Document sur la relativité restreinte pour évaluation (approche hyperbolique)

[jlthirot]

Est-il possible de préciser un peu plus ce point ? Qu’est-il entendu exactement ?

m@ch3

Bonjour,
Je vais essayer.
On perçoit et on expérimente les "mouvements" (un objet en mouvement par rapport à un autre) chaque seconde. Cette faculté de discernement est très importante dans la vie physique.
Il est donc légitime de se demander “quelle est la cause de ces mouvements”. Cette interrogation est résumée par "le mouvement est comme rien". Mais comment "rien" peut produire une différence ?
Il s'avère qu'il est possible d’imaginer des objets en mouvement et de se rendre compte que l'on ignore pourquoi ils sont en mouvement et le restent.

Est-ce que la Relativité Restreinte peut répondre à cette question ?
Si oui, alors dans le cadre de la vulgarisation, il serait important de mettre en évidence ce phénomène des mouvements quotidiens car c'est un phénomène “connu” et proche de notre expérience personnelle.

Je n'ai jamais réussi à avoir une réponse claire (ou je ne l’ai pas comprise), hormis que je n'utilise pas les bons termes.
La page wikipedia me semble aller dans ce sens.
“Il (le principe de relativité) formalise un constat de Galilée selon lequel le mouvement rectiligne uniforme est « comme rien » pour l'observateur appartenant au référentiel mobile”
C’est même un principe ici. Comment passer du principe à l’explication ?
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[mach3]

"le mouvement (rectiligne uniforme) est comme rien" doit être compris comme le fait qu'en considérant deux objets ayant deux mouvements rectilignes uniformes différents il est impossible de dire lequel "bouge le plus". C'est une négation de l'espace absolu, au mieux au niveau opérationnel (impossible de connaitre la vitesse d'un mouvement rectiligne uniforme par rapport à l'espace absolu), au pire au niveau ontologique (il n'existe pas d'espace absolu). On peut ainsi prétendre que l'un ou l'autre est immobile (=sans mouvement) sans que cela ne pose de difficulté (du moment qu'on ne considère comme immobile que l'un des deux à la fois bien entendu). L'immobilité n'est donc qu'un mouvement rectiligne uniforme comme les autres et tout mouvement rectiligne uniforme peut être considéré comme l'immobilité. On parle donc de mouvement relatif d'un objet par rapport à d'autres qu'on a momentanément et par commodité décrétés immobiles (une immobilité relative donc, à noter qu'à partir d'ici, immobilité dans mon texte est à comprendre comme immobilité relative).

Schématiquement et pour reprendre l'exemple "historique", enfermé dans la cale d'un bateau sur une mer calme avec une vitesse constante (pouvant être nulle) par rapport à la côte aucune expérience ne permet de connaitre cette vitesse (en vrai, avec des instruments de mesures très précis et des connaissances précises, on pourrait probablement connaitre cette vitesse, car un bateau en mouvement à vitesse constante (possiblement nulle) par rapport à la côte n'est pas en mouvement rectiligne uniforme, à cause de la rotondité et de la rotation de la Terre, des bons gyroscopes et des bons gyromètres ne s'y tromperont pas).

Partant de là, se demander qu'elle est la cause d'un mouvement rectiligne uniforme est la même chose que se demander quelle est la cause de l'immobilité. En fait c'est ce que formalise la première loi de Newton : en l'absence de forces extérieures (ou dans le cas où elles se compenseraient parfaitement), un objet est en mouvement rectiligne uniforme (ce qui inclut l'immobilité) maintenant parce qu'il l'était dans le passé, ainsi que la seconde : le changement du mouvement rectiligne uniforme (incluant le passage de l'immobilité au mouvement et vice-versa) est dû au forces qui s'exercent sur lui.

Je ne sais pas si cela est suffisant.

m@ch3

[jlthirot]

Merci Mach3,

Je comprends l'impossibilité de distinguer un mouvement par rapport à l'autre.
"se demander qu'elle est la cause d'un mouvement rectiligne uniforme est la même chose que se demander quelle est la cause de l'immobilité"
Toutefois, je pense qu'il est légitime de constater des "vitesses" différentes et de se faire la réflexion de se demander quelle en est la cause.

Je n'avais pas conscience que ce constat est le principe de relativité. Donc la théorie ne peut pas l'expliquer. Il faudrait le retirer des principes pour lui donner une explication.
Est-ce juste ?

[jlthirot]

Ca me semble plus claire.
Est-ce possible de résumer ainsi ?
On a un point, on invente le temps, on a deux points, on invente l'espace, on a le mouvement, on invente l'espace temps.

Les principes (mêmes lois (mouvement comme rien) + vitesse de la lumière (ou homogénéité)) amènent à la construction de l'espace temps relativiste.
Une fois cet espace construit, alors les principes sont "expliqués" ou plutôt vrais. C'est pour ça que je trouvais que le mouvement n'était pas une anomalie dans ce cadre.

Je constate qu'un rappel sur ce qu'est une loi, les mesures et le cadre est plus qu'utile.
v=dx/dt

La loi c'est ..
v c'est ..
x et t sont ..

[ThM55]

Chercher la cause du mouvement rectiligne uniforme est une idée totalement aristotélicienne. Réfuté par Galilée (il faut lire son texte décrivant la physique à bord d'un bateau qui dérive).

C'est toujours une bonne idée de proposer un exposé pédagogique en physique. Mais en ce qui concerne la relativité restreinte, qui date tout de même de plus de 120 ans, il me semble difficile d'améliorer nettement ce qui a déjà été fait. Quand j'étais très jeune (< 18 ans) je suis tombé dans la bibliothèque universitaire sur le livre Spacetime Physics d'Edwin Taylor et John Archibald Wheeler. Il m'a fait comprendre cette théorie qui n'était pour moi à l'époque qu'une source de confusion et je n'ai jamais trouvé d'exposé plus pédagogique depuis. Il est épuisé mais son auteur Taylor l'a mis à jour et l'a généreusement mis en ligne pour téléchargement gratuit sous la Common Creative Licence (ce qui veut dire que vous pouvez en faire ce que vous voulez: reproduire, distribuer, adapter, traduire etc à condition de maintenir cette licence). J'en recommande toujours la lecture.

Voici le lien: https://www.eftaylor.com/spacetimephysics/

[Lansberg]

J'ai ce livre depuis longtemps, dans sa version française (A la découverte de l'espace temps et de la physique relativiste), et il faut reconnaître qu'il est très clair.

[jlthirot]

Chercher la cause du mouvement rectiligne uniforme est une idée totalement aristotélicienne. Réfuté par Galilée (il faut lire son texte décrivant la physique à bord d'un bateau qui dérive).

C'est toujours une bonne idée de proposer un exposé pédagogique en physique. Mais en ce qui concerne la relativité restreinte, qui date tout de même de plus de 120 ans, il me semble difficile d'améliorer nettement ce qui a déjà été fait. Quand j'étais très jeune (< 18 ans) je suis tombé dans la bibliothèque universitaire sur le livre Spacetime Physics d'Edwin Taylor et John Archibald Wheeler. Il m'a fait comprendre cette théorie qui n'était pour moi à l'époque qu'une source de confusion et je n'ai jamais trouvé d'exposé plus pédagogique depuis. Il est épuisé mais son auteur Taylor l'a mis à jour et l'a généreusement mis en ligne pour téléchargement gratuit sous la Common Creative Licence (ce qui veut dire que vous pouvez en faire ce que vous voulez: reproduire, distribuer, adapter, traduire etc à condition de maintenir cette licence). J'en recommande toujours la lecture.

Voici le lien: https://www.eftaylor.com/spacetimephysics/

"Spacetime grips mass, telling it how to move: " Il me semble que c'est à ça que je pense. La mise en place du nouveau cadre "explique" ou "induit" de facto que l'on peut observer des mouvements rectilignes uniformes "différents", je peux distinguer et justifier un mouvement A et un mouvement B en plus de mon propre mouvement.
Après la lecture du bateau qui dérive, il me semble que vous (les physiciens) observez surtout que l'on ne peut pas distinguer les deux mouvements. Je m'attachait surtout à observer qu'il y'a deux deux mouvements que l'on ne pouvait pas distinguer.
Je fais l'analogie suivante, si je ne connaissais pas la dimension x (le cadre), un point en x1 et un autre en x2 me semblerait impossible à "justifier".

[ThM55]

"Spacetime grips mass, telling it how to move: " Il me semble que c'est à ça que je pense. La mise en place du nouveau cadre "explique" ou "induit" de facto que l'on peut observer des mouvements rectilignes uniformes "différents", je peux distinguer et justifier un mouvement A et un mouvement B en plus de mon propre mouvement.
Après la lecture du bateau qui dérive, il me semble que vous (les physiciens) observez surtout que l'on ne peut pas distinguer les deux mouvements. Je m'attachait surtout à observer qu'il y'a deux deux mouvements que l'on ne pouvait pas distinguer.
Je fais l'analogie suivante, si je ne connaissais pas la dimension x (le cadre), un point en x1 et un autre en x2 me semblerait impossible à "justifier".

On ne distingue pas les deux mouvements parce que c'est essentiel de remarquer que les lois physiques sont les mêmes dans les deux référentiels. Galilée l'explique clairement au moyen d'une expérience de chute des corps. C'est une loi physique qui a une portée profonde et étendue. Par exemple elle permet (dans sa version einsteinienne) d'expliquer la cinématique des réactions impliquant des particules nucléaires et subnucléaires. En revanche vouloir "expliquer" ou "justifier" un mouvement uniforme ne présente plus d'intérêt si on a admis le principe de relativité. C'est une question reléguée dans les écrits d'Aristote. On ne doit plus expliquer que les accélérations.

[stefjm]

En revanche vouloir "expliquer" ou "justifier" un mouvement uniforme ne présente plus d'intérêt si on a admis le principe de relativité. C'est une question reléguée dans les écrits d'Aristote.

Ce qui se relègue dans une constante d'intégration arbitraire sur la position en math.

On ne doit plus expliquer que les accélérations.

Dont certaines sont relatives (cinématique, coordonnée) et d'autres absolues (dynamique).
Et ici aussi une constante arbitraire (mais avec des conditions) sur la vitesse.

[jlthirot]

Merci ThM55,
Je comprends derrière cette phrase une explication du mouvement "how to move". Est-ce que il faut la comprendre différemment ?
Spacetime grips mass, telling it how to move