, thésard de Hawking, dire que sur l'horizon, le temps s'arrêtait (celui du chuteur...)

  12. #11
    mach3
    Modérateur

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Citation Envoyé par Avatar10 Voir le message
    De toute façon il n'est pas possible de changer cette expression, mais il me semble plus correct de parler de dilatation des temps..
    On lit souvent aussi "dilatation des durées" qui me semble plus approprié et est le pendant de "contraction des longueurs" (à noter qu'on ne dit pas contraction de l'espace...).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  13. #12
    Matmat

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Bonjour,
    oui mais le temps n'a qu'une dimension alors qu'une qu'une contraction de longueur va plutôt engendrer une rotation du volume qu'on regarde (il n'y a pas de "contraction de l'espace")

  14. #13
    Deedee81

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Salut,

    Citation Envoyé par Matmat Voir le message
    oui mais le temps n'a qu'une dimension alors qu'une qu'une contraction de longueur va plutôt engendrer une rotation du volume qu'on regarde (il n'y a pas de "contraction de l'espace")
    Attention de ne pas confondre "voir" avec "mesure" (qui tient compte des temps de transit des signaux). Avec les TL il n'y a pas de variation transversale (ça reste vrai en RG bien que c'est un peu plus compliqué car ne n'est pas nécessairement du mouvement). Et donc il y a bien une contraction de volume.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  15. #14
    Matmat

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Comme il n'y a pas de contraction d'un volume dans les 3 dimensions de l'espace parler de "contraction de l'espace" serait abusif puisqu'il y a juste contraction dans une direction donnée

  16. #15
    Deedee81

    Re : Sur l'usage et l'extension du concept de "dilatation du temps" en RS.

    Citation Envoyé par Matmat Voir le message
    Comme il n'y a pas de contraction d'un volume dans les 3 dimensions de l'espace parler de "contraction de l'espace" serait abusif puisqu'il y a juste contraction dans une direction donnée
    Si tu prends un volume propre V, à 3 dimensions. Alors suite à la contraction dans une direction, le volume V diminue. Et il s'agit bien d'une contraction.
    Si j'ai un ballon avec une armature en forme de disque, en se dégonflant il va se contracter dans une seule direction (et se transformer en "pastille" ) mais on peut dire "le ballon s'est contracté".
    Notons aussi qu'en théorie quantique des champs, le phénomène est responsable d'une diminution des sections efficaces (il y a souvent un facteur gamma dans les formules, enfin, pas toujours car les variations peuvent être très complexes et calculées dans seulement certaine gammes d'énergie). Et ce sont.... des surfaces !!!! (et pas longitudinale en plus ! Donc on se retrouve avec les trois directions)

    Je ne comprend pas bien ton propos.

    Si c'est juste l'expression "contraction de l'espace" qui te gène je n'ai rien contre (en fait elle est assez en contradiction avec l'invariance à l'arrière-plan comme on dit), ce n'est d'ailleurs pas une expression habituelle en physique. Mais le problème n'est pas lié au fait que seule la direction longitudinale soit concernée. D'où ma perplexité sur ta remarque. Ou alors tu assimile "espace" à "isotrope" ???? (mais là aussi ça me semble abusif)
    Dernière modification par Deedee81 ; 13/04/2023 à 15h26.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

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