Relativité restreinte

[Interface]

Bonjour à tous !

J'imagine bien que c'est le millième sujet portant ce nom, mais je souhaiterais obtenir une réponse à une question qui me taraude (l'exemple vient de Trous noirs et distorsions du temps de Kip Thorne) :

Mettons un voiture qui roule particulièrement vite, un observateur et un flash à l'intérieur (à égale distance de l'avant et de l'arrière), ainsi qu'un observateur à l'extérieur.

Lorsque la voiture passe devant le type à l'extérieur, le flash émet un photon vers l'avant de la voiture et un autre vers l'arrière.

La vitesse de la lumière étant absolue, dans mon référentiel les photons atteignent l'avant et l'arrière de la voiture en même temps tandis que dans le référentiel de l'observateur extérieur l'un des photons atteint l'avant de la voiture PUIS l'autre atteint l'arrière.

Maintenant, admettons un système muni de capteurs qui, s'il détecte les photons en même temps, active à distance un système qui tue un chat (sponsorisé par l'originalité).

Le système étant attaché à la voiture, j'aurais tendance à supposer que le chat meurt. Mais l'homme à l'extérieur l'a bien vu : les photons ont atteint les capteurs l'un après l'autre, le chat est donc vivant.

Alors ce chat est-il vivant ou mort ?

Merci d'avance.

[bang*gib]

Bonjour.

 

 

Je me demande si Schrödinger aurait poussé l'expérience à ce niveau?

 

Là à mon avis ,il te faut des spécialistes en physique quantique pour te répondre.

 

Modifié 14 décembre 2017 par bang*gib

[Smith]

Je tente une réponse.

Le chat est mort.

L'observateur à l'extérieur de la voiture ne le saura qu'après le passager de la voiture.

Ils ne sont juste pas dans le même référentiel d'espace temps.

Leurs horloges respectives ne sont pas synchronisées car ils sont en mouvement l'un par rapport à l'autre.

[Interface]

@Smith : D'accord, mais ce n'est pas ma question. L'observateur extérieur a bien vu que le système ne s'est pas enclenché. Partant de là, comment le chat est-il mort ?

@bang*gib : Schrödinger, je ne sais pas. Maintenant si quelqu'un ici a le permis, une voiture, un chat vieux ou malade (ou dérangeant) et des connaissance en électronique, on sera vite fixés.

[julon2000]

Si j'ai bien compris tu as 2 capteurs de lumière, l'un à l'avant et l'autre à l'arrière de la voiture, et une source de lumière située exactement entre les 2 deux. Si la voiture se déplace à vitesse constante, sa vitesse de déplacement ne joue aucun rôle et dans tous les cas les capteurs détecte le flash de lumière en même temps, c'est-à-dire durant un petit intervalle donné, l'absolu n'étant pas de ce monde (incertitude sur la mesure, toussa).

 

Tu ne précises pas qui décide si le chat meurt ou pas : si c'est le système se déplaçant avec la voiture alors le chat meurt, si c'est l'observateur extérieur le chat est vivant. À mon avis il n'y a pas d’ambiguïté.

[Interface]

Je suis immobile, et je regarde la voiture passer. Les photons viennent d'être émis pile quand la voiture était face à moi, et les deux extrémités de la voitures se déplacent à vitesse constante par rapport à moi. La vitesse de la lumière est absolue : d'où je suis, chaque photon s'est maintenant déplacé d'un mètre. Mais l'arrière de la voiture a avancé, le photon 1 percute le capteur. L'avant aussi a avancé, le photon 2 ne percute donc pas le capteur, il le fera un peu après. La voiture est équipée d'un système qui tue un chat (disons qu'il est dans la voiture, sur une chaise électrique) si les capteurs perçoivent en même temps les photons. Le chat est donc sauf, puisque dans mon référentiel, comme indiqué plus haut, ces événements ne sont pas simultanés.

Je suis dans la voiture, je roule très très très vite (0,9c). Les photons viennent d'être émis. Je roule à vitesse constante, les parois de la voiture sont donc comme immobiles pour moi. C'est pourquoi, sachant que la vitesse de la lumière est absolue, les deux capteurs sont percutés en même temps dans mon référentiel. En effet, je vois bien que la distance à parcourir est identique pour les 2 photons, donc ils atteignent les capteurs en même temps. Aïe... Sacrée décharge.

Est-ce plus clair ainsi ?

[Toutiet]

Moi, je dirais que chat dépend... (J'ai du sang auvergnat dans les veines...)

[Smith]

Le système qui tue le chat et la voiture sont dans le même référentiel, cela suffit donc à tuer le chat, quel que soit les observateurs exterieurs.

[Smith]

Idem pour un trou noir :

L'observateur extérieur ne verra jamais un vaisseau franchir l'horizon des événements, les images sont infiniment "ralenties" (décalés vers le rouge) au fur et à mesure qu'il en approche, en revanche les astronautes à bord franchissent bien l'horizon sans se rendre compte de rien.

[Interface]

Peut-être, mais je ne vois pas ce que ça change. Dans ta voiture, le système a été activé, mais ce n'est pas ma vérité.

Si je peux encore t'observer depuis le bord de la route (disons avec des jumelles ?), je ne devrais rien voir se mettre en place, le chat devrait rester en vie parce que sinon de là où je suis, il y aura un problème de causalité. Et je peux me bander les yeux, ça n'y changera rien : factuellement, il n'y a aucune raison pour que le chat meure.

[julon2000]

Peut-être, mais je ne vois pas ce que ça change. Dans ta voiture, le système a été activé, mais ce n'est pas ma vérité.

Si je peux encore t'observer depuis le bord de la route (disons avec des jumelles ?), je ne devrais rien voir se mettre en place, le chat devrait rester en vie parce que sinon de là où je suis, il y aura un problème de causalité. Et je peux me bander les yeux, ça n'y changera rien : factuellement, il n'y a aucune raison pour que le chat meure.

Une des nombreuses étrangetés que nous enseigne la relativité est qu'il faut abandonner le concept de simultanéité. Plus précisément, ce n'est pas parce que 2 événements sont simultanés du point de vue d'un observateur qu'ils le seront du point de vue d'un autre observateur.

 

Ta situation illustre bien cela d'ailleurs : la lumière atteint les 2 capteurs en même temps du point de vue d'un observateur se déplaçant avec la voiture, mais ça n'est pas le cas du point de vue d'un observateur situé sur le côté. Mais aussi peu intuitif que cela puisse paraître à première vue, cela ne pose aucun problème : il suffit de préciser qui observe la scène (on parle de référentiel).

 

Donc à nouveau si le déclencheur se trouve dans le référentiel de la voiture, le chat meurt, mais s'il est dans le référentiel de l'observateur sur le côté, le chat est vivant. Il n'y a pas de contradiction.

Modifié 14 décembre 2017 par julon2000
fote de frencé

[bang*gib]

Pauvre Mistigris.

 

Vous lui en faites subir des tortures à tous.

 

Je ne voudrais pas dénaturer ce pauvre chat,ni l'expérience (réflexion)mais selon le nombre d'observateurs il est soit mort ou vivant.

 

Et s'il a tous ses bourreaux en présence (tous les observateurs), il est à la fois mort et vivant...?

 

Il a de quoi perdre son identité.

[CuriuM]

C'est exactement ça, le problème de ton énoncé est le concept même de simultanéité. En fait tes capteurs sont programmés pour reconnaître une simultanéité uniquement dans un référentiel. En gros le chat ne sera pas dans les deux états (ça n'est pas un cas quantique !!!). Tu as juste ajouté un problème de détection/transmission de l'info mais il n'y a pas d'incohérence.

[Interface]

Je terminerais bien par "OK, j'ai compris", mais c'est encore trop contre-intuitif pour moi.

Je n'ai pas vu le capteur se déclencher, il ne s'est pas déclenché et pourtant il s'est bien déclenché.

Déjà quand je découvrais la relativité dans les livres, j'étais scotché mais là il va me falloir du temps XD.

Édit : ne t'inquiètes pas bang*gib, je tâcherai de comprendre assez vite pour sauver Mistigri !

Pour y aller étape par étape : on observant depuis le trottoir, est-ce que oui ou non je verrai les photons atteindre les capteurs en même temps ?

Modifié 14 décembre 2017 par Interface

[Smith]

Non.

[CuriuM]

S'ils arrivent en même temps dans le référentiel de la voiture non ils n'arriveront pas en même temps pour toi.

[Interface]

D'accord. Je place maintenant plein d'observateurs sur le trottoir pour suivre ce qu'il va se passer (je continuerai à dire "je" en parlant des autres, afin que ce soit plus simple). Je n'ai pas vu les photons atteindre les capteurs en même temps donc le phénomène suivant immédiatement (disons une impulsion électrique vers le système de mise à mort), je ne le vois pas avoir lieu non plus, est-ce juste ?

[Smith]

Si tu le vois. Mais pas avec la même simultanéité que le passager de la voiture. De même que tu verras le chat mort.

Tu ne partages pas la même tranche de temps que le passager cela ne veut pas dire que les événements n'ont pas lieu.

Modifié 14 décembre 2017 par Smith

[Interface]

Donc les photons sont arrivés séparément au capteur, mais le... appelons ça "l'analyseur de données" a quand même envoyé décidé qu'il fallait envoyer une impulsion ?

Je vois les photons arriver séparément, cela crée depuis chaque capteur une impulsion (un électron) vers l'analyseur. Depuis le trottoir, je vois ces électrons arriver en différé parce que chaque électron a la même distance à parcourir que l'autre, mais l'un a commencé son parcours avant l'autre. C'est là que se situe le mindblow.

L'analyseur est conçu pour envoyer une impulsion vers le système de mise à mort si et seulement si les électrons arrivent en même temps, ce qui n'est pas le cas pour moi.

Pourtant, je vois l'analyseur, DANS SON FONCTIONNEMENT NORMAL, répondre qu'il a reçu les deux électrons en même temps. Ce que je ne comprends pas, c'est qu'il ne respecte pas la causalité de son fonctionnement.

Merci à vous de me répondre depuis le début.

[hsdforever]

J'ai pas tout compris...

 

Mais que tu veuilles tuer un chat m'inquiète quand même pas mal... (rires)

['Bruno]

Ce qui complique les choses, c'est qu'il faut préciser comment (en théorie) l'appareil sait que l'arrivée des photons est simultanée. La vitesse de la lumière n'est pas infinie, il faut lui envoyer cette information. Sinon, tout ça, c'est du blabla sans intérêt.

 

On pourrait par exemple imaginer qu'à chaque extrémité du wagon, il y a un miroir qui renvoie la lumière vers le centre du wagon, et il y a un appareil au centre du wagon qui regarde en permanence les deux miroirs : s'il voit de la lumière en même temps, boum ! Mais pour voir de la lumière, il doit posséder un capteur qui reçoit les photons issus des miroirs. Le principe, c'est : s'il reçoit 2 photons en même temps, boum !

 

Or, vu depuis l'extérieur, il se passe ceci : le photon parti vers l'avant arrive le premier sur son miroir. Mais après réflexion, vu qu'il doit aller dans l'autre sens, il part son avance. De sorte qu'au final, les deux photons arrivent en même temps sur l'appareil. (Vu depuis le wagon aussi, bien sûr.)

 

Bref : attention quand on fait des expériences de pensée, il faut quand même s'assurer que le truc est réaliste. Là, il faut trouver le principe du capteur qui détecte la simultanéité des arrivées des photons. Sinon, si ce n'est pas réaliste, on parle dans le vide.

Modifié 14 décembre 2017 par 'Bruno

[julon2000]

Mais que tu veuilles tuer un chat m'inquiète quand même pas mal... (rires)

 

Qu'est-ce que tu veux, les physiciens et mathématiciens ont un faible pour les chats depuis bien avant tous ces poseurs sur youtube. Le bien-connu chat de Schrödinger, mais aussi le chat d'Arnold

[julon2000]

Donc les photons sont arrivés séparément au capteur, mais le... appelons ça "l'analyseur de données" a quand même envoyé décidé qu'il fallait envoyer une impulsion ?

Je vois les photons arriver séparément, cela crée depuis chaque capteur une impulsion (un électron) vers l'analyseur. Depuis le trottoir, je vois ces électrons arriver en différé parce que chaque électron a la même distance à parcourir que l'autre, mais l'un a commencé son parcours avant l'autre. C'est là que se situe le mindblow.

L'analyseur est conçu pour envoyer une impulsion vers le système de mise à mort si et seulement si les électrons arrivent en même temps, ce qui n'est pas le cas pour moi.

Pourtant, je vois l'analyseur, DANS SON FONCTIONNEMENT NORMAL, répondre qu'il a reçu les deux électrons en même temps. Ce que je ne comprends pas, c'est qu'il ne respecte pas la causalité de son fonctionnement.

Merci à vous de me répondre depuis le début.

Je me trompe peut-être, mais j'ai l'impression que ton problème vient que tu veuilles utiliser ton intuition de comment fonctionnent les choses dans la vie de tous les jours à une situation où cette intuition ne s'applique pas : en physique, lorsque l'on change d'échelle, il faut se méfier de son intuition! Un exemple rapide : lorsqu'on retourne un verre rempli d'eau, ben l'eau se renverse (!), mais il suffit de prendre un verre d'un millimètre de diamètre pour que par capillarité l'eau reste dans le verre lorsqu'on le retourne.

 

Je t'invite à lire l'article wikipedia sur la simultanéité, et en particulier à bien étudier l'animation en-haut à droite de la page.

[Interface]

J'imaginais plus ceci : les photons arrivent aux capteurs, qui émettent un électron par le biais de câbles tous deux de même longueur. Ces câbles, tendus au max (donc droits) sont reliés à l'analyseur de données (au plafond de la voiture). Je n'y connaît rien en électronique, mais admettons que ce soit un système simple (le plus simple qui puisse exister) qui envoie une impulsion (disons un nouvel électron) vers la chaise électrique sur le toit de la voiture par le biais d'un nouveau câble.

Là, il arrive ce qu'il doit arriver.

Je ne crois pas être le premier à parler de tuer un chat, pourtant . Il me semble même avoir vu sur le QAC qu'Urbain le Verrier en avait zigouillé un avec un sabre.

['Bruno]

Si les électrons font le déplacement à la vitesse de la lumière, il se produit ce que je disais plus haut : celui qui vient de l'avant du wagon part avec une légère avance mais perd cette avance pendant son trajet (en sens inverse du wagon) et, au final, les deux électrons arrivent pile poil en même temps (tout ça vu depuis l'extérieur).

[Interface]

Merci 'Bruno ! Et merci pour le chat, qui... Ah bah non, il meurt en fait.

Merci tout le monde

[CuriuM]

Qu'en est-il si le phénomène n'est plus relativiste ? Par exemple, si on laisse un peu les chats de côté et que l'on remplace les dispositifs par deux lanceurs de balles. Dès qu'ils reçoivent un photon ils envoient une balle... Est-ce que les balles touchent le sol en même temps dans les deux référentiels ?

[bang*gib]

Qu'en est-il si le phénomène n'est plus relativiste ? Par exemple, si on laisse un peu les chats de côté et que l'on remplace les dispositifs par deux lanceurs de balles. Dès qu'ils reçoivent un photon ils envoient une balle... Est-ce que les balles touchent le sol en même temps dans les deux référentiels ?

 

 

Cela se complique et j'étais entrain de me dire heureusement que Interface

nous a pas mis dans sa proposition le chat Schrödinger avec en plus son jumeau ce Mistigris partis dans l'espace à la vitesse de la lumière.

 

Quelque chose me dit que tu dois connaitre la réponse.

 

En tout cas la nuit porte conseil, j'essaierai de rêver la réponse .

 

Edit :

 

Je tente une réponse avant le dodo.

Disons que les balles toucheront le sol en même temps.

Modifié 14 décembre 2017 par bang*gib

[bongibong]

Je pense que notre ami n’a pas bien compris que la notion de simultanéité est une notion relative, ce qui veut dire que cela dépend du référentiel. Donc je vais remplacer son expérience par une autre pour illustrer l’absurdité de son expérience et qu’évidemment le résultat est sans équivoque, c’est la mort du chat.

 

Imaginons donc un appareil qui détecte l’immobilisation d’un objet dans le train (oui j’ai oublié qu’on a un train en mouvement).

Dès que l’objet s’arrête, il déclenche un mécanisme et affiche « l’objet est immobile ».

 

Donc un observateur lance un objet et il finit par s’arrêter dans le train puisqu’il y a des frottements etc… Donc l’appareil détecte l’arrêt de l’objet, et il affiche « l’objet s’est arrêté ».

Bon pour les voyageurs sur le quai… ils voient quoi ? Ben ils voient un objet qui roule, et même s’il est à l’arrêt dans le train, il est quand même en mouvement par rapport aux passagers. Donc l’appareil voit l’objet à l’arrêt par rapport à l’appareil et il affiche « il est à l’arrêt ». Y a rien de paradoxal.

 

Il faut comprendre simplement que l’état de mouvement « à l’arrêt » dépend du référentiel. Ben oui, l’état de mouvement c’est la vitesse, et la vitesse dépend du référentiel.

Donc mesurer des vitesses différentes dans des référentiels différents, ce n’est pas choquant. Voir des événements simultanés, ben oui ça dépend aussi du référentiel.

 

Bon est-ce que c’est bizarre après tout ? Bah… un événement A est simultané à un événement B… ou bien A précède B, ou B précède A (dans d’autres référentiels).

Ben non… étant donné que A et B ne peuvent s’influencer… et bien A et B ne sont pas causalement reliés, et donc … que A précède B ou B précède A, on s’en fout… ils peuvent pas s’influencer et l’un ne peut jamais être la cause de l’autre.

 

Pour le dire autrement, quand deux événements sont reliés par un intervalle d’espace-temps négatif (dans la convention + - - -), on dit que ce sont des événements du genre espace (on peut alors trouver un référentiel où ils ont lieu simultanément).

 

Alors que pour deux événements qui sont reliés par un intervalle d’espace-temps positif, on dit que ce sont des événements du genre temps, et on peut trouver un référentiel où ils ont lieu au même point. Et en fait ils sont causalement liés, et ils se produisent toujours dans le même ordre quelque soit le référentiel.

[bongibong]

Qu'en est-il si le phénomène n'est plus relativiste ? Par exemple, si on laisse un peu les chats de côté et que l'on remplace les dispositifs par deux lanceurs de balles. Dès qu'ils reçoivent un photon ils envoient une balle... Est-ce que les balles touchent le sol en même temps dans les deux référentiels ?

Ben dans le référentiel au repos (où le dispositif est au repos), ben oui. Il reçoit les photons en même temps, il lâche les balles en même temps, les balles touchent le sol en même temps.

 

Dans le référentiel en mouvement (la terre ferme), bah l'un des capteurs est activé en premier, il lâche la balle en premier et la balle chute de la même façon que l'autre, et ben elle touche le sol en premier.

 

La vraie question est, ok, le phénomène n'est plus relativiste, le train ne va pas très vite... v/c << 1.

Par contre, est-ce que le train est très long ? voire très très long ?

 

PArce que finalement, le décalage temporel dépend seulement de vx/c² si x est très grand (très long train) même avec des vitesses faibles on a un décalage.

 

edit : bon en fait j'ai pas lu ce qu'il y avait avant

Modifié 15 décembre 2017 par bongibong