Question sur la relativité

Saturn57 · 16 mai 2018

Bonsoir à tous,

Je viens d'écouter une vidéo sur la vitesse d'écoulement du temps selon le référentiel dans lequel on se trouve.

https://www.youtube.com/watch?v=9asTmF_lMBg

À 2:13 de la vidéo, il est dit que l'observateur situé dans le train croit que le temps s'écoule moins vite pour lui que sur le quai, car il compare le temps affiché par son horloge avec le temps des horloges situées le long du quai qu'il va photographier au fur et à mesure qu'il va passer devant chacune d'elles. Mais que si le train comporte une série de capteurs munis d'horloges dans chaque wagon, l'observateur situé sur le quai croira que le temps s'écoule moins vite pour lui que dans le train.

Pourtant, je viens de faire ce schéma. Au moment du départ du train, à 0:00, on a ceci :

5e capteur du quai : 0:00

4e capteur du quai : 0:00

3e capteur du quai : 0:00 3e capteur du train : 0:00

2e capteur du quai : 0:00 2e capteur du train : 0:00

1er capteur du quai : 0:00 1er capteur du train : 0:00

2 secondes plus tard sur le quai, le train s'est déplacé de la distance qui sépare un capteur d'un autre, de bas en haut. Le 1er capteur du train se trouve cette fois en face du 2e capteur du quai. On a ceci :

5e capteur du quai : 0:02

4e capteur du quai : 0:02 3e capteur du train : 0:01

3e capteur du quai : 0:02 2e capteur du train : 0:01

2e capteur du quai : 0:02 1er capteur du train : 0:01

1er capteur du quai : 0:02

4 secondes plus tard sur le quai, le train s'est encore déplacé de la distance qui sépare un capteur d'un autre. On a ceci :

5e capteur du quai : 0:04 3e capteur du train : 0:02

4e capteur du quai : 0:04 2e capteur du train : 0:02

3e capteur du quai : 0:04 1er capteur du train : 0:02

2e capteur du quai : 0:04

1er capteur du quai : 0:04

Je n'ai pas l'impression que le temps s'écoule moins vite sur le quai que dans le train. Pourriez-vous m'éclairer à ce sujet ?

Modifié 16 mai 2018 par Saturn57

sans miroir · 17 mai 2018

Avec les gréves, en ce moment, j'ai l'impression que le temps m’échappe ...

bongibong · 17 mai 2018

Il y a 9 heures, Saturn57 a dit :

Bonsoir à tous,

Je viens d'écouter une vidéo sur la vitesse d'écoulement du temps selon le référentiel dans lequel on se trouve.

https://www.youtube.com/watch?v=9asTmF_lMBg

À 2:13 de la vidéo, il est dit que l'observateur situé dans le train croit que le temps s'écoule moins vite pour lui que sur le quai, car il compare le temps affiché par son horloge avec le temps des horloges situées le long du quai qu'il va photographier au fur et à mesure qu'il va passer devant chacune d'elles.....

....

Je n'ai pas l'impression que le temps s'écoule moins vite sur le quai que dans le train. Pourriez-vous m'éclairer à ce sujet ?

Bonjour,

Je ne comprends pas bien comment tu décrètes qu'il est affiché telle heure sur les horloges ???

As-tu pris en compte que l'heure que tu observes n'est pas l'heure qu'il est ? En effet, le capteur n affiche telle heure, mais, la lumière mais une durée tn à arriver, etc...

Du point de vu du quai, c'est celui qui est dans le train qui bouge.

Mais du point de vu du train c'est celui du quai qui bouge.

Comment la situation ne peut être autrement que symétrique ? (chacun voit l'horloge de l'autre retarder).

jgricourt · 17 mai 2018

Le truc magique (qui ne l'est pas vraiment) c'est que quelque soit le référentiel (pourvu que ce soit dans le vide) la lumière aura la même vitesse et tu vois que pour "lire" l'heure il faut que la lumière de l'afficheur de l'horloge arrive jusqu'à toi qui est en déplacement et donc à certain moment selon ta position la lumière devra parcourir plus où moins de distance pour que tu puisse constater l'heure affichée.

Saturn57 · 17 mai 2018

Pourtant, si une personne s'est déplacée à une vitesse proche de la lumière, lorsqu'elle revient sur Terre, elle s'aperçoit que sa montre retarde par rapport aux montres des personnes restées sur Terre, alors qu'elle est immobile à côté d'elles après son retour. Ce n'est donc pas l'information lumineuse qui transmet l'heure, mais il y a bel et bien un écoulement du temps plus lent dans la navette que sur Terre.

Alcyon · 17 mai 2018

Il y a 3 heures, Saturn57 a dit :

Pourtant, si une personne s'est déplacée à une vitesse proche de la lumière, lorsqu'elle revient sur Terre, elle s'aperçoit que sa montre retarde par rapport aux montres des personnes restées sur Terre, alors qu'elle est immobile à côté d'elles après son retour. Ce n'est donc pas l'information lumineuse qui transmet l'heure, mais il y a bel et bien un écoulement du temps plus lent dans la navette que sur Terre.

Mais pour revenir sur Terre, cette personne aurait du freiner, faire demi-tour et revenir sur Terre. Donc on est sorti du cadre de la relativité restreinte. Dans ce cas, la situation n'est plus symétrique, le voyageur ressentira une accélération (la gravité) alors que celui resté sur Terre (en négligeant g) n'en ressentira pas.

Saturn57 · 18 mai 2018

Dans ce cas, ce n'est pas la vitesse, mais plutôt l'accélération (ou la décélération) qui provoque un ralentissement du temps.

jgricourt · 18 mai 2018

Non pas l'acceleration.

Lis l'explication dans Wikipedia avec le miroir qui se déplace je trouve que c'est assez parlant.

https://en.wikipedia.org/wiki/Time_dilation

En fait la lumière parcours plus de distance pour le référentiel temporel de l'observateur en mouvement (sur le miroir) or le postulat, non démontré normal pour un postulat et merci Einstein d'y avoir pensé, est que la vitesse de la lumière est constante dans tous les référentiels donc pour le respecter il faut nécessairement que le temps de l'observateur s'écoule plus lentement et là on est bon et c'est ça le truc !

Je pense même qu'un élève de 3e peut redémontrer sans difficulté la célèbre formule de Lorentz qui décrit cette dilation du temps car ici on ne fait appel qu'à Pythagore dans un triangle rectangle

Dodgson · 18 mai 2018

Non, ce n'est pas un effet de l'accélération. En 1913, "Von Laue fut le premier à expliquer soigneusement que 'l'objection évidente' concernant l'accélération subie par l'horloge pendant le changement de système inertiel pouvait être évitée parce que 'nous pouvons rendre les temps de mouvement uniforme arbitrairement grands par rapport aux temps d'accélération' ". Voir A. I. Miller, Albert Einstein's Special Theory of Relativity: Emergence (1905) and Early Interpretation (1905-1911), Addison-Wesley Publishing Company, 1981.

EPurSiMuove · 8 juin 2018

Pour apporter un peu plus de précisons c'est effectivement un changement de référentiel galiléen qui cause la brisure de la symétrie. Pas l'accélération en soi. Dans ce type référentiel un des jumeaux est en accélération nulle par rapport à un hypothétique "référentiel Univers".

Mais je ne sais pas si la RG peut apporter d'autres éléments de réponse.

Modifié 8 juin 2018 par EPurSiMuove

AstronomieLorraine · 11 juin 2018

La relativité du temps s'explique très simplement dès lors qu'on sait que la vitesse de la lumière est la même quelque soit le référenciel ( c'est à dire que la loi d'additivité des vitesses de Galilée ne fonctionne plus, un photon lancé à bord d'un train allant a 300 km/h ne va pas a "c+300" mais bien a "c" ). Cette vitesse immuable de la lumière a été découvert par l'experience de michelson et Morley 15 ans avant la relativité.

A partir de ce moment, pour v = d / t , si on a une vitesse constante, mais une distance différente selon qu'on regarde de l'intérieur du train ou de l'extérieur (plus long forcement, car on additionne la vitesse du train) , alors c'est que t est forcement différent dans les deux cas pour que l'égalité soit respecté. La relativité du temps vient en gros de cette constatation

Citation

il est dit que l'observateur situé dans le train croit que le temps s'écoule moins vite pour lui que sur le quai

Non, en faite chacun aura un ressenti normal par rapport à son référentiel. Le mouvement c'est rien , ca signifie que le temps s'écoule normalement quelque soit la vitesse, mais l'écoulement du temps dans le train est différent par rapport à l'écoulement dans un autre référentiel (le quai) !

Modifié 11 juin 2018 par AstronomieLorraine

cinlilu · 12 juin 2018

Et pour tout simplifier, il y a aussi la gravité qui influe sur le temps ...

Modifié 12 juin 2018 par cinlilu

jim · 13 juin 2018

Comment ça se passe si on utilise des oscillateurs à la place des horloges. Comment évoluent les fréquences ?

Greenood · 13 juin 2018

Effectivement, prendre une monture un peu plus costaud et rester sur le 130 (plus léger) est très profitable.

J'étais persuadé que ma monture était donné pour 5 kg, mais en fait non ( ça devait-être sa sœur ).

Cependant à un moment faut aussi se lancer, sinon on n'achète rien.

J'ajouterai qu'une fois la mise au point figé, on ne touche plus le tube (merci les moteurs)

jgricourt · 13 juin 2018

Greennood intéressant ce pb de monture 😂

Jim non les fréquences ne bougeront pas.

Greenood · 13 juin 2018

il y a 42 minutes, jgricourt a dit :

Greennood intéressant ce pb de monture 😂

Jim non les fréquences ne bougeront pas.

oups

un problème de sujet restreint

VNA · 15 juin 2018

Le 5/18/2018 à 13:48, jgricourt a dit :

Non pas l'acceleration.

Lis l'explication dans Wikipedia avec le miroir qui se déplace je trouve que c'est assez parlant.

https://en.wikipedia.org/wiki/Time_dilation

Si l'anglais n'est pas un problème il faut voir et écouter Lawrence Krauss.

Je l'écoutais encore hier sur ce sujet qu'il explique très bien avec un peu d'humour en plus.

bongibong · 18 juin 2018

Le 09/06/2018 à 00:08, EPurSiMuove a dit :

Pour apporter un peu plus de précisons c'est effectivement un changement de référentiel galiléen qui cause la brisure de la symétrie. Pas l'accélération en soi. Dans ce type référentiel un des jumeaux est en accélération nulle par rapport à un hypothétique "référentiel Univers".

Mais je ne sais pas si la RG peut apporter d'autres éléments de réponse.

Le problème se traite bien dans le cadre de la Relativité Restreinte.

Le temps qui s'écoule se calcule par ce que l'on appelle le temps propre :

ds² = c²dt² - dx² - dy² - dz²

où les observables t,x,y, et z sont mesurés dans un référentiel galiléen.

A partir du moment où ils le sont, tous les observateurs seront d'accord sur la valeur de ds² (qui divisé par c² donne le temps propre, c'est à dire le temps qui s'écoule dans le référentiel où l'horloge est au repos, et on n'a pas besoin de préciser s'il est accéléré ou non).

Le problème peut se traiter en RG, mais... comme dit, la composante principale ce n'est pas le mouvement accéléré, parce que le mouvement accéléré peut être aussi court que l'on veut comparé au mouvement rectiligne uniforme, et plus on passe de temps à haute vitesse uniforme, plus le décalage en temps est marqué.

bongibong · 18 juin 2018

Le 13/06/2018 à 07:43, jim a dit :

Comment ça se passe si on utilise des oscillateurs à la place des horloges. Comment évoluent les fréquences ?

Et bien... par principe de relativité, on ne peut pas différencier un référentiel au repos (par rapport à un référentiel absolu) d'un référentiel en trnaslation rectiligne uniforme.

Donc comme l'horloge avec les lumières est ralentie, et bien l'oscillateur doit être ralenti également (sinon on peut savoir si on est en mouvement).

Ceci dit, c'est ce que disent les théories actuelles, et il est important de pouvoir vérifier que le principe de relativité reste valable.

Modifié 18 juin 2018 par bongibong

Dodgson · 18 juin 2018

Il y a (ou il y a eu) aussi la théorie de Gunnar Nordström, la Relativité Cinématique de Milne, la Relativité Conforme d'Ingraham, j'en passe et des meilleures... Mais c'est plutôt pour les historiens (j'allais dire les archéologues).

Giordano · 11 juillet 2018

Bonjour à tous. Je suis nouveau. Et incompétent ! Mais intéressé. Donc je me permets de donner mon avis, peut-être idiot (mais, si je ne le donne pas, je ne saurai pas qu’il est idiot !).

@ Dogson « Non, ce n'est pas un effet de l'accélération. En 1913, "Von Laue fut le premier à expliquer soigneusement que 'l'objection évidente' concernant l'accélération subie par l'horloge pendant le changement de système inertiel pouvait être évitée parce que 'nous pouvons rendre les temps de mouvement uniforme arbitrairement grands par rapport aux temps d'accélération' " »

Cette réponse me semble contradictoire : le fait que le temps d’accélération soit faible ne nie pas qu’il y ait accélération, ni que celle-ci soit indispensable pour concrétiser physiquement le saut de référentiel galiléen, car la seule vitesse relative ne donne pas de clé pour résoudre la dissymétrie de situation des jumeaux.

Veuillez excuser l'éventuelle répétition, si c'est le cas.

Modifié 11 juillet 2018 par Giordano

Dodgson · 11 juillet 2018

"C’est von Laue qui, en 1913, trouve la faille du raisonnement de Langevin : « von Laue fut le premier à expliquer soigneusement que ‘ l’objection évidente’ concernant l’accélération subie par l’horloge pendant le changement de système inertiel pouvait être évitée parce que ‘ nous pouvons rendre les temps de mouvement uniforme arbitrairement grands par rapport aux temps d’accélération’[1] ». Autrement dit, si l’accélération subie pendant le demi-tour (qui est un mouvement accéléré, même s’il est effectué à vitesse constante, en valeur absolue s’entend) explique la différence de vieillissement lorsque Paul a effectué son virage à une distance D de Pierre, l’accélération identique effectuée si Paul effectue ce virage à 2 D ou 10 D de Pierre ne peut pas expliquer les augmentations concomitantes des différences de vieillissement. On peut donc, grâce à cette possibilité de rendre complètement négligeables les effets de l’accélération, ne retenir que la relativité restreinte dans sa version la plus simple, en ne considérant que les mouvements rectilignes uniformes (c’est-à-dire à vitesse constante)."

[repris du livre de Jean-Pierre Pharabod et Gérard Klein "Heurs et malheurs de la physique quantique", éditions Odile Jacob, 2017]

[1] Miller A. I., Albert Einstein’s Special Theory of Relativity : Emergence (1905) and Early Interpretation (1905-1911), Addison-Wesley Publishing Company, 1981.

Giordano · 11 juillet 2018

Bonjour Dodgson

« l’accélération identique effectuée si Paul effectue ce virage à 2 D ou 10 D de Pierre ne peut pas expliquer les augmentations concomitantes des différences de vieillissement »

Je pense qu’une partie de la discussion ci-dessus tourne autour de la différence entre « expliquer » et « calculer ».

C’est bien la vitesse (donc dans le cadre de la R.R.) qui permet de calculer le ralentissement du temps …(mais seulement) SI le temps d’accélération est négligeable. Mais cela peut impliquer notamment que l’accélération, elle, soit phénoménale : pour qu’un changement important de vitesse ait lieu (changement de référentiel), il faut que l’accélération soit d’autant plus grande que le temps dans lequel on veut qu’elle ait lieu soit faible, et, en particulier, négligeable. Le temps peut donc être négligeable, mais, pour le voyageur, le phénomène risque de le lui laisser des souvenirs durables, donc peu négligeables !

Je suis donc plutôt d’accord avec Alcyon : « Mais pour revenir sur Terre, cette personne aurait du freiner, faire demi-tour et revenir sur Terre. Donc on est sorti du cadre de la relativité restreinte. Dans ce cas, la situation n'est plus symétrique, le voyageur ressentira une accélération (la gravité) alors que celui resté sur Terre (en négligeant g) n'en ressentira pas. » A noter que, si le voyage est de type parabolique autour d’un astre massif servant de catapulte (p. ex ; trou noir), le voyageur ne ressentira pas l’accélération ; mais les effets de marées pourraient quand même provoquer quelques douleurs, je pense…

On peut donc se contenter de la R.R. (dans les conditions ci-dessus) pour calculer la différence de temps des trajets, mais il faut aussi une accélération de retournement pour expliquer ...qu’on peut se contenter de ce calcul.

Je me trompe ?

Dodgson · 11 juillet 2018

Je pense qu'Alcyon se trompe à propos de la relativité générale. Voici un autre extrait du livre cité dans mon dernier message :

"Cette objection de l’accélération est traitée plus finement par Jean-Marc Lévy-Leblond : « Objection recevable, mais qui pointe seulement le caractère trop simpliste du modèle avec aller-retour à vitesse constante. On peut, sans modifier le résultat final, considérer une modélisation plus réaliste avec une variation de vitesse continue et une accélération limitée, qui peut d’ailleurs être prise aussi petite que possible, et des horloges aussi robustes que nécessaires. » Dans le même article, Lévy-Leblond indique que le recours à la relativité générale est inutile, sauf en présence d’un champ de gravitation : « La relativité restreinte n’interdit nullement de décrire des mouvements quelconques, donc accélérés. »[1]"

J'espère que le texte de Lévy-Leblond sur "Le paradoxe des jumeaux" est toujours disponible sur internet.

[1] Lévy-Leblond J.-M., Le paradoxe des jumeaux, 2011, article sur internet.

Giordano · 12 juillet 2018

Bonjour

« Cette objection de l’accélération est traitée plus finement par Jean-Marc Lévy-Leblond : "objection recevable" ». C’est plus clair, car Von Laue parle de « lever l’objection", de « système inertiel » et de « mouvement uniforme ».

« La relativité restreinte n’interdit nullement de décrire des mouvements quelconques, donc accélérés ». En effet. Donc : « Je pense qu'Alcyon se trompe à propos de la relativité générale » Il n’est en effet pas nécessaire de recourir à un champ gravitationnel, ...bien que cela puisse éventuellement aider quand même, notamment parce que beaucoup moins cher ! Ce n’est donc pas exclu.

« On peut, sans modifier le résultat final, considérer une modélisation plus réaliste avec une variation de vitesse continue et une accélération limitée ». Jusque là, je comprends qu’il y faut donc bien toujours une accélération, quelle qu’elle soit, pour expliquer le processus ; celle-ci est toujours indispensable. Et plus faible elle sera, plus longtemps elle durera, plus son calcul interviendra dans le résultat.

bongibong · 12 juillet 2018

Giordano, ce n'est pas parce qu'il y a des accélérations que tu es hors cadre de la relativité restreinte. Tu peux très bien considérer des mouvements accélérés, mais... pour rester dans le cadre de la relativité restreinte, il faut les étudier dans un référentiel galiléen.

Giordano · 12 juillet 2018

Bonjour bongibong.

« Giordano, ce n'est pas parce qu'il y a des accélérations que tu es hors cadre de la relativité restreinte » Tu n’as peut-être pas lu mon post précédent.

Je tente le commentaire suivant ; vous me direz ce que vous en pensez.

Quand un observateur reçoit des signaux lumineux d’un mobile en MRU relativiste, il se rend compte d’un ralentissement relativiste des signaux du mobile, au-delà de l’effet Doppler classique. Nous sommes là dans le domaine purement cinématique de la relativité restreinte.

Mais, dans l’expérience de Langevin, on parle de deux observateurs qui se retrouvent en un même lieu « au même moment », pour constater sur place la divergence de leurs horloges respectives. Rien n’empêche d’étudier le sujet dans le seul cadre de la R.R., comme le propose Levy-Leblond, de manière plus réaliste que von Laue. Mais il est impossible de le faire sans passer par la dynamique : pour que les deux observateurs puissent un jour confronter localement leurs résultats, il devra y avoir eu un apport d’énergie, soit par fonctionnement de moteurs puissants, soit, de manière sans doute plus réaliste, à l’intervention d’un champ gravitationnel (...et on se retrouve dans la R.G.).

Autrement dit, autant on peut éventuellement contester l’affirmation un peu rapide d’Alcyon selon lequel « on est sorti du cadre de la R.R. » (d’un point de vue strictement théorique, il est envisageable de rester dans la R.R., mais, AMHA, en pratique, ce ne sera le plus souvent pas le cas), autant c’est un peu rapide de dire « Non, ce n'est pas un effet de l'accélération ». Même si le calcul peut être fait à partir de la R.R., il est impossible d’aboutir au résultat final sans intervention d’une accélération.

La possibilité du constat local de la divergence d’horloges dont question dépend fondamentalement d’un énorme apport d’énergie.

Elie During a fait sur ce sujet un exposé qui me semble extrêmement intéressant et qui ...remet les pendules à l’heure !

https://www.cairn.info/revue-de-metaphysique-et-de-morale-2014-4-page-513.htm

Entre autres, bien sûr.

julon2000 · 12 juillet 2018

Le 11/07/2018 à 03:25, Giordano a dit :

Je suis nouveau. Et incompétent !

Manifestement pas si incompétent. Où veux-tu en venir en déterrant ce post?

Giordano · 12 juillet 2018

Bonjour julon2000

" Manifestement pas si incompétent " C'est très relatif, dirait Albert.

"Où veux-tu en venir en déterrant ce post? " Il date du 18 juin. Il n'est pas si moisi que cela ! dirait le Grand Charles.

Je l'ai indiqué plus haut : je donne mon avis (sur un sujet qui m'intéresse) ; comme ça, s'il est idiot, je le saurai (...enfin, j'espère).

Car j'ai repéré dans ce fil un intervenant manifestement compétent qui, dans les autres fils, a souvent des interventions extrêmement documentées et intéressantes.

Il est toujours intéressant de soumettre son avis pour savoir si on pense juste ou pas. ...Bien que cela puisse parfois conduire au bûcher... C'est un risque à prendre (ou pas).

Edition : quand je dis que j'ai repéré un intervenant intéressant, cela ne veut pas dire que je porte un jugement négatif sur les autres !!! Non seulement je n'oserais pas, mais, en outre, je ne pense rien de tel !

Modifié 12 juillet 2018 par Giordano
Précaution oratoire

Dodgson · 12 juillet 2018

"c’est un peu rapide de dire « Non, ce n'est pas un effet de l'accélération ». Même si le calcul peut être fait à partir de la R.R., il est impossible d’aboutir au résultat final sans intervention d’une accélération."

Certes, mais - et c'est le point essentiel de la remarque de Von Laue - on peut théoriquement rendre cet effet négligeable, et même "epsilonesque", en étirant considérablement la dimension des parties linéaires et parallèles, disons pour simplifier parcourues à vitesse constante (vitesse absolue s'entend, puisque l'on passe de + v à - v lors du demi-tour), par rapport à la dimension du demi-tour, supposé toujours le même, effectué (disons un demi-cercle toujours pour simplifier). L'effet temporel relatif (si j'ose ainsi m'exprimer) de ce demi-tour diminue et tend vers zéro lorsque la dimension des trajets linéaires tend vers l'infini.

Le résultat final précis nécessite bien sûr un calcul, et si on se limite à des parcours linéaires courts on peut effectivement avoir des surprises.

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