Bonjour,
Comment expliquer que la vitesse de la lumière est constante quelle que soit la vitesse de celui qui fait la mesure, alors qu'ordinairement la vitesse s'ajoute ou se soustrait selon le sens et la vitesse du mesureur par rapport à la vitesse de l'objet mesuré ?
Dernière modification par seong ; 03/08/2024 à 22h47.
Bonjour
c'est défini ainsi
Pour réfléchir à la question de la vitesse de la lumière il faut d’abord comprendre c’est quoi la lumière ?.
La lumière c’est des photons.
C’est quoi les photons ?
Ca devient compliqué et c’est quantique. Les cours sont lourds et demande un bagage aussi lourds
Salut ,
Un bon début de vulgarisation , au lieu de bronzer idiot sur la plage !!! :
https://www.superprof.fr/ressources/...ique%20moderne.
Celui qui accroît son savoir , accroît sa souffrance . L'Ecclésiaste 1-18
Intéressant mais ça ne répond pas à ma question.Envoyé par XK150
J'ai trouvé cette vulgarisation d'Étienne Klein répondant à ma question même si le concept reste assez difficile :
https://m.youtube.com/watch?v=_NvSvo...JpYW50ZQ%3D%3D
Avez vous etudié ces cours ?
Re : Vitesse de la lumière
Ce que j'ai compris du concept dit par Étienne Klein :
En absolu dans l’espace-temps, tous se deplace à la meme vitesse en espace+temps.
La celerité se deplace totalement en distance & zero en temps = 300000 km/s.
Quand nous restons immobile à 0km/h nous nous deplacons au maximum dans le temps.
Quand nous nous deplacons à 1000km/h dans l'espace nous nous deplacons moins vite dans le temps.
On pourrait se contenter de répondre que “c’est comme ça”, car cela résulte d’un fait qui n’est pas autrement explicable par un mécanisme plus profond. Cependant, je pense qu’en exposant le fondement à l’aide de l’invariant de Lorentz et de la notion de quadrivitesse, on peut éclairer l’intuition que l’on peut en avoir.
Considérons deux événements de l’espace-temps, séparés par une distance spatiale dr (un vecteur à trois dimensions) et une distance temporelle dt (un scalaire, c’est-à-dire un vecteur à une dimension).
Le fait fondamental qu’il faut admettre, c’est que chaque élément de la métrique pris séparément dépend de l’observateur qui le mesure. Deux observateurs immobiles l’un par rapport à l’autre mesureront la même chose, mais autrement, ils n’obtiendront pas les mêmes mesures de dr et dt. Cependant, il existe une quantité invariante ds lorsque l’on combine les deux par cette relation quadratique :
ds² = c²dt² – dr²
De manière totalement équivalente, on peut affubler la coordonnée temporelle d’un signe – et la coordonnée spatiale d’un signe +, c’est purement conventionnel.
C’est le fait que ds soit une grandeur commune à tous les observateurs mesurant le même événement qui fonde la notion moderne d’espace-temps : les deux grandeurs sont liées par cet invariant, qui fait intervenir une constante fondamentale ayant la dimension d’une vitesse, c. Cette constante, on le voit, n’a fondamentalement rien à voir avec la lumière spécifiquement. Certes, historiquement, sa constance a été établie par Maxwell quand il a unifié l'éléctromagnétisme, et ça a joué un grand rôle dans l'édification de la théorie de la Relativité, mais fondamentalement il est important de bien séparer les deux. Il faut plutôt voir c comme le trait d’union de l’espace-temps.
Il faut prendre l’invariant de Lorentz comme un donné fondamental, et ensuite, toute la Relativité restreinte s’en déduit formellement.
Quand un observateur mesure son propre déplacement spatial dans l’espace-temps, par définition dr = 0 (on ne se déplace pas spatialement par rapport à soi-même), ne reste que le déplacement temporel, de sorte que :
ds = cdt = cdτ
On définit ainsi le temps propre noté τ, qui n’est rien d’autre que la durée que chacun mesure à sa montre. On voit ainsi que le déplacement dans l’espace-temps est égal au temps propre du sujet observé, à un facteur c près.
La notion de “vitesse dans l’espace-temps” est un peu délicate, car la notion même de vitesse est définie au départ par le ratio dr/dt. Or dt fait maintenant partie du “vecteur déplacement”. On peut toutefois définir un concept utile de quadrivitesse qui est le rapport non pas de dr/dt (qui définit la vitesse spatiale), mais de ds/dτ.
Et d’après ce qui précède, on voit tout de suite que la norme de cette quadrivitesse est unique et égale à c.
Autrement dit, c n’est pas la vitesse spécifiquement de la lumière, et elle n’est pas réservée à elle seule. C’est la norme universelle de la quadrivitesse dans l’espace-temps.
La vitesse de la lumière n’est pas une grandeur qui trône sur des sommets inatteignables et nargue notre technologie depuis là-haut, c’est le lot commun et notre état permanent, qui se traduit par le fait que nous nous dirigeons inexorablement vers le futur.
Dernière modification par Gilgamesh ; 08/08/2024 à 16h14.
Parcours Etranges
Merci.
Est ce que l'équation de Lorenzt peut expliquer cette explication conceptuelle :
Ce que j'ai compris du concept dit par Étienne Klein pour expliquer la constance de la célérité quelle que soit la vitesse du mesureur et de la source lumineuse :
En absolu dans l’espace-temps, tous se deplace à la meme vitesse en espace+temps.
La celerité se deplace au maximum en distance & zero en temps.
Quand nous sommes immobile à 0km/h nous nous deplacons au maximum dans le temps.
Quand nous nous deplacons à 100km/h dans l'espace nous nous deplacons l'équivalent de 100km/h moins vite dans le temps.
Dernière modification par seong ; 04/08/2024 à 21h56.
Oui, c'est un peu l'idée. Dans le diagramme ci-dessous on a la quadrivitesse u de norme unique avec une composante spatiale ux et une composante temporelle ut et la vitesse spatiale v c'est l'angle ux/ut que fait le vecteur u avec la verticale.
source
Dernière modification par Gilgamesh ; 04/08/2024 à 22h27.
Parcours Etranges
Alors il y a peut-être de meilleures références que E.Klein, je n'ai rien contre lui, et même si il a des casseroles, c'est un vulgarisateur "attractif", donc si il peut donner vocation à certains, c'est très bien, cependant dire que si on reste immobile on se déplace au maximum dans le temps....c'est vraiment dommage de lire des trucs comme ça, niveau pédagogique c'est vraiment pas terrible, en gros en ce qui concerne la coordonnée temporelle mesurée en mètre (puisque homogénéisation des dimensions en espace-temps 4D), cette spatialisation du temps nécessaire à l'établissement d'une métrique étant un artifice mathématique faut s'en méfier et ne pas lui donner de sens physique au sens que c'est "du temps". Ca demanderait une explication plus complète et rigoureuse, mais là je n'ai pas le temps.
Il vous manque combien de mètres ?
Suffisamment pour ne pas pouvoir aujourd'hui. Cependant, sur le fond, c'est faux, et c'est donner un sens au mot vitesse ("dans le temps") qui n'est pas la définition utilisée en physique, qui est bien précise, donc c'est donner un sens qui amène à confusion, c'est dommage.
Je plussoie très fortement, ayant toujours critiqué cette approche, voir ici par exemple (à lire intégralement) : https://forums.futura-sciences.com/p...e-lumiere.htmlAlors il y a peut-être de meilleures références que E.Klein, je n'ai rien contre lui, et même si il a des casseroles, c'est un vulgarisateur "attractif", donc si il peut donner vocation à certains, c'est très bien, cependant dire que si on reste immobile on se déplace au maximum dans le temps....c'est vraiment dommage de lire des trucs comme ça, niveau pédagogique c'est vraiment pas terrible, en gros en ce qui concerne la coordonnée temporelle mesurée en mètre (puisque homogénéisation des dimensions en espace-temps 4D), cette spatialisation du temps nécessaire à l'établissement d'une métrique étant un artifice mathématique faut s'en méfier et ne pas lui donner de sens physique au sens que c'est "du temps". Ca demanderait une explication plus complète et rigoureuse, mais là je n'ai pas le temps
Pour répondre à la question initiale, il faut se demander comment on doit procéder pour mesurer la vitesse de la lumière. Il faut mesurer le temps qu'elle met pour parcourir une distance donnée, ce qui nécessite :
-de connaitre parfaitement la distance considérée (par exemple on prend un mètre étalon)
-de disposer de deux horloges parfaitement synchronisées et immobiles aux deux extrémités de cette distance
Ensuite on regarde l'heure de départ sur la première horloge, l'heure d'arrivée sur la deuxième, on en déduit la durée, on divise la distance avec et c'est plié.
Le problème est que les horloges ne mesurent pas le temps absolu (quand bien même il existerait), mais leurs temps propres. Deux horloges en mouvement relatif ne restent pas synchronisées (et je ne développe pas ici toute la problématique liée à la synchronisation des deux horloges présentes à chaque bout de la distance parcourue...), et il y a comme une conspiration qui fait que quelque soit le mouvement relatif de deux expérimentateurs, s'ils effectuent une mesure de la vitesse de la lumière suivant le même protocole, ils trouveront exactement la même valeur. Ce qui a conduit d'ailleurs à supprimer le mètre étalon et à fixer la vitesse de la lumière à 299792458 m/s, les distances étant maintenant mesurées par le temps mis par la lumière pour les parcourir.
Pourquoi les horloges ne mesurent pas le temps absolu ?
Deux voies peuvent être explorées.
Une voie purement "géométrique", qui voit l'espace-temps comme un ensemble d'évènements reliés causalement dans lequel il n'existe pas de temps absolu. Les durées propres que mesurent les horloges sont alors simplement les "longueurs" de leurs lignes d'univers dans cet espace-temps. Tout comme il y a plusieurs lignes de longueurs différentes qui joignent les deux mêmes points en géométrie euclidienne, il y a plusieurs lignes d'univers de durées différentes qui joignent les deux mêmes évènements en géométrie dite de Minkowski, la géométrie de l'espace-temps. Cette géométrie s'avère très efficace pour les prédictions. Certains vont jusqu'à considérer que cet ensemble d'évènement n'est pas qu'un modèle mais existe réellement sous la forme d'un univers-bloc, avec passé, présent et futurs "existant simultanément" et que le temps qui passe n'est qu'une illusion, ce qui vaut à cette géométrie quelques détracteurs minoritaires. On n'est néanmoins pas obligé de souscrire à l'univers-bloc pour utiliser cette géométrie.
Une voie plus mécaniste, qui considère que l'espace serait rempli d'un milieu impalpable appelé éther, support des ondes électromagnétique, qui ralentirait les horloges quand elles sont en mouvement par rapport à lui, les empêchant de mesurer le temps absolu et qui engendrerait de plus une contraction des objets dans la direction de leur mouvement par rapport à lui. La vitesse de la lumière s'additionnerait bien avec les autres vitesses, elle dépendrait notamment du sens dans lequel on la mesure si on est mouvement par rapport à l'éther, mais l'impact de l'éther sur les instruments mesurant les longueurs et les durées nous empêcherait de mesurer correctement cette vitesse, menant invariablement à la même valeur peu importe le mouvement par rapport à l'éther. Le problème étant que par définition, l'état de mouvement de ce milieu n'est pas connaissable (les résultats des calculs seront indépendant de cet état de mouvement) : le ralentissement des horloges et la contraction "conspirent" de concert pour empêcher cette mesure. Cette 2e voie, dite interprétation de Lorentz, est généralement considérée comme une complication inutile et inféconde, elle est rejetée par la plupart des scientifiques, ce qui ne signifie pas qu'il n'existe ni éther ni temps absolu mais qu'on n'a pas besoin de ces concepts pour prédire correctement ce que l'on observe.
m@ch3
Dernière modification par mach3 ; 05/08/2024 à 14h38.
Never feed the troll after midnight!
Pourtant le concepte presenté est conforme à la théorie d'Einstein :
- plus on se déplace vite, plus le temps ralentit et plus la matiere de celui qui se déplace se contracte
- la vitesse maximale absolue est la vitesse de la lumière qui n'a pas de masse (et par conséquent le temps ne s'écoule pas pour la lumière)
Dernière modification par seong ; 05/08/2024 à 18h16.
De quel temps parlez vous? et de quelle distance (IE à partir de quel référentiel? faut pas les mélanger sinon on arrive à à n'importe quoi, de plus c'est la distance qui se contracte pas la "matière"...). et en plus, ce n'est pas faire du mal aux mouches, mais avant de poser les maths qui sont sans appel, quand on utilise des mots il vaut mieux les cadrer, le temps ne ralentit pas...jamais...que ce soit le temps propre (durée propre) ou le temps coordonnées (durée coordonnée).
C'est la structure de l'espace-temps tel que modélisé qui "impose" une vitesse maximale à l'échange d'informations (c'est ce que représente le c c'est une constante de la structure de l'espace-temps), et toutes particules n'ayant pas de masse vont à c et on ne peut construire un référentiel où le photon y serait immobile (ce qui est le propre d'un référentiel, on y est sans mouvement) donc dire que le temps ne s'écoule pas pour un photon est un non sens, puisqu'il n'est jamais immobile, pas de possibilité de construire un référentiel, donc y définir des durées propres.la vitesse maximale absolue est la vitesse de la lumière qui n'a pas de masse (et par conséquent le temps ne s'écoule pas pour la lumière)
Il ne faut pas confondre ce que nous dit la théorie, et l'interprétation que l'on peut en faire "vu de loin" c'est à dire de ce que l'on croit comprendre en tant que personne intéressée mais n'ayant pas étudié le sujet.
Dernière modification par Avatar10 ; 05/08/2024 à 20h26.
PS: Ce que je dis n'est pas pour vous rabrouer, bien au contraire, j'espère que cela piquera votre curiosité et que les réponses faites ici (et pas que par ma pomme) vous donneront envie de passer le cap et mettre les mains dans le cambouis, les maths n'y sont pas difficile, niveau lycée..donc n'hésitez pas
Dire que le temps ne s'écoule pas pour la lumière ne signifie pas que le photon ne bouge pas puisqu'il se deplace dans l'espace mais il ne 'vieillirait' pas ...
Si puisque pour dire cela il faut définir un référentiel avec lequel on pourrait parler de temps propre du photon, et donc un référentiel où le photon serait sans mouvement ( ce qui est incompatible avec le fait qu'il est de genre lumière, vecteur tangent de la "trajectoire" de norme nulle: https://fr.wikipedia.org/wiki/Genre_(relativit%C3%A9)).
Un référentiel est un outil qui permet de pouvoir faire des mesures de distance, de temps, ect. Cet outil impose par définition, que l'objet étudié n'est aucun mouvement "dans" ce référentiel, une fois cela admis, et il faut l'admettre par définition, on ne peut pas dire que le photon ne vieillirait pas puisque il est impossible de construire un référentiel et donc faire des mesures qui permettrait de parler du temps du photon.
Une impression en passant, il faut faire attention à l'argument d'autorité, ce n'est pas parce que E.Klein dit un truc que c'est obligatoirement correct...et c'est valable pour tout ce que vous pouvez lire, après c'est à vous de recouper différentes sources sérieuses (des cours par ex) et pour votre cas c'est très facile à trouver. Je vais arrêter là, car on tourne en rond du fait que vous pensez comprendre, et répétez à l'envie un truc faux (mais si c'est E.Klein qui l'a dit hein...), peut-être que poser des questions sur ce que vous ne comprenez pas des réponses données serait une attitude plus adaptée à mon sens, mais ce n'est pas ce que vous faites, donc ça ne sert à rien de continuer.
Bon courage.
Dernière modification par Avatar10 ; 06/08/2024 à 10h37.
Il a l'air conforme, on peut bricoler des équations pour que ça colle (voir le fil que j'ai cité, qu'il faut bien lire en entier, et éventuellement les fils qui y sont cités), ça n'en est pas moins une source de "misconception" pour l'apprenant (et la phrase "plus on se déplace vite, plus le temps ralentit et plus la matiere de celui qui se déplace se contracte" pourrait témoigner d'une telle "misconception"). Pour quelqu'un qui veut juste l'impression d'avoir compris et ne souhaite pas aller plus loin, ça ira, mais pour quelqu'un qui veut étudier plus en détail, ce sera un boulet à son pied (je parle en connaissance de cause).
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Pourtant vous utilisez sûrement un référentiel à 4 dimensions : dans ce référentiel on peut voir qu'un objet peut ne pas se déplacer dans l'axe du temps tout en pouvant se déplacer dans les axes spatiaux.
D'autre part je n'ai jamais écrit que c'est parce que c Klein a dit ceci ou cela que c surement vrai.
D'autant plus que ce concept presenté par Klein n'est sûrement pas inventé par lui.
Relire les explicatiopns données plus haut.
Je donnais mon impression.D'autre part je n'ai jamais écrit que c'est parce que c Klein a dit ceci ou cela que c surement vrai.
Cela n'a aucun sens.
Déjà un objet ne se déplace pas dans les 4 dimensions. Prenons un objet ponctuel pour simplifier. Soit on considère que c'est un point (0D) dans l'espace (3D), dont la position varie en fonction du temps, la variation de la position par rapport au temps étant sa vitesse permettant de parler de déplacement du point dans l'espace, soit on considère que c'est une ligne (1D) de l'espace-temps (4D) et alors il n'y a aucune notion de déplacement (on considère l'ensemble des positions qu'il a occupé et occupera à toutes les époques simultanément).
Ensuite quand on suit cette ligne, la coordonnée temporelle (ce que permet de repérer un "axe du temps") évolue forcément, indépendamment de comment le temps mesuré par l'objet évolue.
Quand on parle de référentiel, on parle d'une famille de lignes de l'espace-temps qui représente les objets immobiles par rapport à ce référentiel et d'une famille d'hyperplans qui représente les dates de ce référentiel. La famille de lignes défini l'espace 3D, chacune étant une position dans cet espace 3D. La famille d'hyperplan défini le temps, chacun étant une date. Les axes spatiaux du référentiel permettent de se repérer dans l'espace 3D et l'axe du temps référentiel permet de se repérer dans les dates (*). En aucun cas la ligne correspondant à un objet ne peut rester à une date fixe et ne pas progresser le long de l'axe du temps du référentiel, même si l'objet est un photon.
L'axe du temps dont il est question dans la phrase citée n'est pas celui du référentiel R1 dans lequel on étudie l'objet en mouvement, mais celui du référentiel R2 dans lequel l'objet est immobile. Et en parlant de déplacement de l'objet dans l'axe du temps ou dans les axes spatiaux, il est sous-entendu en fait le rythme auquel le temps de R2 passe par rapport au temps de R1 et le rythme auquel la position dans R1 change par rapport au temps de R1. C'est une mixture assez sale et hors des cas simples (un seul objet étudié dans un seul référentiel) raisonner sur cette base ne mènera qu'à une bouillie infâme.
Il vaut mieux raisonner à l'inverse sur le(s) rythme(s) du temps de R1 par rapport au(x) temps propre(s) de(s) l'objet(s) et sur le(s) rythme(s) au(x)quel(s) la(les) position(s) dans R1 change(nt) par rapport au(x) temps propre(s) de(s) l'objet(s). Cette façon de faire semble réservée aux objets de masses non nulles qui ont un temps propre, mais elle peut s'adapter à un objet de masse nulle en utilisant un paramètre arbitraire en lieu et place du temps propre qui n'est pas définit dans leur cas.
m@ch3
* : j'attire l'attention sur le fait qu'il vaut mieux dans ce domaine bien vite oublier la notion d'axe (mis à part dans les graphiques qui servent à représenter) au profit de celle de champ scalaire ou de coordonnée pour éviter de grosses difficultés de compréhension dans les cas nombreux où ces deux notions ne se confondent pas comme on a l'habitude qu'elles le fassent (sans qu'on le sache!!) en géométrie euclidienne avec des coordonnées cartésiennes.
Never feed the troll after midnight!
Faut aller jeter un coup d'oeil aux archives des discussions du sieur en question
C'est assez édifiant !
A+
Dernière modification par f6bes ; 06/08/2024 à 15h41.
Bonjour,
J'ai beau retourner cette notion dans tous les sens qui me sont accessibles, je n'arrive pas à entrevoir comment des époques (différentes ou successives) peuvent être simultanées (identiques).
C'est peut-être mal dit. J'y réfléchis, je trouverais peut-être une formulation plus claire.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Dans la formulation usuelle de la relativité restreinte, on ne l'explique pas. C'est un postulat. Vu comme cela, on pourrait penser que la physique est plutôt dogmatique, mais ce serait une erreur car on doit évidemment confronter les conséquences à l'expérience.
En fait il y a quelque chose d'un peu plus profond derrière ce postulat: bien qu'Einstein dans son article de 1905 ne l'ait pas exprimé de cette manière, ce qu'il voulait faire c'est trouver les changements de coordonnées dues à un mouvement uniforme qui laissent invariantes toutes les lois physiques, et pas seulement pour la mécanique, mais aussi les équations de Maxwell. Si les équations de Maxwell sont laissées invariantes, alors la vitesse de la lumière doit aussi être indépendante de l'observateur et il se fait que cette conséquence est presque suffisante pour déterminer les transformations de Lorentz. C'est donc un postulat de symétrie, d'invariance avant tout. Je trouve cette manière de voir plus satisfaisante surtout en vue des autres principes d'invariance de la physique.
(j'ai écrit "presque suffisante" parce que ce seul postulat conduit à des transformations un peu plus générales qu'on appelle les transformations conformes, sous lesquelles les équations de Maxwell sont invariantes aussi, mais qui ne permettent alors pas d'avoir des particules de masse non nulle).
