Expérience Hafele -Keating ,Paradoxe des jumeaux /.Rayonnement cosmologique dipôle de température .

[triall]

Expérience Hafele -Keating ,Paradoxe des jumeaux /.Rayonnement cosmologique dipôle de température .
Je vous invite à réfléchir/regarder imaginer l' expérience Hafele -Keating et me faire part de vos objections , réponses !Dites moi déjà si je décis correctement l' expérience Hafele-Keating ?
:Une horloge atomique reste au sol , un avion fait le tour de la Terre à l' équateur pour faire simple , au raz du sol pour ne pas tenir compte de la contraction du temps avec la gravité . Il part d' abord vers l' Est , il profite donc comme les fusées de la rotation de la Terre pour tourner plus vite dans l' espace que l horloge /Terre dans l' espace par rapport aux étoiles , il fait un tour complet de la Terre et revient à côté de l' horloge /Terre ! En ce cas son temps (Horloge Avion) va être ralentie ,son horloge va retarder par rapport à l' horloge sol , son temps est contracté en vol ! l' avion va plus vite que l' horloge /Terre dans l' espace !
Maintenant l' avion part vers l' ouest et fait un tour de Terre , même si évidement il a une vitesse par rapport à l'horloge /Terre identique, cette fois il va aller moins vite par rapport aux étoiles, que l 'horloge /Terre et même , comme le Concorde avoir une vitesse nulle par rapport aux étoiles ! En ce cas son horloge avion/Ouest va .......aller plus vite que l' horloge /Terre et son horloge va avancer ! C' est ce que l' on constate dans l' expérience !
On VOIT bien qu'ici ce n' est pas une question de vitesse par rapport à l' horloge restée au sol , puisque c' est la même vitesse que l' avion parte vers l' ouest ou vers l'Est , c' est une question de distance parcourue (en cercle) à travers l' espace défini par les étoiles ! On peut noter que la Terre avance aussi dans l' espace dans sa rotation autour du Soleil, mais ce sera de la même grandeur pour les 2 avions !
Il ne manque plus qu' à nous convaincre que pour le paradoxe des jumeaux c' est la même chose, le jumeau qui part de la Terre fait une sorte de grand cercle et revient , il a parcouru plus de distance dans l' Espace -temps que le jumeau resté sur Terre, son horloge va ralentir ! Ca n' est pas directement la vitesse en cause , même si plus il va vite plus il ira loin , et s'il approche c son temps propre va se figer ,c' est aussi le temps que le voyage va prendre , et la distance parcourue ! Certes la Terre avance dans l' espace en tournant , mais le jumeau voyageur , pour revenir sur Terre va devoir faire aussi cette distance au retour , il fera plus de chemin dans l' Espace en prenant comme repère le jumeau sur Terre , excepté ........si la terre tourne assez vite sur elle même , ou comme on a vu le jumeau voyageur navigue dans le sens inverse de rotation de la terre a vitesse d' un avion !
Moi j' aurais tendance à expliquer le résultat Hafele -Keating par la présence d' une sorte de milieu / rayonnement exotique qu'on appelle vide quantique , espace temps , espace ... c'est la façon la plus simple d' expliquer le résultat de Hafele -Keating et celui des jumeaux ! Plus l' horloge avance vite dans ce milieu , plus l' horloge ralentit de manière physique.

On peut noter par ailleurs que grâce au rayonnement fossile, on peut définir une "vitesse de la Terre dans ce rayonnement avec ce que l' on appelle le dipole cosmologique /dipôle de température du à l' effet Doppler ! On constate par exemple une différence dans le décalage Doppler à 6 mois lors de la rotation de la Terre autour du Soleil .Une vitesse nulle dans ce rayonnement est définie par une parfaite isotropie du rayonnement (aucun décalage Doppler dans quelque direction que ce soit !) >>>Il ne s' agit pas d' un repère avec centre O mais d' un ensemble de repères qui ne permettent pas de donner une position mais une vitesse et une direction dans ce rayonnement .
Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique
"Du fait de la course de la Terre dans le Système solaire, et plus généralement du déplacement de ce dernier par rapport à la surface d'émission du CMB, la température du fond diffus cosmologique présente une variation en fonction de la direction163. Ces déplacements créent donc, par effet Doppler, à la fois un décalage vers le bleu dans la direction du déplacement et un décalage vers le rouge dans la direction opposée164. Ce dipôle de température modifie les lectures du CMB. L'effet Doppler permet de calculer une vitesse à partir de cette différence de température. Le Groupe local (dans lequel se trouve la Voie lactée) se déplace à la vitesse de 627 ± 22 km/s relativement au CMB même (qui est donc considéré comme un référentiel cosmologique48) dans la direction de la longitude galactique l = 276 ± 3°, b = 30 ± 3°
Déjà, est ce que je décris correctement l' expérience Hafele -Keating ?
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[Deedee81]

Salut,

Désolé je viens seulement de voir ton message et là je dois partir.
Je regarderai demain matin.

[Lansberg]

Bonsoir,

Je vous invite à réfléchir/regarder imaginer l' expérience Hafele -Keating et me faire part de vos objections , réponses !Dites moi déjà si je décis correctement l' expérience Hafele-Keating ?
:Une horloge atomique reste au sol , un avion fait le tour de la Terre à l' équateur pour faire simple , au raz du sol pour ne pas tenir compte de la contraction du temps avec la gravité . Il part d' abord vers l' Est , il profite donc comme les fusées de la rotation de la Terre pour tourner plus vite dans l' espace que l horloge /Terre dans l' espace par rapport aux étoiles , il fait un tour complet de la Terre et revient à côté de l' horloge /Terre ! En ce cas son temps (Horloge Avion) va être ralentie ,son horloge va retarder par rapport à l' horloge sol , son temps est contracté en vol ! l' avion va plus vite que l' horloge /Terre dans l' espace !

Le problème ici est de dire que l'horloge va être "ralentie". C'est piégeux et malheureusement souvent employé (même par Hafele et Keating !). L'horloge embarquée fonctionne exactement de la même manière que celle qui est restée au sol. Son temps propre cumulé sur l'ensemble du vol compte moins de secondes (ou nanosecondes ici) que pour l'horloge au sol parce que le chemin parcouru dans l'espace-temps est plus court. Il est entendu qu'on ne tient compte ici que de l'effet cinématique (on oublie la gravitation et l'effet Sagnac qui sont prépondérants).

Maintenant l' avion part vers l' ouest et fait un tour de Terre , même si évidement il a une vitesse par rapport à l'horloge /Terre identique, cette fois il va aller moins vite par rapport aux étoiles, que l 'horloge /Terre et même , comme le Concorde avoir une vitesse nulle par rapport aux étoiles ! En ce cas son horloge avion/Ouest va .......aller plus vite que l' horloge /Terre et son horloge va avancer ! C' est ce que l' on constate dans l' expérience !

Vers l'ouest c'est plus compliqué. Les trois possibilités de décalage temporel sont possibles (avance, retard ou pas de décalage). Cela dépend de la vitesse de l'avion. Dans les conditions expérimentales, avec une vitesse angulaire de l'avion bien plus faible que celle de l'horloge au sol, il y avait en effet une avance de l'horloge embarquée pour l'effet cinématique. Avec une vitesse suffisante (< -2.R.ω avec R = rayon terrestre si l'avion rase le sol ; ω = vitesse angulaire ; le signe - pour la vitesse vers l'ouest), l'horloge de l'avion retarderait.

On VOIT bien qu'ici ce n' est pas une question de vitesse par rapport à l' horloge restée au sol

C'est une question de vitesse bien décrite par la relativité restreinte.

, puisque c' est la même vitesse que l' avion parte vers l' ouest ou vers l'Est , c' est une question de distance parcourue (en cercle) à travers l' espace

C'est une question de ligne d'univers et donc d'espace temps. Le décalage temporel est lié aux parcours différents des horloges dans l'espace-temps. Le paradoxe des jumeaux s'explique de la même manière. Dit d'une façon très simpliste, plus on va vite plus le chemin est court et moins l'horloge embarquée compte de secondes (logique).

Plus l' horloge avance vite dans ce milieu , plus l' horloge ralentit de manière physique.

Ce milieu sent l'éther !!
Il n'y a pas de mécanisme "physique" qui ralentit l'horloge. Elle est en tout point semblable à celle restée au sol.
Par exemple, le jumeau voyageur mettrait la même durée que sur Terre pour se laver les dents ou pour tous les autres gestes de la vie quotidienne et il le vérifierait aisément avec son horloge.

[Deedee81]

Salut,

Comme j'avais dit, me voilà, mais Lansberg m'a (très bien) pris de vitesse. Juste un petit clou.

On peut noter par ailleurs que grâce au rayonnement fossile, on peut définir une "vitesse de la Terre dans ce rayonnement [...]

Lansberg a raison, ça "sent" l'éther ce truc. A noter que définir un référentiel particulier ne rend pas ce référentiel "absolu" ou "spécial", ça en fait juste un repère particulier.
On pourrait faire le même raisonnement en choisissant le référentiel de la queue de la vache dans les tournants
Un tel choix est d'ailleurs parfois fait (pas avec les vaches ) dans la jauge de Coulomb en électromagnétisme : ça simplifie les calculs mais bien entendu le caractère instantané du potentiel électrostatique Coulombien est une illusion puisque c'est .... statique ! Dans plusieurs livres (le Jackson, Cohen-Tanoudji,... ils prennent la peine de montrer que soit la relativité reste respectée soit que l'information reste limitée à la vitesse c).

Toujours faire gaffe ne ne pas confondre "un choix arbitraire" (comme utiliser le fond diffus) avec une réalité qui l'imposerait.

[A voir en vidéo sur Futura]

[triall]

Vous écrivez "Il n'y a pas de mécanisme "physique" qui ralentit l'horloge." Pourtant on pourrait fortement le penser vu de la Terre. L' horloge fait le tour du monde , l' explication physique la plus simple," l' avion rencontre quelque chose " fonctionne parfaitement et simplement ! L' espace -temps de Minkowsky pour lequel dans le triangle ABC ,AB plus grand ou égal à AC + CB est certes vrai mathématiquement , moi ça me fait penser plutôt à une "mode" de l' époque de remettre tout en cause (et Mai 68), d' où son succès ! Ne devrait-on pas revenir à une physique plus les "pieds sur terre ; dans l' expérience Hafele -Keating, le chemin parcouru par l' avion filant vers l' EST est plus long comme les équations Sagnac l' indiquent et comme la gravitation qui nous dit que c' est la vitesse du satellite par rapport aux étoiles qui compte pour la satellisation et non Minkowsky ?

[pm42]

l' explication physique la plus simple," l' avion rencontre quelque chose " fonctionne parfaitement et simplement !

Sauf que "l'explication la plus simple" :
- a été envisagée et n'a pas survécu à l'expérience
- qu'une explication en physique, ce n'est pas une phrase sur un forum mais une théorie mathématique avec un pouvoir explicatif et prédictif
- et qu'on a trouvé la dite explication, qu'on l'a validée depuis plus de 1 siècle et avec une précision inégalée.

moi ça me fait penser plutôt à une "mode" de l' époque de remettre tout en cause (et Mai 68), d' où son succès ! Ne devrait-on pas revenir à une physique plus les "pieds sur terre

Bref, il faudrait faire une physique plus simple et fausse, invalidée il y a déjà longtemps simplement parce que tu ne maitrises pas celle qui marche ?

Ce que tu fais est de l'équivalent de nous dire "si la Terre est plate, cela fonctionne parfaitement et simplement. On ne devrait pas remettre ça en cause".

[jacknicklaus]

Ne devrait-on pas revenir à une physique plus les "pieds sur terre [...]

On est dans le Dunning-Kruger le plus parfait.

Ce serait plutôt à vous de revenir les pieds sur terre et de considérer que la physique intéressante est celle qui est validée des millions de fois dans les laboratoires du monde entier, et que vous n'avez visiblement pas encore comprise. Et non celle qui s'imagine meilleure sur des forums. Je vous suggère la lecture de quelques références ; par exemple le "spacetime physics" de Taylor et Wheeler, ou le "relativité restreinte" de Ougarov.

[ThM55]

L'expérience de Hafele-Keating est très précisément expliquée par la relativité d'Einstein; il n'est pas nécessaire d'invoquer un "milieu" ou un "effet mystérieusement physique". je vais essayer de l'expliquer simplement.

Dans l'article original, ils séparent ce qui est dû à la relativité restreinte et ce qui est dû à la différence de potentiel gravitationnel entre le sol et les avions. Pour isoler le premier effet, que je vais seul considérer dans ce qui suit, on peut en effet imaginer que l'avion vole au ras du sol. Mais quitte à imaginer, on peut aussi créer une expérience de pensée dans laquelle la gravité est supprimée ou rendue négligeable. Dans ce cas on peut aussi imaginer un (quatrième) observateur inertiel avec son horloge, suspendu immobile au dessus du pôle nord.

Imaginons aussi que les trois autres horloges sont à l'équateur (l'article applique des corrections pour tenir compte de la variation de latitude mais je ne veux pas ici refaire un calcul, seulement expliquer les idées). Dans ce cas l'horloge au sol est en mouvement non inertiel par rapport à l'observateur inertiel, puisque la terre tourne autour de son axe nord-sud. Les avions aussi, celui vers l'est plus rapidement et celui vers l'ouest plus lentement. On a donc un diagramme d'espace-temps avec les lignes d'univers des quatre observateurs. L'observateur inertiel a comme ligne d'univers 0-ct, la verticale. L'avion vers l'est a la ligne d'univers en bleu. L'horloge au sol la ligne d'univers du milieu, la rouge. Et l'avion vers l'ouest, la ligne verte.

Une ligne courbe dans un diagramme d'espace-temps représentant un repère inertiel a toujours un temps propre inférieur à la ligne verticale. Ceci explique l'effet et montre que c'est exactement la même chose que les "jumeaux de Langevin" (ici des triplés).

Je note dans la question la référence à un repère inertiel "par rapport aux étoiles". C'est une référence à la conception de Mach sur l'inertie, qui pensait qu'elle était déterminée par les étoiles "fixes". C'est un peu obsolète comme idée. Il n'ya pas d'étoiles qui seraient "fixes" et Mach ne connaissait pas la relativité générale ni a fortiori la cosmologie moderne, même si ses idées ont orienté Einstein dans ses recherches. Il est toutefois possible de déduire l'existence locale de référentiels inertiels en relativité générale. C'est local seulement, déterminé par la connexion (les symboles de Christoffel). Mais d'un point de vue global, la cosmologie suggère aussi un choix de référentiel particulier, mais celui-ci doit tout aux conditions initiales et non pas aux lois de la gravitation. Le dipôle que nous observons dans le fond diffus cosmologique, dû en partie au mouvement du soleil et à celui de la galaxie, n'est rien d'autre qu'un effet Doppler par rapport au plasma chaud qui en se recombinant a laissé les photons former ce fond de rayonnement. Cela n'a strictement rien à voir avec l'effet de ralentissement des horloges en relativité restreinte. Les galaxies et les amas de galaxies se sont formés bien plus tard par concentration gravitationnelle de matière et cela a entraîné une accélération locale de cette matière par rapport à la matière de l'univers global (par exemple le mouvement orbital du système solaire autour du centre galactique).

Je suis aussi toujours un peu marri de lire des choses comme "l'horloge ralentit de manière physique". Qu'est-ce que cela signifie, "de manière physique"? Que l'effet des jumeaux de Langevin ne serait pas "physique" parce qu'il relève de la géométrie de l'espace-temps? Mais l'accomplissement de la relativité a consisté justement à géométriser la physique, à réduire certains effets "physiques" à de la géométrie. Cette façon de chercher des trucs plus "physiques" me rappelle une sorte de mysticisme de la physique dont certains étudiants que j'ai connus étaient imbus quand ils parlaient du "sens physique" qui prétendait comprendre les phénomènes mieux que via les mathématiques.

Je joins une figure pour illustrer mon propos concernant les lignes d'univers.

[ThM55]

Mon dessin est assez petit, si c'est nécessaire je peux l'agrandir.

[pm42]

Mon dessin est assez petit, si c'est nécessaire je peux l'agrandir.

Si tu as posté un dessin, je ne le vois pas.

[ThM55]

Bizarre. J'ai fait un glisser-déposer dans l'éditeur et je vois le dessin quand je recharge la page (mais en tout petit).

J'essaie avec le bouton "image":


C'est mieux, je crois. La ligne jaune est le cône de lumière. Je pense que ce dessin dans le référentiel inertiel imaginaire (sans gravité) montre bien que c'est une expérience de "triplés de Langevin".

[triall]

Merci pour ces dessins, j' avoue que je savais faire des diagrammes de Minkowsky , mais ...j' ai oublié par manque de pratique et je n' ai pu poursuivre des études plus que 2 ème année de Deug à 40 ans ! (congé sans solde) .
Je voulais faire remarquer que ce problème Hafele -Keating peut se traiter de manière classique en prenant comme repère supposé fixe,les étoiles, à la façon effet Sagnac dans le gyrolaser, qui mesure le décalage entre un faisceau de lumière qui va dans le sens de la rotation versus dans le sens inverse !
Sauf erreur il me semble avoir compris que c' est un effet universel, et le décalage noté sur les horloges avion Est versus avion ouest serait le même que si à la place de l' avion on envoie un signal lumineux qui fait le tour de la Terre , l'un vers l' est,(sens de rotation de la Terre)l' autre vers l' ouest (sens inverse)! Et ce décalage de lumière se calcule de façon classique comme là :https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Sagnac et fait étonnant, si on le calcule de manière relativiste, on trouve que la vitesse moyenne de la lumière sur un aller + retour dans le gyrolaser, dans le référentiel tournant est ...c alors que la vitesse aller est différente de la vitesse retour toujours dans le référentiel tournant ! Je suis persuadé que les diagrammes de Minkowsky trouvent la même chose !
Sinon, tout le monde semble confirmer que la Relativité restreinte fonctionne donc dans un repère non inertiel ! Là je suis d' accord, c' est ce que dit Claude Spagnou spécialiste Sagnac sur Twitter , malheureusement il ne vient pas sur ce forum ! J 'ai échangé avec lui , et il m' a confirmé que dans le référentiel tournant du Sagnac, la vitesse moyenne de la lumière était c (j' ai les calculs), tout en notant un décalage entre la vitesse aller versus retour de la lumière toujours dans ce référentiel tournant non inertiel ! Le décalage étant la fonction même du dispositif qui repère donc une rotation de manière universelle et non relative , c' est bien le Sagnac/gyrolaser qui tourne et non l' Univers qui tourne autour de lui !
Ce que l' on peut noter c' est que dans notre Univers on ne connait pas beaucoup de référentiels qui ne tournent pas, tout tourne en fait , non ? Bien entendu, je sais que la rotation d' une planète autour du Soleil est considéré dans l'espace-temps comme une ligne droite ! Mais là il s' agit de rotation sur elle même de la Terre qui est une rotation objective et non "relative" !
Pour résumer, Einstein a inventé(sens noble) cette théorie de la Relativité Générale,dont on dit qu'elle décrit parfaitement un effet sans cause, mais actuellement on cherche toujours fébrilement les traces du Graviton, qui aurait aux dernières nouvelles une masse ...

Ma question pour le groupe serait :"Sauf erreur il me semble avoir compris que c' est(Hafele -Keating) un effet universel, et le décalage noté sur les horloges avion Est versus avion ouest serait le même que si à la place de l' avion on envoie un signal lumineux qui fait le tour de la Terre , l'un vers l' est,(sens de rotation de la Terre)l' autre vers l' ouest (sens inverse)!>>>Me trompe-je ?

[pm42]

Pour résumer, Einstein a inventé(sens noble) cette théorie de la Relativité Générale,dont on dit qu'elle décrit parfaitement un effet sans cause, mais actuellement on cherche toujours fébrilement les traces du Graviton, qui aurait aux dernières nouvelles une masse ...

Tu mélanges la Relativité Générale qui n'a pas besoin du graviton et le fait que certains systèmes de gravitation quantique, c'est à dire des théories non validées en on fait l'hypothèse.

[agitateur]

Je suis aussi toujours un peu marri de lire des choses comme "l'horloge ralentit de manière physique". Qu'est-ce que cela signifie, "de manière physique"? .

Quand je ne remonte plus une montre mécanique à remontage manuel, je t'assure qu'elle vit sa dernière heure d'apoplexie en ralentissant. Avant de s'arrêter ! Mais un massage cardiaque post mortem reste efficace, ça relance la bête comme au premier jour.

[ThM55]

Oui! La relativité restreinte fonctionne aussi dans un repère non inertiel avec des corps en rotation ou en coordonnées curvilignes quelconques. C'est juste un peu plus compliqué mathématiquement. L'effet Sagnac peut se déduire entièrement en relativité restreinte par le fait qu'il est impossible de synchroniser des horloges sur une ligne fermée dans un repère en rotation donc soumise à une accélération. Mais c'est autre chose. Dans l'expérience dont on parle ici on compare les indications des horloges à la fin du parcours pour constater qu'elles sont désynchronisées.

Une remarque: le diagramme que j'ai publié a volontairement un côté un peu "symbolique". En particulier je n'ai pas développé l'aspect spatial, j'ai indiqué trois coordonnées x,y,z sur un seul axe. On pourrait peut-être faire un dessin en 3 dimension dont deux d'espace. J'imagine aussi que l'avion qui va vers l'est arrivera avant l'autre, donc le dessin n'est pas tout à fait exact. Mais mon but n'était pas de donner les détails réels de l'expérience (on trouve cela dans la littérature sur le sujet), juste de montrer que si je me place dans un repère inertiel l'effet mesuré est de même nature que celle des jumeaux de Langevin, donc se résume au temps propre sur des trajectoires non extrémales.

Du reste, l'expérience de Hafele-Keating a perdu à notre époque quasi tout intérêt: les corrections relativistes sur les horloges sont devenues des questions d'ingénierie spatiale avec les systèmes de navigation par satellite. En 1971 il n'était pas courant d'avoir des horloges atomiques à bord de satellites (le GPS c'est vers 1980).

[triall]

Pardon, mon écran d' ordi m' a lâché ! Impossible de poster !


Bah l' horloge ralentit car l'horloge tourne de manière objective et rencontre "quelque chose" >>>>le vide quantique, l' espace temps ... C' est juste mon avis, et ça me semble une explication "physique " ! La RR , la RG dit-on sont des théories qui décrivent parfaitement quantitativement des phénomènes .... sans aucune cause ! La physique actuelle, il me semble cherche les causes ....

[pm42]

Le problème c'est que tu ne connais rien du tout à la physique.
Et que donc tu ignores les réponses et t'obstines à croire que "ton avis" exprimé avec 1 ou 2 phrases fausses à une valeur.

On est dans le Dunning-Kruger à fond.

[coussin]

Pardon, mon écran d' ordi m' a lâché ! Impossible de poster !


Bah l' horloge ralentit car l'horloge tourne de manière objective et rencontre "quelque chose" >>>>le vide quantique, l' espace temps ... C' est juste mon avis, et ça me semble une explication "physique " ! La RR , la RG dit-on sont des théories qui décrivent parfaitement quantitativement des phénomènes .... sans aucune cause ! La physique actuelle, il me semble cherche les causes ....

Les effets tirent donc leur origine dans la propagation dans l'espace-temps ?
Bah oui, ça s'appelle la Relativité Restreinte...
Quelle différence alors entre ce que vous dites et la RR ?