Qu'est-ce que c'est ?

['Bruno]

La relativité en quelques mots ? Et pourquoi pas la cosmologie en une seule phrase ?

[salviati]

La cosmologie en une seule phrase, on peut y arriver :

"L'étude de l'univers en temps qu'objet physique, de son histoire, de son évolution".

 

Le problème est que les fondements de la cosmologie, eux, ne peuvent pas être décrit en une seule phrase. Et encore, dire "l'univers comme objet physique" impose d'écrire plusieurs bouquins (d'ailleurs, il y en a plein) pour expliquer ce que cela veut dire !!

Modifié 16 septembre 2012 par salviati

['Bruno]

Attention, Tupac ne parlait pas de définir la relativité, mais de l'expliquer.

 

Là tu as juste défini la cosmologie en une seule phrase. Maintenant, s'il faut l'expliquer...

[Tupac.Shakur]

repasse moi le site Salviati stp car je le trouve pas

[salviati]

Attention' date=' Tupac ne parlait pas de [i']définir[/i] la relativité, mais de l'expliquer.

 

Là tu as juste défini la cosmologie en une seule phrase. Maintenant, s'il faut l'expliquer...

 

Ah, ouais, du coup, je démissionne

 

repasse moi le site Salviati stp car je le trouve pas

 

Relativité :

http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-relativite.htm

Physique quantique :

http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-quantique.htm

Cosmologie :

http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-cosmologie.htm

 

tu peux naviguer sur tout ce site, c'est assez complet, très intéressant et très bien fait.

Cependant certaines pages sont à compléter par le livre de l'auteur...

Modifié 16 septembre 2012 par salviati

['Bruno]

Je vais quand même essayer d'expliquer la relativité...

 

D'abord, il y a le principe de relativité de Galilée : le mouvement uniforme n'est pas distingable du repos. C'est pourquoi lorsqu'on parle de mouvement, c'est toujours un mouvement par rapport à quelque chose. Mais il n'existe pas de repère absolu par rapport auquel on pourrait définir des mouvement tout court et un repos tout court.

 

Je suis dans un train en mouvement uniforme et je lance une pièce verticalement. Question : pile ou face ? Heu, non... Question : tombera-t-elle dans ma main, ou bien loin derrière moi vu qu'entre temps le train a avancé ? Dans ma main. Tous les phénomènes se produisant dans le train se produisent rigoureusement comme s'il était au repos. D'ailleurs il est au repos - par rapport à lui même (je passe sur la subtilité que le train a le droit d'être pris pour référentiel et qu'on parle de référentiel galiléen).

 

Tout ça signifie que si je suis dans un train en mouvement uniforme et que les volets sont fermés, je n'ai strictement aucun moyen de savoir s'il est arrêté en gare ou s'il file à travers la campagne. Strictement aucun.

 

Maintenant, imaginon que le train soit un TTTTTGV : il fait du 300.000 km/s, la vitesse de la lumière (mais je ne le sais pas, les volets sont fermés). Je suis assis dans le sens de la marche. Je sors un miroir pour me recoiffer. Est-ce que je me vois dedans ? Les photons qui quittent mon visage à 300.000 km/s (la vitesse de la lumière) sont-ils en permanence rattrapés par le train qui avance à la même vitesse ? Non : d'après le prinicpe de relativité, c'est impossible, puisqu'alors je ne me verrais pas dans le miroir, donc je saurais que le train file en rase campagne, ce qui viole le principe de relativité. Donc les photons quittent mon visage à 300.000 km/s par rapport à moi, atteignent le miroir, puis rebondissent et atteignent mes yeux, comme lorsque le train est arrêté en gare.

 

Rien de surprenant : c'est la même chose lorsque je lance une balle vers l'avant : elle va vraiment vers l'avant, elle n'est pas rattrapée par le train. Et ce pour la même raison que la pièce lancée verticalement (pile ou face, voir plus haut) retombe dans ma main, pas derrière moi sous prétexte que le train a avancé.

 

Mais ça pose un problème : si la lumière fait 300.000 km/s par rapport à mon visage, et puisque celui-ci avance à 300.000 km/s par rapport à la vache qui regarde le train passer, ça signifie que la lumière fait 600.000 km/s par rappot à la vache. C'est un problème car l'expérience de Michelson et Morley a montré que la lumière fait toujours 300.000 km/s, quel que soit l'observateur. La vache doit voir la lumière avancer à 300.000 km/s par rapport à elle.

 

Ben oui, mais dans ce cas, puisque le train avance aussi à cette vitesse, c'est qu'il rattrape la lumière de mon visage et je ne peux pas me voir dans le miroir, et ça viole Galilée...

 

Que faire ?

- soit Michelson et Morley ont tort ;

- soit Galilée a tort.

 

Il faut refaire l'expérience de Michelson et Morley, vérifier les mesures, revoir les calculs, etc. On le refait. Non, ils ont raison.

 

Donc il faut abandonner le principe de relativité de Galilée. Oui mais toute la physique classique en dépend : la théorie de Newton repose sur ce principe, et une part très importante de la physique repose sur Newton. Contester le principe de Galilée, c'est faire s'écrouler presque toute la physique. Pourtant, elle marche...

 

C'est Einstein qui a trouvé la réponse. Il y avait une erreur (subtile) dans la logique de ce raisonnement : on croit qu'accepter le principe de Galilée oblige à rejeter Michelson et Morley, et qu'accepter Mochelson et Morley oblige à rejeter Galilée. Non, la conclusion de tout ce raisonnement est en réalité le suivant : Galilée et Michelson & Morley ayant raison tous les deux, cela prouve que 300.000 kms/ + 300.000 km/s n'est pas égal à 600.000 km/s mais à 300.000 km/s. On ne peut pas additionner des vitesses en additionnant leurs valeurs numériques. Or pour qu'un telle chose soit possible, sachant qu'une vitesse est le rapport entre une longueur et une durée, c'est que forcément, obligatoirement, nécessairement, les longueurs et les durées dépendent de l'observateur : elles ne sont pas absolues mais relatives.

 

Einstein a ensuite calculé les lois d'addition des vitesses, des longueurs, etc. permettant de sauvegarder à la fois Galilée et Michelson & Morley, et a obtenu des formules du genre :

(1) t' = t x racine_carrée(1 - v²/c²)

(2) w = (u + v) / (1 + u.v/c²)

 

Dans la formule (1), un observateur A se déplace à la vitesse v par rapport à l'observateur B ; t est la durée mesurée par A, t' celle mesurée par B (ou le contraire, mais je n'ai pas envie de vérifier, ce qui compte est de constater qu'elles diffèrent).

 

La formule (2) correspond à l'exemple précédent. Le train se déplace à la vitesse u par rapport à la vache ; moi passager, je lance un projectile à la vitesse v par rapport au train ; ce projectile avance à la vitesse w (et non pas u + v) par rapport à la vache. Si v = c, on découvre que w = c aussi, comme prévu par Michelson et Morley.

 

Einstein a tiré toutes les conséquences de la relativité du temps et de l'espace (comme on dit maintenant) en ré-écrivant les anciennes formules (qui restent valable en tant qu'excellentes approximations pour des vitesses faibles par rapport à la lumière). C'est ainsi qu'il a obtenu, par exemple, la formule E=mc².

 

Tout ça n'est pas bien compliqué, il fallait juste y penser (que le temps et l'espace pouvaient être relatifs). Ça donne la théorie de la relativité restreinte. Mais on n'a pas encore pris en compte la théorie de la gravitation. C'est l'étape suivante : modifier la théorie de Newton pour prendre en compte l'aspect relativiste de l'espace et du temps. Cette modification a donné la relativité générale, théorie déjà nettement plus compliquée, qui s'explique non pas à l'aide de trains mais à l'aide d'ascenseurs...

Modifié 16 septembre 2012 par 'Bruno

['Bruno]

Et donc nous voilà dans un ascenseur. Celui-ci est situé quelque part au milieu de l'espace. Il monte à une vitesse uniforme par rapport à une planète loitaine (qui va nous servir de référentiel). Il serait au repos, ce serait pareil (d'ailleurs « au repos » n'a pas de sens si on ne précise pas par rapport à quoi justement pour cette raison). Puisque l'ascenseur est isolé, nous flottons, nous sommes en apesanteur. Un rayon lumineux passe perpendiculairement à nous et traverse l'ascenseur (oui, l'ascenseur est entièrement en verre transparent). Quand je parle de perpendicularité, c'est celle des vecteurs vitesses, mais le rayon lumineux, par rapport à l'ascenseur, l'a en fait traversé en diagonale. On voit bien pourquoi en faisant un dessin : il rentre par la droite là, mais il ne sort (par la gauche) pas en face, puisque le temps qu'il traverse la largeur de l'ascenseur, celui-ci est monté. D'ailleurs plus l'ascenseur monte vite, plus la trajectoire s'incline.

 

À présent, on va faire s'accélérer l'ascenseur : à chaque seconde, sa vitesse s'accroît de 10 m/s. L'accélération est donc de 10 m/s², soit la même que celle exercée par la force de gravitation terrestre sur un objet à la surface de la Terre (et qu'on appelle 1 g). Cette fois, nous sommes aplatis vers le bas (vu qu'il accélère vers le haut), donc nous ne sommes plus en apesanteur. Tiens, encore une rayon lumineux qui se déplace perpendiculairement à nous ! (Rappel : ce n'est pas la trajectoire qui est perpendiculaire à la notre, mais le vecteur vitesse de ce rayon lumineux par rapport au vecteur vitesse de l'ascenseur.) Il traverse l'ascenseur par la droite et ressort de l'autre côté un peu plus bas puisqu'entre temps l'ascenseur a monté. Mais comme il a monté en accélérant, la trajectoire n'est pas une ligne droite. Au début, l'ascenseur ne montait pas trop vite, et la trajectoire était presque horizontale. Mais l'ascenseur a accéléré, donc la trajectoire s'est inclinée. L'accélération étant constante, la trajectoire n'a pas cessé de s'incliner, ce qui donne une courbe (à la convexité tournée vers le haut). Il faut faire un dessin pour bien comprendre.

 

En fait, cette accélération de 1 g simule le champ de gravitation terrestre. Dans On a marché sur la Lune, la fusée lunaire du professeur Tournesol accélère durant la moitié du trajet, puis décélère, et doit alors se retourner, afin que la décélération simule toujours une pensanteur terrestre (si elle ne se retournait pas, Tintin et ses amis devraient évoluer à l'envers dans les habitacles de la fusée...)

 

Si on regarde les choses de plus près, on s'aperçoit qu'en fait, la gravitation est exactement décrite par l'accélération qu'elle produit. La gravitation, c'est l'accélération. Einstein en a tiré une conséquence très simple, le principe d'équivalence : la gravitation, c'est l'accélération, et vice-versa. Notre ascenseur ne simule pas la gravitation, il est la gravitation. De même que tout à l'heure on ne pouvait pas décider si le train est arrêté ou s'il file à travers la campagne, lorsqu'on est dans l'ascenseur (et si cette fois les parois sont opaques) on ne peut pas décider si l'ascenseur monte en accélérant, ou bien s'il est posé à la surface de la Terre. Dans les deux cas, l'effet sera le même : ses passagers sont soumis à une accélération de 1 g. Et le principe d'équivalence permet de conclure que tout ce qui se passe dans l'ascenseur qui monte dans l'espace se passera également à la surface de la Terre.

 

En particulier, on en déduit qu'un rayon lumineux qui traverse un ascenseur immobile à la surface de la Terre aura une trajectoire incurvée (puisque c'est le cas dans l'ascenseur isolé dans l'espace qui monte en accélérant de 1 g). Autrement dit, la gravitation courbe la lumière. C'est un des résultats importants de la théorie de la relativité générale, celui qui a été testé lors d'une éclipse de Soleil (avec un rayon lumineux issu d'étoiles situées derrière le Soleil).

 

Il y a d'autres conséquences à la relativité générale, mais c'est tellement compliqué que je m'arrête là.

Modifié 17 septembre 2012 par 'Bruno

[Tupac.Shakur]

Je lis tout ca plus sérieusement demain. J'ai lu 2-3, ca va ca reste comprehensible mais demain je te poserais des question si tu veux bien Toi et Salviati vous êtes de veritable Physiciens

[Tupac.Shakur]

Ah uais chaud quand meme a comprendre truc des photons et des ascenseur Moi je croyais que c'etait le truc de l'ecume quantique sinon ca va ta bien expliqué mais je n'ai pas tout compris. Mais sur mon livre il y a un chapitre ca completera Mais c'est assez compliqué

[loollivier]

Salut,

la physique quantique est la physique des particules, allez voir le page http://astronomia.fr/6eme_partie/physiqueParticules.php

cordialement

Louis OLLIVIER

[salviati]

Salut,

la physique quantique est la physique des particules

 

La physique quantique s'applique aux particules, ce n'est pas tout à fait pareil.

La physique des particule s'appuie sur la physique quantique (théorie quantique des champs)

La physique quantique a débuté a une époque où n'étaient connus que le noyau et l'électron.

 

Le modèle standard de la physique des particules est issu de la théorie quantique des champs ; cette dernière est née de l'union de la physique quantique et de la relativité restreinte. Sa plus belle réussite est l'électrodynamique quantique et n'a été achevée qu'au début des années 50. Planck, c'est 1900, les quantas d'Einstein 1905, l'interprétation de Copenhague 1927, etc...

Donc la physique quantique est née d'autres préoccupations que le comportement des particules qu'on connaissait à peine. Ces préoccupations étaient d'ordre thermodynamique et relatives au rayonnement dit "de corps noir".

Modifié 18 septembre 2012 par salviati

[Mike-ruhi]

Petite vidéo citée récemment dans un autre fil : il s'agit de l'expérience dite des "fentes de Young" et des questions qu'elle soulève ; c'est le b-a ba, le feu aux poudres ! Tu va voir ce qu'on entend par "incompréhensible"

 

"xx7zVp67C70" via YouTube
ERROR: Si vous lisez ce texte, YouTube est hors-ligne ou vous n'avez pas installe Flash

 

La physique quantique admet que la matière puisse se trouver à deux endroits en même temps nan ?

Ca aussi ça va à l'encontre de ce que nous dicte notre instinct

Modifié 19 septembre 2012 par Mike-ruhi