Horloge atomique

[coussin]

Différentes interprétations de la désynchronisation : soit on compte un nombre différent de la même seconde soit on compte des "secondes différentes".
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[Lansberg]

Bonjour,

... ce qui est visible tant pour les jumeaux, que pour des horloges atomique... l'atome de césium produit moins de tic... son cycle est plus lent (tempo) mais comme toute chose dans un même référentiel subit la même quantité d'Ec... la seconde bat sans doute plus lentement, mais celui qui la compte, le fait aussi plus lentement...

Non, la seconde ne bat pas plus lentement.
Si le jumeau voyageur est plus jeune après son périple, c'est que que son parcours dans l'espace-temps (sa ligne d'univers) est plus "courte" que celle de son frère resté sur Terre. Du coup son horloge a compté moins de secondes. Il n'y a pas à chercher une quelconque modification dans le mécanisme des horloges. Les lois de la physique restent les mêmes dans tous les référentiels inertiels. La période de désintégration d'un noyau radioactif reste inchangée, pour l'observateur terrestre et le voyageur.
Si on synchronise deux horloges sur une table, puis qu'on en déplace une sur la deuxième marche de l'escalier qui mène à l'étage, elle va se désynchroniser parce qu'elle se retrouve dans un champ gravitationnel plus faible et que sa ligne d'univers n'est plus la même. Elle comptera plus de secondes (ou pico/nano/secondes sur une durée très courte) que celle restée sur la table.
Il faut s'intéresser à la chrono-géométrie de l'espace temps et non aux mécanismes des horloges ou aux fonctionnements biochimiques cellulaires.
Tout cela est parfaitement illustré par les satellites GPS qui subissent à la fois l'effet cinématique qu'on peut calculer par la RR et l'effet gravitationnel qu'on peut calculer par la RG. Dans cet exemple c'est d'ailleurs l'effet gravitationnel qui l'emporte puisque les horloges des GPS avancent de 39 microsecondes par jour par rapport à celles qui servent de référence sur Terre soit près de 12km d'erreur de positionnement si rien n'était fait.

[grosboul]

Bonjour,

Si vous voulez vérifier la synchronisation des horloges, il faut les regrouper au même endroit, au même moment.
Là vous constatez la différence.
A distance ça ne compte pas, c'est virtuel.

Et comment on fait pour contrôler la synchronisation des horloges des satellites avec celles de la surface de la terre, puisqu'à distance ça ne compte pas et que c'est virtuel ?

[ArchoZaure]

Et comment on fait pour contrôler la synchronisation des horloges des satellites avec celles de la surface de la terre, puisqu'à distance ça ne compte pas et que c'est virtuel ?

Vous envoyez un signal à la vitesse de la lumière.
Mais ce n'est qu'une partie du "chemin" qui relie une horloge à une autre.
Vous prenez un raccourci.

[Avatar10]

peut-être devriez-vous d'abord vous inquiéter de la nature "physique" d'Ec au ceint d'un référentiel...

Landsberg ayant répondu, je ne vais pas faire de redite, cependant vous devriez ne pas vous inquiéter de la nature physique de tel ou tel autre truc, mais commencer déjà par faire de la physique. Et ce n'est pas parce que vous employer des mots techniques (quadrivecteur) que vous faites de la physique puisque à vous lire, il est évident que vous ne savez pas de quoi vous parlez et vous seriez bien incapable de vous en servir mathématiquement parlant.. Quand plusieurs personnes vous contredisent, une attitude raisonnable est de se remettre en question et donc de poser des questions, pas d'avoir un ton péremptoire en racontant un charabia qui en plus d'être faux est tristement risible.

[Avatar10]

Différentes interprétations de la désynchronisation : soit on compte un nombre différent de la même seconde soit on compte des "secondes différentes".

C'est bien le problème de penser qu'il y a différentes interprétations, d'ailleurs comment compter des "secondes différentes" puisque la seule référence physiquement et mathématiquement opérationnelle est la durée propre?

[ArchoZaure]

Juste une précision concernant le fait qu'on mesurerait l'accélération avec un accéléromètre posé au sol.
En fait on mesure la résistance à l'accélération...et non pas l’accélération elle-même.

Dans le cas contraire, sans poser l'appareil de mesure au sol, sol qui empêche donc son déplacement, on pourrait effectivement déduire avec une très bonne précision l'accélération et donc supposer l'intensité du champ gravitationnel en observant la cinétique de la chute.
Inutile dans ce cas de faire appel à un appareil de mesure spécialisé, un objet massique quelconque serait suffisant.

Mais pour ce qui concerne la mesure locale, celle produit par l'appareil de mesure lui-même, la mesure indiquerait lors de la chute une accélération valant 0.
On aurait affaire à une "chute libre".
Donc un appareil de mesure en chute libre, censé mesurer la gravité, ferait comme l'horloge. Elle indiquerait localement une valeur indépendante de la valeur du champ gravitationnel, ici la valeur nulle.

[oxycryo]

Bonjour,

Non, la seconde ne bat pas plus lentement.
Si le jumeau voyageur est plus jeune après son périple, c'est que que son parcours dans l'espace-temps (sa ligne d'univers) est plus "courte" que celle de son frère resté sur Terre. Du coup son horloge a compté moins de secondes. Il n'y a pas à chercher une quelconque modification dans le mécanisme des horloges. Les lois de la physique restent les mêmes dans tous les référentiels inertiels. La période de désintégration d'un noyau radioactif reste inchangée, pour l'observateur terrestre et le voyageur.
Si on synchronise deux horloges sur une table, puis qu'on en déplace une sur la deuxième marche de l'escalier qui mène à l'étage, elle va se désynchroniser parce qu'elle se retrouve dans un champ gravitationnel plus faible et que sa ligne d'univers n'est plus la même. Elle comptera plus de secondes (ou pico/nano/secondes sur une durée très courte) que celle restée sur la table.
Il faut s'intéresser à la chrono-géométrie de l'espace temps et non aux mécanismes des horloges ou aux fonctionnements biochimiques cellulaires.
Tout cela est parfaitement illustré par les satellites GPS qui subissent à la fois l'effet cinématique qu'on peut calculer par la RR et l'effet gravitationnel qu'on peut calculer par la RG. Dans cet exemple c'est d'ailleurs l'effet gravitationnel qui l'emporte puisque les horloges des GPS avancent de 39 microsecondes par jour par rapport à celles qui servent de référence sur Terre soit près de 12km d'erreur de positionnement si rien n'était fait.

finalement j'ai quand même une réponse concrète et circonstanciée à mes supputations... c'est loin d'être désagréable...
arf, tout de même, la seconde ne bat pas plus lentement, le tempo local du référentiel n'est pas plus lent... j'ai quand même quelques difficultés à voir la façon dont il est possible de percevoir autrement le retard ou plutôt l'avance des horloge embarqué... car cela me semble (enfin d'ici fort semblable dans ses effets "visible")

[Avatar10]

Il est compréhensible d'avoir quelques difficultés car ça heurte le sens commun, cependant c'est à vous de vous adaptez aux théories qui collent aux expériences et observations, donc au "réel" et une manière de le faire est l'étude.

[grosboul]

Vous envoyez un signal à la vitesse de la lumière.
Mais ce n'est qu'une partie du "chemin" qui relie une horloge à une autre.
Vous prenez un raccourci.

Je n'ai strictement rien compris. Il me manque des éléments importants de cette théorie, comme cette notion de raccourci, qui rend les échanges d'information virtuels. Acceptes-tu d'expliquer, de montrer ce raccourci ?

[ArchoZaure]

Je n'ai strictement rien compris. Il me manque des éléments importants de cette théorie, comme cette notion de raccourci, qui rend les échanges d'information virtuels. Acceptes-tu d'expliquer, de montrer ce raccourci ?

D'accord je vais essayer d'être plus clair.

Il ne faut jamais oublier que pour parler de désynchronisation entre horloges il ne faut pas juste s'attacher au concept, mais revenir à la physique de la chose.
Si vous voulez vérifier la synchronisation des horloges, il faut les regrouper au même endroit, au même moment.
Là vous constatez la différence.
A distance ça ne compte pas, c'est virtuel.
Donc, la vérité est là... ailleurs, sur le chemin qui mène une horloge à une autre.

Quand je fait référence à la virtualité de la chose c'est parce-que "à distance" (que ce soit en terme de temps ou en terme d'espace), la comparaison n'est pas possible.
Les lignes d'univers des horloges doivent se croiser pour qu'il y ait comparaison REELLE entre elles.
Sans croisement, si on connait la trajectoire des deux horloges leur désynchronisation peut bien entendu être anticipée à tout "moment", c'est THEORIQUE, mais c'est pas REEL.
A tout moment un évènement non connu POURRAIT changer le résultat anticipé : L'anticipation théorique est donc VIRTUELLE.
Ou peut-être que le terme vous conviendra mieux, c'est POTENTIEL.
Mais si on s'attache à la physique des choses, donc ce qui est REEL, il faut REELEMENT disposer les horloges l'une par rapport à l'autre.

Ce qui pose un soucis c'est qu'on doit partir des horloges synchronisées sur le même lieu au même moment, et évidement on sait faire, il suffit de les mettre côte à côte dans un labo.
Ensuite on les déplace (avec une vitesse plus ou moins importante et en les laissant dans des zones à plus ou moins grande courbure de l'espace-temps) PUIS et c'est là le point que j'évoque, il faut A NOUVEAU les REUNIR : C'est ça le chemin qui mène d'une horloge à une autre.
Chemin aller, chemin retour, on peut pas faire autrement.

Maintenant vous me posez la question suivante.

Et comment on fait pour contrôler la synchronisation des horloges des satellites avec celles de la surface de la terre, puisqu'à distance ça ne compte pas et que c'est virtuel ?

et je vous répond

Vous envoyez un signal à la vitesse de la lumière.
Mais ce n'est qu'une partie du "chemin" qui relie une horloge à une autre.
Vous prenez un raccourci.

Là j'avoue que je n'ai pas été assez clair mais c'est un sujet difficile à résumer.

Pour comprendre il faut aller plus loin et se préoccuper des lignes d'univers des objets, et d'ailleurs j'avais commencé à débroussailler avec ce message :

Juste une précision concernant le fait qu'on mesurerait l'accélération avec un accéléromètre posé au sol.
En fait on mesure la résistance à l'accélération...et non pas l’accélération elle-même.

Dans le cas contraire, sans poser l'appareil de mesure au sol, sol qui empêche donc son déplacement, on pourrait effectivement déduire avec une très bonne précision l'accélération et donc supposer l'intensité du champ gravitationnel en observant la cinétique de la chute.
Inutile dans ce cas de faire appel à un appareil de mesure spécialisé, un objet massique quelconque serait suffisant.

Mais pour ce qui concerne la mesure locale, celle produit par l'appareil de mesure lui-même, la mesure indiquerait lors de la chute une accélération valant 0.
On aurait affaire à une "chute libre".
Donc un appareil de mesure en chute libre, censé mesurer la gravité, ferait comme l'horloge. Elle indiquerait localement une valeur indépendante de la valeur du champ gravitationnel, ici la valeur nulle.

Ce que j’essaie de faire comprendre ici, c'est que lorsque vous croyez que votre horloge posée à la surface de la Terre est immobile, vous vous trompez.
Elle est certes immobile dans un espace 3D mais dans l'espace 4D, espace qui est une représentation plus complète de la réalité, elle n'est pas immobile.
Si vous tracez la ligne d'univers de l'horloge, alors l'horloge (qui est un point en 3D) est une ligne en 4D.
Ça rend compte du fait que le temps s'écoule, INEXORABLEMENT et que le chemin que parcours l'horloge en 4D est dépendant de la courbure de l'espace-temps.

Vous trouverez des explications et des schémas ici :

La chose remarquable est que la ligne d'univers de la particule au repos n'est plus un seul point mais le segment de droite du temps. En effet, si la particule ne bouge pas (x = constante) le temps continue à s'écouler pendant la période considérée !

https://fr.wikipedia.org/wiki/Relati...%A9_restreinte

Donc maintenant pourquoi je vous dis que vous prenez un raccourci lorsque vous envoyez le signal contenant la valeur de l'horloge ?
Parce-que la lumière n'a pas besoin de parcourir le chemin 4D que l'horloge a parcouru.
Elle part de la position 3D de l'horloge à un temps donné et non pas de la position 4D relative à l'horloge distante, puisque la lumière n'est pas horloge,
elle ne vieillit pas, et elle n'a donc rien à voir avec l'age de l'horloge.
Elle fournit la valeur de l'horloge, qui a suivit son chemin propre, et elle part de sa dernière "position" (position/date) connue.

D'autre part, si vous voulez comparer les deux horloges, vous allez avoir deux sources de décalage.
Celle du fait du chemin de l'horloge imposée par le champ gravitationnel.
Celle du fait du chemin de la lumière, puisqu’ici vous avez choisi d'envoyer (pour le GPS) de la lumière à la place de l'horloge elle-même.
Ce décalage doit être calculé...il est théorique et doit être ajouté à la valeur de l'horloge, ce n'est pas la valeur du décalage "de l'horloge" (pour le redire une énième fois, ce n'est pas l'horloge qui est décalée mais le chemin de l'horloge qui est plus ou moins long, mais disons le comme tout le monde pour simplifier) et donc... cette valeur est virtuelle.
Si vous descendez le satellite sur Terre, cette valeur serait réelle, mais ce serait moins utile on est d'accord.

[grosboul]

D'accord je vais essayer d'être plus clair.

Et je vais essayer d'ouvrir ma compréhension.

pour le redire une énième fois, ce n'est pas l'horloge qui est décalée...

Ben ok, ça fait beaucoup de fois, mais même si ça en faisait 10 fois plus, l'insistance ne permettrait pas aux esprits simples, voir simplets, comme le mien, de comprendre cette explication qui consiste à proclamer que le décalage d'une horloge par rapport à une autre s'explique par le fait qu'elle n'est pas décalée...Là, faut un lot de neurones plus copieux, et je n'ai pas ça, aussi, merci pour tout. J'abandonne, bonne continuation.

[ArchoZaure]

Ben ok, ça fait beaucoup de fois, mais même si ça en faisait 10 fois plus, l'insistance ne permettrait pas aux esprits simples, voir simplets, comme le mien, de comprendre cette explication qui consiste à proclamer que le décalage d'une horloge par rapport à une autre s'explique par le fait qu'elle n'est pas décalée...Là, faut un lot de neurones plus copieux, et je n'ai pas ça, aussi, merci pour tout. J'abandonne, bonne continuation.

Vous faites de l'ironie là.
C'est pas ce qui est dit ici.
Le décalage de l'horloge PAR RAPPORT A UNE AUTRE HORLOGE n'est pas lié à la sensibilité de l'horloge (à la vitesse ou à la gravitation) mais au chemin qu'elle a parcouru dans l'espace 4D depuis qu'elle était synchronisée avec UNE AUTRE HORLOGE.
Dit comme ça vous vous ferez une économie de neurones.

[Morteen]

Bonjour.
Tu prends 2 horloges synchronisées, tu en mets une au niveau de la mer, une au sommet de l'Everest.
Au bout d'un an, celle au sommet de l'Everest indique 16 millisecondes de plus, ce qui n'est pas peu.
Point n'est besoin de les faire se rejoindre pour le constater.
Ce n'est pas à cause de la gravité ?

[ArchoZaure]

Bonjour.
Tu prends 2 horloges synchronisées, tu en mets une au niveau de la mer, une au sommet de l'Everest.
Au bout d'un an, celle au sommet de l'Everest indique 16 millisecondes de plus, ce qui n'est pas peu.

Tout à fait.

Point n'est besoin de les faire se rejoindre pour le constater.

Ben si. Comment feriez-vous pour le vérifier sinon ?
Après pour préciser, c'est la valeur des horloges qu'on compare, donc pas besoin de déplacer l'horloge en soi (qui est massique), la valeur de l'horloge suffit (qui est non massique donc qui peut être transmise à la vitesse de la lumière), mais ça prend toujours un temps non nul.

Ce n'est pas à cause de la gravité ?

Si. C'est à cause de la gravité
Mais la gravité n'agit pas sur le tempo de l'horloge.
Elle agit sur le chemin qu'emprunte l'horloge en 4D.

Chemin qui ici pour le préciser n'est pas un cercle : L'horloge au bout d'un an ne revient pas à son emplacement initial (de toutes façons vous me diriez dans une galaxie qui tourne, mais c'est une autre question, admettons donc que nous nous mettons dans un référentiel héliocentrique) le chemin de l'horloge (A) fait une spirale. Pareil pour la deuxième horloge (B), ça fait une spirale.
La spirale de A et la spirale de B ne font pas la même longueur... à cause de la "gravité", c'est à dire la courbure de l'espace-temps.
Si on compare le temps que mettrait la lumière pour parcourir la spirale A et le temps que mettrait la lumière pour parcourir la spirale B, vous auriez une différence de 16 millisecondes.
Mais évidement vous n'avez pas besoin de 16 millisecondes pour vérifier la synchro des deux horloges... Vous utilisez le chemin raccourci (vous ne parcourez pas les spirales en sens inverse).
D'où l'étrangeté peut-être de voir des choses pourtant "proches" en 3D se décaler. Alors qu'en 4D elles ne sont pas proches (mais la 4D on ne la voit pas)