Interrogations sur les relativités générale et restreinte

[alienoscope]

Bonjour,

Je suis assez lent pour comprendre les choses, cela fait un certain temps que je pose des questions sur ce forum, et pour ce sujet, j'ai fait au mieux pour centraliser toutes les incompréhensions que je n'arrive pas à régler, ne trouvant de réponses précises à cela nulle part... Cela dit, je n'ai vraiment que les bases, même le topic épinglé sur la relativité est trop difficile pour moi, voilà pourquoi je me permets de poster mes questions naïves ici :

Un trou noir est décrit par sa masse (entre autres), et j'aimerai comprendre comment un trou noir peut-il rester tel qu'il est sachant que la masse "tombe" dans le trou, cela ne doit-il pas annuler sa propre existence ? (Question extrêmement bancale j'en ai conscience, c'est juste pour savoir si mon intuition est la bonne, à savoir qu'on ne peut affirmer une telle chose sachant qu'on ne sait pas bien comment cela se passe au niveau de la singularité).

En relativité générale, on dit que même la gravité n'est pas une force, mais simplement un point de vue, la Terre accélérant vers les objets qui semblent être attirés par elle. Elle ne grossit pas, car la courbure de l'espace compense cet effet. Ma question est la suivante : Comment parvient-on à savoir que c'est cette situation plutôt que l'autre qui est la bonne ? Quelles preuves ?

La force de gravité n'étant pas une force en relativité générale, nous sommes d'accord qu'il existe tout de même des effets qui s'apparentent à la force de gravité ? Comme la courbure de l'espace-temps. Je repose la question ici car auparavant je n'avais pas compris les réponses, sans doute à cause de la question mal posée. J'étais tenté de dire avec provocation "si la gravité n'est pas une force, alors pourquoi cherche-t-on une théorie du tout ? Si elle n'existe pas, aucune raison de chercher un lien !" Je précise qu'il s'agit ici de provocation uniquement pour illustrer ma question, je ne prétends pas avoir compris quoi que ce soit de plus que les autres ^^'

Ensuite, en ce qui concerne l'avance du périhélie de Mercure, j'aimerai savoir ce qu'il se passe physiquement. J'ai bien compris que les calculs d'Einstein avaient mesuré cette donnée, mais concrètement, qu'est-ce qu'il se passe ? Comment la courbure de l'espace agit-elle de manière a faire s'avancer le périhélie de Mercure ?
Et par extension, même si l'on ne trouve pas d'incohérences dans la gravité newtonienne en ce qui concerne les autres planètes, est-ce que cet effet de la relativité générale existe aussi pour elles ? Ou alors est-il si faible qu'on ne peut le mesurer ?

Dans le livre "Relativité Générale" de Carlo Rovelli, j'y ai trouvé une phrase qui m'a scotché, je ne suis pas sûr de ce que cela implique. C'est si contradictoire avec ce que j'entends partout ailleurs que je pense avoir mal compris, donc je demande une clarification : "la gravité est attractive à petite distance mais devient répulsive à grande distance. [...] Cette force (et non pas une mystérieuse énergie sombre du vide quantique ou une énergie sombre) est la raison pour laquelle l'expansion de l'univers s'accélère actuellement."
La question a l'air réglée pour lui non ? Exprime-t-il simplement un point de vue ou alors c'est acté selon certains chercheurs ? Cela me parait étrange de voir une telle affirmation alors que partout on parle d'énergie sombre... Ou alors j'ai mal compris... J'ai peut-être pas assez cité, pas assez contextualisé son propos, mais c'est une partie sur la constante cosmologique.

Petite question un peut plus philosophique : nous avons, je pense, tous du mal avec les concepts exposés dans la théorie de la relativité générale et la relativité restreinte. En ce qui concerne le temps relatif, quand on y pense, il est très difficile d'imaginer que cela soit possible, vu l'expérience qu'on en fait chaque jour. Et ma question sera sur l'ontologie de cette affirmation. Parce qu'à chaque fois je pose la question "pourquoi" pour répondre à un phénomène. Et souvent en science, il arrive que la réponse soit simplement "parce que c'est un fait" et effectivement, lorsqu'il s'agit d'un constat objectif, là où l'on ne peut plus invoquer de raisons supérieures, alors j'accepte la réponse. Et en ce qui concerne ce temps relatif justement, je me demande où j'en suis dans la compréhension de ce phénomène... Est-ce aussi une observation sans que l'on en comprenne les causes ? Ou alors il existe une série d'explications avant de mener jusqu'à ce mur ?

Dernière question, qui est en fait la suite de la précédente : J'ai vraiment du mal à conceptualiser le temps comme étant "quelque chose". Sachant qu'il ne s'agit que d'un enchaînement d'événements dans un espace donné, pourquoi lui attribue-t-on un sens physique ? Le temps peut-il ne pas exister en temps que dimension ?


Merci pour vos réponses, je suis désolé pour la naïveté de mes questions, j'espère ne pas vous embêter avec ça ^^'

 

PS : Ceci est un doublon provenant d'un autre forum, histoire d'avoir plus de réponses sur le sujet.

[Albuquerque]

Je ne comprends pas plusieurs de tes questions, soit que je n'aie pas le niveau pour cela, soit qu'elles soient moins des questions pertinentes que des amalgames de choses qui n'avaient pas à être mises ensemble, soit un mélange des deux.

 

- Quand un trou noir absorbe de la matière il grossit en masse et en rayon, point. Peu importe ici ce que devient cette matière une fois dedans. 

- Bien sûr, le périhélie des autres planètes que Mercure avance aussi, mais d'une quantité de plus en plus faible en s 'éloignant du soleil, c'est à dire dans une gravitation moindre qui donc cause moins de cet effet relativiste.

- L'affirmation du livre que tu cites est apparemment une prise de position personnelle de son auteur. Par combien est-elle partagée, je l'ignore.

- Le temps existe nécessairement en tant que "dimension" en ce sens que son introduction dans la métrique relativiste sous une forme mathématique analogue à celle des dimensions spatiales est obligatoire faute de quoi il n'y a plus de relativité.

 

Pour ce qui est d'intuiter le temps relatif, c'est tout à fait possible. Je propose cette expérience de pensée :

Soient deux électrons voyageant de concert à une certaine distance l'un de l'autre comme les deux roues d'un même essieu en ligne droite. Une ficelle de masse négligeable les relie et les empêche de se repousser l'un l'autre.

On coupe la ficelle. Dans le référentiel de chaque électron, l'autre au départ n'a aucune vitesse. Chaque électron voit donc l'autre le fuir avec une accélération découlant de la force de répulsion électrostatique due à sa charge, et à sa masse au repos, puisque F = m.gamma. Supposons qu'au bout d'une seconde les électrons se soient repoussés d'un mètre. 

A présent considérons un observateur voyant passer les deux électrons devant lui à 269 000 km/s. A cette vitesse leur masse relativiste est le double de leur masse au repos. La ficelle est coupée à cet instant. 

La force de répulsion électrostatique est inchangée : c'est un invariant relativiste. La masse et donc l'inertie des électrons est doublée : l'observateur voit donc les électrons se repousser avec une accélération deux fois moindre que  s'il chevauchait l'un des électrons. Il les voit s'être écartés d'un mètre au bout non plus d'une seconde, mais de moins puisque les électrons pour lui sont devenus "plus lourds".

Le temps n'est ainsi plus absolu. 

PS : le fait expérimental est que plus un faisceau d'électrons va vite par rapport à l'observateur, moins la force électrostatique qui tend à le faire éclater est faible. Elle est réduite par l'apparition des "forces de Lorentz", qui sont moins des forces que la traduction de la relativité du point de vue des différents observateurs.

PS2 : si mon raisonnement est faux, je serai satisfait qu'on m'explique pourquoi.

 

 

 

[duschnok]

J'aime beaucoup tes questions. Je me risque à quelques éléments de réponse.

- Les questions deux et trois me semblent similaires : Force vs courbure de l'espace temps, "Comment parvient-on à savoir que c'est cette situation plutôt que l'autre qui est la bonne ? Quelles preuves ?"

J'imagine que la principale différence tient au temps, plus qu'à la trajectoire. Si tu es dans l'espace, avec deux horloges ultraprécises. 1) Tu es en orbite autour de la terre. Ca peut être soit une force, soit une courbure de l'espace temps, qui t'attache à la terre. Pas grande différence. 2) Tu mets l'une des horloges dans une fusée, tu la fais descendre au sol (au fond du puit de potentiel, dans l'image force) puis remonter jusqu'à toi. Tes deux horloges seront maintenant en désaccord. La description de l'attraction universelle en temps que force ne décrit pas ça. 3) Un petit détail sur les trajectoires: avec le principe fondamentale de la dynamique, F = m1 a, et pour la gravité F = G m1 m2/ r^2, c'est un peu inconfortable d'écrire m1 = 0, c'est à dire de regarder l'effet de la force de gravité sur un photon. Problème résolu avec la description en tant que courbure de l'espace temps.

- Je serai moi aussi intéressé s'il existe une réponse intuitive à l'avancée du périhélie La suite des réponses l'apportera peut-être !

- La phrase de Carlo Rovelli me semble une vulgarisation ratée... l'espace temps a des propriétés sympa, comme pouvoir être courbe, être déformé par la densité locale d'énergie... Mais mettre dans la même phrase sa déformation par les masses (= la gravité) et le phénomène d'expansion de l'univers, je trouve ça confondant, même si les deux sont inclus dans l'équation d'einstein (dans des termes différents!).

- sur le temps relatif; est-ce un fait? ou un concept indirect? réponse: aujourd'hui, c'est un fait expérimental direct. Tu prends deux horloges atomiques du plus haut niveau (les horloges dites "optiques", dans les labos de recherche); tu en mets l'une 1m, voire 20 cm, au-dessus de l'autre. Il a été constaté qu'elles marquent le temps à un rythme différent. A tel point qu'on pense utiliser ça indirectement pour faire de la géodésie ) : comparer le potentiel gravitationel entre plusieurs points. Le "temps" est une quantité qui est bien définie localement: une horloge atomique révèle un phénomène oscillatoire dans un atome, et tous les atomes de la même espèce doivent avoir ce phénomène exactement au même rythme - en temps local. Mais en effet, aujourd'hui, c'est un fait expérimental que deux horloges, qui ne sont pas au même point de l'espace, voire ont des vitesses relatives, communiquerons toujours au troisième larron: l'opérateur, deux signaux pas exactement raccords.

 

Modifié 30 juillet 2023 par duschnok

[rmor51]

Le meilleur livre sur la relativité est celui d'Einstein lui-même, en poche Payot.

 

 

[dob250]

Je t'invite à écouter Étienne klein ,ici sur la notion de temps et sur la relativité restreinte

 

 

 

[alienoscope]

Merci pour toutes vos réponses, c'est difficile mais je vais relire plusieurs fois, ça va finir par rentrer ^^' je reposterai des questions de confirmation si besoin !

[VNA]

Bonjour, what? pas un bachelier?

 

Born on 14 March 1879 in Ulm, Germany, Albert Einstein was the most impactful physicist of the 20th century. He received a bachelor's degree from Swiss Federal Polytechnic in 1900 and a PhD from the University of Zurich in 1905.

 

Ce "monsieur" abaisserait il Einstein?

Personnellement ce "monsieur" me parait pédantesque et très antipathique! Sorry

De plus accusé de plagiat!!!!

Les professeurs Anglo-Saxons sont tellement plus approchables et sans airs.

 

Je m'excuse d'avance pour mon opinion si violente envers ce "monsieur,"

 

 

 

[polorider]

Il y a 11 heures, VNA a dit :

Ce "monsieur" abaisserait il Einstein?

Personnellement ce "monsieur"

 

Il y a 11 heures, VNA a dit :

envers ce "monsieur,"

  Euh... de qui parles-tu là, exactement? 

[morbli]

Il y a 11 heures, VNA a dit :

Les professeurs Anglo-Saxons sont tellement plus approchables et sans airs.

Le problème c'est qu'ils s'expriment dans un idiome bizarre que la plupart des français ne comprennent pas.

[dob250]

il y a 26 minutes, morbli a dit :

Le problème c'est qu'ils s'expriment dans un idiome bizarre que la plupart des français ne comprennent pas.

je pense que vous ne l'avez pas écouté c'est très abordable 

Il y a 11 heures, VNA a dit :

Bonjour, what? pas un bachelier?

 

Born on 14 March 1879 in Ulm, Germany, Albert Einstein was the most impactful physicist of the 20th century. He received a bachelor's degree from Swiss Federal Polytechnic in 1900 and a PhD from the University of Zurich in 1905.

 

Ce "monsieur" abaisserait il Einstein?

Personnellement ce "monsieur" me parait pédantesque et très antipathique! Sorry

De plus accusé de plagiat!!!!

Les professeurs Anglo-Saxons sont tellement plus approchables et sans airs.

 

Je m'excuse d'avance pour mon opinion si violente envers ce "monsieur,"

 

 

 

C'est ton opinion mais pourtant très abordable, pour le plagiat ou j'ai vu bien sûr rien de grave franchement moi je m'attache à ses explications que je trouve justement abordables en particulier quand il se met à la place d'einstein dans sa reflexion, j'ai lu pas mal de livre à ce sujet son explication est très abordable. La notion de relativité n'est pas simple de prime abord, elle va l'encontre de notre quotidien

L'intrication quantique est passionnante par exemple 

Je n'impose rien, je vous trouve un peu direct sans vraiment apporté une critique constructive et des exemples concrets pour étayer vos propos.

Il n'y a rien de plus simple de dire c'est mauvais au revoir 

Ensuite tout le monde ne lit pas l'anglais 

[rmor51]

Qu'Einstein ait été ou non bachelier, on s'en tape le coquillard, au regard de ce qui l'a produit. Hug ! J'ai dit !

[morbli]

il y a une heure, dob250 a dit :

je pense que vous ne l'avez pas écouté c'est très abordable

je ne parlais pas d'E. Klein que j'apprécie énormément mais de ces "professeurs Anglo-Saxon tellement plus approchables" qui, pour le public français, ont le désavantage de parler "anglo-saxon". N'en déplaise à notre ami VNA

Modifié 1 août 2023 par morbli

[dob250]

il y a 46 minutes, morbli a dit :

je ne parlais pas d'E. Klein que j'apprécie énormément mais de ces "professeurs Anglo-Saxon tellement plus approchables" qui, pour le public français, ont le désavantage de parler "anglo-saxon". N'en déplaise à notre ami VNA

Ok mea culpa

['Bruno]

Il y a 14 heures, VNA a dit :

what? pas un bachelier?

 

Le texte que tu cites dit qu'il a eu un bachelor. Donc what quoi ?

[Hans Gruber]

Il y a 2 heures, rmor51 a dit :

Qu'Einstein ait été ou non bachelier, on s'en tape le coquillard, au regard de ce qui l'a produit. Hug ! J'ai dit !

 

un bachelor n'est pas l'équivalent d'un bac

[VNA]

Il y a 1 heure, Hans Gruber a dit :

un bachelor n'est pas l'équivalent d'un bac

Bonjour, et son doctorat non plus?

Je neveux ou  voulais  pas commencer une polémique, et je m'en excuse encore une fois.

 

[Hans Gruber]

Ce serait plutôt l’équivalent d'un master 1, je ne vois aucune polémique, juste une précision

[VNA]

il y a 44 minutes, Hans Gruber a dit :

Ce serait plutôt l’équivalent d'un master 1, je ne vois aucune polémique, juste une précision

 

Bonjour, peut être il faudrait s'arrêter de s'aveugler par sa propre éducation?

Voir les résultats d'une ou autre éducation, combien de fois j'ai entendu ce genre de réflexions  envers l'éducation Américaine?

[alienoscope]

Bonjour, 

 

Avec de la lecture, de la prise de recul, des nouveaux visionnages de vidéos et la relecture de vos réponses, me sont venues d’autres questions, afin de voir si j’ai bien tout compris, et préciser quelques dernières petites choses : 

 

J’entends souvent dire que ce ne sont pas les galaxies elles-mêmes qui s’éloignent mais le tissu de l’espace-temps qui s’étend. J'aimerais simplement savoir comment nous faisons la différence… 

 

Concernant les trous noirs, à cause de la dilatation des durées, je vois souvent passer l’idée selon laquelle des objets tombant dans le trou noir seraient comme figés, de notre point de vue. Je comprends bien tout ça, mais donc, la conséquence de cela c’est que si nous nous approchons du trou noir pour l’observer, on verrait tous les objets qui y sont tombés depuis toujours non ? Une accumulation des images est-elle possible ? 

 

Ensuite, petite question sur cet extrait de conférence de Roland Lehoucq, de 1:17:43 jusqu’à 1:17:58,  il parle de force de coriolis d’accord mais y a-t-il une contradiction avec le principe selon lequel “le mouvement libre des corps s’effectue à vitesse constante” ? Pour aller plus loin on parle bien de vitesse inertielle dans ce cas là ? Cela n’est pas valable pour l’accélération ? J’ai trouvé que ce que dit Lehoucq dans cette vidéo correspond à ce que disait Aristote selon cette vidéo de e-penser, de 1:08 à 2:10. Est-ce juste parce que l’effet de la force de Coriolis est négligeable mais qu’il existe tout de même ?

 

Pour continuer dans la physique, j’aimerai bien comprendre de manière intuitive, la conservation du moment cinétique, car souvent j’entends qu’à cause des forces de marées, la Lune s’éloigne pour conserver l’énergie. Le “pour” me fait l’effet d’une intention, d’un finalisme, alors que j’aimerai comprendre le phénomène physique. De même pour l'aplatissement du disque protosolaire en lien avec la force centrifuge. Je ne maîtrise pas bien le tout donc j’aimerai des représentation assez simples si cela est possible… 

 

Puis j’ai des questions plus ou moins liées au sujet de la relativité, mais ce sont des questions qui me sont venues grâce à ça : 

 

De manière générale, j’ai du mal à comprendre le lien entre température et spectre électromagnétique, les étoiles rayonnent-elles dans tout le spectre malgré leurs températures différentes ? Pourquoi parle-t-on de rayons de haute énergie spécifiquement pour les étoiles à neutrons par exemple, alors que le Soleil en a aussi ? 

 

Y a-t-il une limite haute et une limite basse au spectre électromagnétique ? On représente souvent le spectre jusqu’aux deux extrêmes (ondes radio et rayons gamma), mais que se passe-t-il au-delà ? Est-ce que cela s’arrête à un moment ? 

 

Ici, entre 1:10:32 et 1:12:36, Etienne Klein dit encore quelque chose que je trouve incroyable. Est-ce à nuancer ou alors tout est exact ?

 

Concernant l’âge de l’Univers, j’entends parfois qu’on ne peut observer des objets situés au-delà de 13,8 milliards d’années-lumière car aucun objet ne peut s’être créé avant le Big Bang. Je trouve que c’est bizarrement formulé, cela veut dire que nous connaissions l’âge de l’Univers avant d’avoir observé des objets s’y trouvant ? L’âge de l’Univers a est déterminé par les observations de ces objets ou par autre chose, historiquement ? 

 

Enfin, existe-t-il une représentation visuelle pour mieux comprendre les effets combinés de l’expansion de l’Univers et de la vitesse de la lumière ? Je comprends chacun des concepts : horizon des événements, sphère de Hubble, horizon cosmologique… Mais les effets cumulés je m’y perd… 

 

Merci d'avance ! (Désolé, c'est encore un peu fouillis, mais j'espère que toutes ces réponses me permettront mieux de comprendre le Tout)  

['Bruno]

Quelques réponses...

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

J’entends souvent dire que ce ne sont pas les galaxies elles-mêmes qui s’éloignent mais le tissu de l’espace-temps qui s’étend. J'aimerais simplement savoir comment nous faisons la différence… 

 

1) Pour la théorie, on modélise l'univers en utilisant la relativité générale. Le modèle que l'on obtient est celui d'un espace en expansion qui entraîne les objets, pas d'un espace fixe dans lequel les objets s'éloignent les uns des autres. Refais les calculs, tu verras

 

2) L'amas de galaxies de la Couronne Boréale présente un décalage vers le rouge qui s'interpréterait, si c'était un effet Doppler, comme une vitesse d'éloignement de 21 000 km/s. Aucun phénomène physique connu n'expliquerait que des objets aussi gigantesques que des galaxies puissent acquérir une telle vitesse. Celles de l'amas CL J1001+0220 s'éloigneraient à 2,5 fois la vitesse de la lumière (toujours dans l'hypothèse d'un effet Doppler) : c'est tout simplement impossible. Par contre, si on fait confiance en la théorie, tout s'explique : ce n'est pas un effet Doppler (des objets qui s'éloignent à grande vitesse) mais un décalage cosmologique (l'espace s'étend entre nous et ces galaxies).

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

Concernant les trous noirs, à cause de la dilatation des durées, je vois souvent passer l’idée selon laquelle des objets tombant dans le trou noir seraient comme figés, de notre point de vue. Je comprends bien tout ça, mais donc, la conséquence de cela c’est que si nous nous approchons du trou noir pour l’observer, on verrait tous les objets qui y sont tombés depuis toujours non ?

 

Du coup tu n'as pas compris...  Si nous restons en dehors du trou noir, nous voyons les objets qui s'en approchent vivre de plus en plus au ralenti. De notre point de vue, ils ne traverseront l'horizon du trou noir qu'à l'infini des temps (c'est une façon de parler). Maintenant, approchons-nous du trou noir, plus précisément de son horizon. Les Terriens nous verront de plus en plus ralenti, et nous, lorsqu'on regardera la Terre, on les verra de plus en plus en accéléré. Lorsqu'on franchira l'horizon du trou noir, on verra (en très accéléré) la fin des temps sur Terre (on verra le Soleil mourant engloutir la Terre, puis tout ça disparaître). En supposant qu'on ait des moyens optiques suffisant, bien sûr. Et une fois dans le trou noir, on ne verra plus l'univers dont on vient. En fait, on sera dans un autre univers, indépendant de l'univers de départ et n'ayant aucun interaction avec lui puisqu'il n'existe plus. En gros, et en théorie. Tout ça n'est que la conséquence des calculs et n'a jamais été observé.

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

il parle de force de coriolis d’accord mais y a-t-il une contradiction avec le principe selon lequel “le mouvement libre des corps s’effectue à vitesse constante”

 

Le mouvement libre des corps, c'est lorsque ces corps ne subissent aucune force extérieur (comme la gravitation). La force de Coriolis, elle, s'applique lorsqu'il y a une force extérieure.

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

la conservation du moment cinétique, car souvent j’entends qu’à cause des forces de marées, la Lune s’éloigne pour conserver l’énergie. Le “pour” me fait l’effet d’une intention, d’un finalisme

 

Les physiciens emploient des tournures de phrase trompeuses. Par exemple lorsqu'ils parlent d'échange d'énergie, il n'y a aucun échange d'énergie autre part que dans les équations. L'énergie n'est pas un objet, c'est un nombre (une grandeur). Quand elle passe du membre de gauche au membre de droite, on dit qu'il y a un échange. C'est plus pratique pour les physiciens, qui passent leur temps à faire des calculs, mais ça met dans la tête des gens l'idée que l'énergie serait une sorte de fluide qui remplit l'espace ou un ânerie de ce genre. C'est juste un nombre, comme la température ou le diamètre.

 

La conservation de l'énergie est une propriété qui aide à faire des calculs. Là, les physiciens font des calculs d'orbite lunaire et se rendent compte que, s'ils veulent conserver l'énergie (dans les calculs), ils obtiennent que la Lune s'éloigne. Ils ont raison : il faut que l'énergie se conserve, c'est une propriété fondamentale, et leurs calculs sont justes. Mais ils pourraient dire plutôt : « comme conséquence de la conservation de l'énergie, la Lune s'éloigne » (ou quelque chose de ce genre).

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

j’ai du mal à comprendre le lien entre température et spectre électromagnétique, les étoiles rayonnent-elles dans tout le spectre malgré leurs températures différentes ?

 

Le Soleil émet dans tout le spectre, mais plus en lumière jaune qu'en lumière bleue ou rouge. Bételgeuse émet dans tout le spectre, mais plus en lumière rouge qu'en lumière jaune ou bleue. Rigel émet dans tout le spectre, avec un maximum en lumière bleue. Là où elle émet au maximum dépend de sa température : les étoiles bleues sont les plus chaudes, les rouges les plus froides.

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

On représente souvent le spectre jusqu’aux deux extrêmes (ondes radio et rayons gamma), mais que se passe-t-il au-delà ?

 

Par définition, les ondes radio sont toutes les ondes dont la longueur est supérieure à une certaine valeur, donc il n'y a pas de limite haute. Des ondes de 1 mètre sont des ondes radio, des ondes de 1 km aussi, des ondes de 1 année-lumière aussi (si ça existe...) Je crois que c'est pareil de l'autre côté avec les ondes gamma.

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

Ici, entre 1:10:32 et 1:12:36, Etienne Klein dit encore quelque chose que je trouve incroyable. Est-ce à nuancer ou alors tout est exact ?

 

Tout est exact, et c'est fondamental. Ce n'est pas facile à comprendre, ou même à admettre, mais si tu trouves ça incroyable, je trouve que tu es sur le bon chemin...

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

j’entends parfois qu’on ne peut observer des objets situés au-delà de 13,8 milliards d’années-lumière car aucun objet ne peut s’être créé avant le Big Bang. Je trouve que c’est bizarrement formulé, cela veut dire que nous connaissions l’âge de l’Univers avant d’avoir observé des objets s’y trouvant ?

 

Je ne vois pas le rapport. De plus je trouve ce raisonnement tordu. Je dirais plutôt : on ne peut pas observer d'objets au-delà de 13,8 Gal car leur lumière n'a pas eu le temps de nous atteindre. L'âge de l'univers est déterminé par le modèle (basé sur la théorie de la relativité générale) et divers paramètres dont la constante de Hubble (liée au taux d'expansion de l'espace). En gros, on remonte le temps (par le calcul) jusqu'à ce que toutes les distances soient nulles.

 

Il y a 3 heures, alienoscope a dit :

Enfin, existe-t-il une représentation visuelle pour mieux comprendre les effets combinés de l’expansion de l’Univers et de la vitesse de la lumière ?

 

Est-ce que tu as lu ce sujet dans le sous-forum FAQ : https://www.webastro.net/forums/topic/19651-à-quoi-ressemble-lunivers/#comment-248752 ? (Il faut lire tout le sujet, pas la première moitié, sous peine de tout comprendre à l'envers.) Il est basé sur des diagrammes d'espaces-temps, je trouve que ce sont les meilleures représentations pour aider à y voir un peu plus clair.

 

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Toutes tes questions sont abordées dans la première partie du livre Le destin de l'univers, de J.-P. Luminet, que je considère comme un chef-d'œuvre de vulgarisation scientifique. Dans la deuxième partie, il explique les propriétés des trous noirs à l'aide de diagrammes d'espace-temps. C'est un livre où il faut s'accrocher, car certains passages (les plus vertigineux) sont difficiles. Mais ça vaut le coup. Si tu le trouves, je te le recommande !

[alienoscope]

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Du coup tu n'as pas compris...  Si nous restons en dehors du trou noir, nous voyons les objets qui s'en approchent vivre de plus en plus au ralenti. De notre point de vue, ils ne traverseront l'horizon du trou noir qu'à l'infini des temps (c'est une façon de parler). Maintenant, approchons-nous du trou noir, plus précisément de son horizon. Les Terriens nous verront de plus en plus ralenti, et nous, lorsqu'on regardera la Terre, on les verra de plus en plus en accéléré. Lorsqu'on franchira l'horizon du trou noir, on verra (en très accéléré) la fin des temps sur Terre (on verra le Soleil mourant engloutir la Terre, puis tout ça disparaître). En supposant qu'on ait des moyens optiques suffisant, bien sûr. Et une fois dans le trou noir, on ne verra plus l'univers dont on vient. En fait, on sera dans un autre univers, indépendant de l'univers de départ et n'ayant aucun interaction avec lui puisqu'il n'existe plus. En gros, et en théorie. Tout ça n'est que la conséquence des calculs et n'a jamais été observé.

Oui tout ça je l'ai bien intégré, je ne vois pas en quoi ça invalide ma question... (qui est peut-être imprécise). Justement, les objets qui sont figés de toute éternité sur le trou noir, pour un observateur extérieur, et bien cela veut bien dire que tous les objets y sont toujours "imprimés". Et du coup ma question c'est est-ce que si on observe un trou noir, on voit tous les objets qui y sont tombés de tout temps, puisqu'ils sont là pour toujours (de notre point de vue) et bien les images devraient s'y accumuler, s'y superposer ? 

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Le mouvement libre des corps, c'est lorsque ces corps ne subissent aucune force extérieur (comme la gravitation). La force de Coriolis, elle, s'applique lorsqu'il y a une force extérieure.

D'accord ! Donc la force de Coriolis légère décrite par Roland Lehoucq prouve "un peu" la rotation terrestre, contrairement à ce qu'affirmait Aristote, nous sommes d'accord ? 

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Les physiciens emploient des tournures de phrase trompeuses. Par exemple lorsqu'ils parlent d'échange d'énergie, il n'y a aucun échange d'énergie autre part que dans les équations. L'énergie n'est pas un objet, c'est un nombre (une grandeur). Quand elle passe du membre de gauche au membre de droite, on dit qu'il y a un échange. C'est plus pratique pour les physiciens, qui passent leur temps à faire des calculs, mais ça met dans la tête des gens l'idée que l'énergie serait une sorte de fluide qui remplit l'espace ou un ânerie de ce genre. C'est juste un nombre, comme la température ou le diamètre.

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

La conservation de l'énergie est une propriété qui aide à faire des calculs. Là, les physiciens font des calculs d'orbite lunaire et se rendent compte que, s'ils veulent conserver l'énergie (dans les calculs), ils obtiennent que la Lune s'éloigne. Ils ont raison : il faut que l'énergie se conserve, c'est une propriété fondamentale, et leurs calculs sont justes. Mais ils pourraient dire plutôt : « comme conséquence de la conservation de l'énergie, la Lune s'éloigne » (ou quelque chose de ce genre).

Mais alors, que se passe-t-il concrètement pour que la Lune s'éloigne ? Comment comprendre cela sous le prisme de la gravitation ? 

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Par définition, les ondes radio sont toutes les ondes dont la longueur est supérieure à une certaine valeur, donc il n'y a pas de limite haute. Des ondes de 1 mètre sont des ondes radio, des ondes de 1 km aussi, des ondes de 1 année-lumière aussi (si ça existe...) Je crois que c'est pareil de l'autre côté avec les ondes gamma.

Donc j'imagine que quand il n'y a plus rien ça traduit une absence de lumière ? 

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Tout est exact, et c'est fondamental. Ce n'est pas facile à comprendre, ou même à admettre, mais si tu trouves ça incroyable, je trouve que tu es sur le bon chemin...

Mais alors comment expliquer des expériences telles que la double fente de Young où on observe bien des corpuscules non ? Ou alors c'est juste un problème de définition au sens où un corpuscule ne pourrait pas se comporter comme ça ? 

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Je ne vois pas le rapport. De plus je trouve ce raisonnement tordu. Je dirais plutôt : on ne peut pas observer d'objets au-delà de 13,8 Gal car leur lumière n'a pas eu le temps de nous atteindre. L'âge de l'univers est déterminé par le modèle (basé sur la théorie de la relativité générale) et divers paramètres dont la constante de Hubble (liée au taux d'expansion de l'espace). En gros, on remonte le temps (par le calcul) jusqu'à ce que toutes les distances soient nulles.

Donc ce qui est venu en premier, historiquement c'est quoi ? L'estimation de son âge dû à l'observation et à la vitesse d'expansion ? Ou alors l'âge des objets ? Parce que j'ai lu que plusieurs données convergeaient vers une valeur commune, mais laquelle est venue en premier ? (désolé si j'insiste, c'est pour avoir des réponses extrêmement claires) 

Il y a 14 heures, 'Bruno a dit :

Est-ce que tu as lu ce sujet dans le sous-forum FAQ : https://www.webastro.net/forums/topic/19651-à-quoi-ressemble-lunivers/#comment-248752 ? (Il faut lire tout le sujet, pas la première moitié, sous peine de tout comprendre à l'envers.) Il est basé sur des diagrammes d'espaces-temps, je trouve que ce sont les meilleures représentations pour aider à y voir un peu plus clair.

 

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Toutes tes questions sont abordées dans la première partie du livre Le destin de l'univers, de J.-P. Luminet, que je considère comme un chef-d'œuvre de vulgarisation scientifique. Dans la deuxième partie, il explique les propriétés des trous noirs à l'aide de diagrammes d'espace-temps. C'est un livre où il faut s'accrocher, car certains passages (les plus vertigineux) sont difficiles. Mais ça vaut le coup. Si tu le trouves, je te le recommande !

Je vais aller consulter ces sources, merci beaucoup ! 

['Bruno]

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Justement, les objets qui sont figés de toute éternité sur le trou noir, pour un observateur extérieur, et bien cela veut bien dire que tous les objets y sont toujours "imprimés". Et du coup ma question c'est est-ce que si on observe un trou noir, on voit tous les objets qui y sont tombés de tout temps, puisqu'ils sont là pour toujours (de notre point de vue) et bien les images devraient s'y accumuler, s'y superposer ? 

 

Depuis la Terre (ou n'importe quel autre endroit de l'univers), on ne peut pas voir les objets qui y sont tombés : pour nous ils ne sont pas encore tombés. On voit juste des objets qui s'en rapprochent de plus en plus lentement. Par exemple si une mission d'exploration est venue dans les parages il y a 4 milliards d'années (venue d'une autre planète peut-être), de notre point de vue elle a presque atteint l'horizon du trou noir. Mais on la voit toujours. Quand à notre mission, partie plus récemment, elle n'est pas encore aussi proche de l'horizon (sauf si elle a avancé plus vite) et on la voit derrière. Donc en effet on risque de voir pas mal de monde, mais pas superposés (sauf si réellement les deux vaisseaux se sont rejoints).

 

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Donc la force de Coriolis légère décrite par Roland Lehoucq prouve "un peu" la rotation terrestre, contrairement à ce qu'affirmait Aristote, nous sommes d'accord ?

 

D'après ce que j'ai compris, oui.

 

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Mais alors, que se passe-t-il concrètement pour que la Lune s'éloigne ?

 

Concrètement, il y a des marées et la Lune s'éloigne. On fait des calculs pour modéliser ça : on intègre la loi de la conservation de l'énergie et ça implique, au niveau des calculs, qu'elle s'éloigne. On en conclut que l'éloignement de la Lune est causé par les marées. Je ne vois pas comment dire les choses autrement...

 

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Donc j'imagine que quand il n'y a plus rien ça traduit une absence de lumière ? 

 

Je ne comprends pas. On dirait que tu veux dire : s'il n'y a plus de lumière de longueur d'onde supérieure à 1 km, alors il n'y a plus de lumière de longueur d'onde supérieure à 1 km ?

 

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Mais alors comment expliquer des expériences telles que la double fente de Young où on observe bien des corpuscules non ?

 

Non, justement, dans cette expérience on observe des franges : la matière se comporte comme une onde.

 

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Donc ce qui est venu en premier, historiquement c'est quoi ? L'estimation de son âge dû à l'observation et à la vitesse d'expansion ? Ou alors l'âge des objets ? Parce que j'ai lu que plusieurs données convergeaient vers une valeur commune, mais laquelle est venue en premier ?

 

Tu as raison, il y a deux choses différentes et c'est important de le comprendre.

− En observant des galaxies lointaines et en estimant leur distance (par exemple avec des supernovæ de type Ia), on peut connaître la constante de Hubble. L'âge de l'univers en dépend (dans un modèle parabolique simpliste, c'est 2/(3H) je crois). Ainsi, on estime l'âge de l'univers à partir de la constante de Hubble (et des paramètres de l'univers : proportion de matière sombre, etc.)

− On sait estimer l'âge d'une étoile. Ça dépend de sa composition (et sûrement d'autres choses) qu'on peut connaître grâce à la spectroscopie. Parmi les objets les plus anciens, il y a les amas globulaires. Ce sont des astres relativement proches, donc ils sont relativement bien connus (mieux que les galaxies lointaines en tout cas). Les plus anciens amas globulaires connus auraient de l'ordre de 14 à 15 Ga (milliards d'années).

 

Est-ce que ces deux observations se contredisent ? Non ! Elle se contredisaient quand, dans les années 50, on trouvait une constante de Hubble de 250 km/s par Mpc, d'où un univers pas plus âgée que 5 Ga ou quelque chose de ce genre. C'est une des raisons pour lesquelles le modèle « du big bang » n'était pas en faveur alors. Aujourd'hui on trouve la même chose : de l'ordre de 15 Ga. Compte tenu des incertitudes, il me semble que c'est une confirmation remarquable.

 

Les deux méthodes sont apparues presque en même temps, mais peu importe car elles ont évolué. La première estimation de la constante de Hubble a été faite par Hubble à la fin des années 1920, et il me semble qu'à l'époque on commençait à peine à estimer l'âge des plus vieilles étoiles. Ce qui compte, c'est qu'on a aussitôt trouvé une incohérence : Hubble estimait sa constante à 500 km/s par Mpc (au lieu de 70-75 aujourd'hui), d'où un univers beaucoup trop jeune (contradictoire avec l'âge de la Terre). En 1945, on découvre qu'il existe deux types de céphéides et toutes les distances extragalactiques sont multipliées par 2. Cette fois l'univers a environ 5 milliards d'années, c'est compatible avec l'âge de la Terre, mais à la même époque on connaît des amas globulaire âgés de 10-15 milliards d'années. À ce moment là, c'est l'estimation de la constante de Hubble qui est la plus imprécise, donc on se doute qu'elle est fausse mais on ne voit pas pourquoi. Des années 50 au télescope spatial Hubble, on a pu faire des estimations un peu plus précises. Juste avant le lancement du télescope Hubble, on connaissait en gros deux méthodes indépendantes, une qui donnait H ~ 50 et une autre qui donnait H ~ 100 (et donc un univers âgé de 10 Ga, chose manifestement impossible).

 

Quand le télescope Hubble a été lancé, sa priorité était de trouver des supernovæ dans des galaxies lointaines (ainsi que des céphéides le plus loin possible pour calibrer les supernovæ). L'enjeu était d'avoir une valeur précise de H.

− Si H est plus petit que 75, ce sera compatible avec l'âge des plus vieux amas globulaires.

− Si H est plus grand, c'est soit qu'on ne sait pas estimer correctement l'âge des amas globulaires, soit qu'on a mal estimé les distances des galaxies lointaines (à l'époque la théorie de l'évolution des étoiles était quand même solide, mais sait-on jamais).

 

Finalement on a trouvé que H vaut entre 70 et 75, d'où un âge entre 13 et 15 Ga, sachant que ça dépend aussi des paramètres de l'univers. (Plus tard on a trouvé que H avait changé de valeur dans le passé, ce qui impliquait une expansion accélérée.)

 

En tout cas on ne peut pas dire qu'on a d'abord estimé l'âge des plus anciennes étoiles et ensuite celui de l'univers, ni le contraire. Tout s'est fait en même temps en améliorant peu à peu les estimations.

[alienoscope]

il y a une heure, 'Bruno a dit :

Concrètement, il y a des marées et la Lune s'éloigne. On fait des calculs pour modéliser ça : on intègre la loi de la conservation de l'énergie et ça implique, au niveau des calculs, qu'elle s'éloigne. On en conclut que l'éloignement de la Lune est causé par les marées. Je ne vois pas comment dire les choses autrement...

Je cherche simplement à comprendre l'effet physique de l'éloignement, moi non plus je sais pas comment le dire autrement  C'est une conséquence logique des calculs, corroborée par l'observation, c'est super. Mais pendant le phénomène, qu'est-ce qui tire ou pousse la Lune, qu'en est-il de la gravité ? Tu as peut-être déjà répondu et il n'y a peut-être pas plus de réponses que cela, mais j'aimerai vraiment une idée vulgarisée pour mieux comprendre l'effet physique, visuellement...  

il y a une heure, 'Bruno a dit :

Je ne comprends pas. On dirait que tu veux dire : s'il n'y a plus de lumière de longueur d'onde supérieure à 1 km, alors il n'y a plus de lumière de longueur d'onde supérieure à 1 km ?

Ton incompréhension m'a fait comprendre la bizarrerie que j'ai écrite  Du coup c'est bon là j'ai compris ^^' 

 

 

Merci pour toutes les autres réponses ! J'ai beaucoup apprécié ton message sur l'Histoire et la forme de l'Univers. Effectivement, si on s'arrête au début, on retrouve les vieilles idées préconçues des documentaires ou de ce qu'on entend parfois à droite à gauche... C'est très bien vulgarisé et j'ai particulièrement aimé les rappels de ce que la théorie du Big Bang ne dit pas, ce que beaucoup oublient trop souvent je trouve ^^' Merci encore ! 

[Pyrene]

Il y a 2 heures, alienoscope a dit :

Je cherche simplement à comprendre l'effet physique de l'éloignement, moi non plus je sais pas comment le dire autrement  C'est une conséquence logique des calculs, corroborée par l'observation, c'est super. Mais pendant le phénomène, qu'est-ce qui tire ou pousse la Lune, qu'en est-il de la gravité ? Tu as peut-être déjà répondu et il n'y a peut-être pas plus de réponses que cela, mais j'aimerai vraiment une idée vulgarisée pour mieux comprendre l'effet physique, visuellement...  

Ton incompréhension m'a fait comprendre la bizarrerie que j'ai écrite  Du coup c'est bon là j'ai compris ^^'

Physiquement, les marées dissipent de l'énergie (on peut même en récupérer, comme par la fameuse usine de la Rance). Elle devrait donc diminuer, mais comme l'indique 'Bruno, ce n'est pas possible : la "diminution" est donc compensée par l'éloignement de la lune. Ou autrement dit, les marées causent l'éloignement, exactement ce que dit 'Bruno.

[alienoscope]

Vu que je ne vois pas comment formuler autrement ma question, je pense que vous avez compris ma demande, c'est juste moi qui fait un blocage, je vais prendre du recul et tenter de visualiser d'autres représentations, lire d'autres sources, pour me faire une représentation globale du phénomène. Je reviendrai vers vous pour d'éventuelles futures questions. 

 

Merci de vos réponses, en tout cas ! 

[rmor51]

Pour la Lune, la Terre tourne plus vite que la Lune (24h au lieu de 28 jours). Lorsque la marée a lieu, la rotation de la Terre fait que la marée a tendance à aller en sens inverse, ce qui crée un bras de levier par rapport à la Lune et freine la rotation de la Terre.

En compensation, pour conserver le même moment de rotation, la Lune s'éloigne.

Un patineur qui tournoie, bras resserrés, ralentit lorsqu'ils les ouvrent.

[alienoscope]

Merci rmor pour le complément !

[AstronomieLorraine]

J'ai un peu de mal a comprendre ton explication de la chute d'un corps dans un trou noir @Bruno.

 

J'ai bien compris la relativité du temps et le fait que, d'un point de vu lointain par rapport à un trou noir, on aura l'impression qu'un objet qui y tombe se figera de plus en plus en s'approchant de l'horizon.

 

En revanche, j'ai dû mal à comprendre que cette apparente immobilisation du corps jusqu'a un temps quasi infini comme tu le dis, se fasse en dehors de l'horizon des événements. Pour moi ce phénomène a lieu à l'intérieur pat rapport à l'horizon.

 

Sinon, comment expliquer que des trois noirs puissent grandir et avoir une masse qui augmente ? Si une étoile qui tombe vers le trou noir va finir par s'immobiliser autour de l'horizon pour un temps infini, depuis l'extérieur on devrait voir des milliers d'étoiles figés et en train d'êtres aspirer pour le trou noir. Et ces étoiles ne devraient jamais avoir réussi à entrer sous l'horizon du trou noir et donc en augmenter la masse. Pourtant c'est ce qu'on observe.

 

Pour moi, cette quasi immobilisation par rapport à un extérieur arrive à l'intérieur du trou noir, sous l'horizon. Cela expliquerait l'augmentation des masses et les possibilités d'observer des fusions de trous noirs à l'échelle humaine.

 

['Bruno]

Le 22/08/2023 à 10:15, AstronomieLorraine a dit :

Sinon, comment expliquer que des trois noirs puissent grandir et avoir une masse qui augmente ?

 

Aaaah ! Enfin quelqu'un qui pose de bonnes questions !

 

Par rapport à son temps à lui, pas de souci. Mais c'est par rapport à notre temps à nous que ça va peut-être coincer...

 

Cette question, je l'ai posée il y a longtemps à un copain qui faisait des études de physique (niveau D.E.A. puis thèse). Plus exactement, ma question était : puisqu'il faut un temps inifini à un trou noir pour se former (infini par rapport à nous, pas par rapport à lui) (ce qui est vrai !), peut-on dire que les trous n'existent pas... encore ? (et n'existeront jamais, du coup). Il m'a donné la référence d'un article scientifique que j'avais essayé de lire et qui répondrait à cette question. Je crois que j'avais à peu compris le truc, mais c'était tellement compliqué que j'ai vite oublié. J'ai surtout retenu qu'il y avait une explication, sans être sûr que ça répondait parfaitement à mon objection.

 

Je ne peux pas te donner de lien vers cet article (ça date d'il y a vingt-cinq ans), mais sache qu'il y a probablement des réponses − compliquées !

 

En tout cas tu as bien compris le fonctionnement du trou noir :

 

Le 22/08/2023 à 10:15, AstronomieLorraine a dit :

Si une étoile qui tombe vers le trou noir va finir par s'immobiliser autour de l'horizon pour un temps infini, depuis l'extérieur on devrait voir des milliers d'étoiles figés et en train d'êtres aspirer pour le trou noir.

Tout à fait. Il est impossible de voir une étoile disparaître dans un trou noir à cause de la dilatation infinie du temps au niveau de l'horizon. Et je suis sûr qu'on n'a jamais vu ça. Note bien qu'on n'a jamais vu de trou noir. Ce qu'on observe, ce sont des étoiles dont la révolution est si rapide que, si on applique la troisième loi de Kepler pour calculer la masse du corps central, on trouve une masse très importante, tellement importante que rapportée à son diamètre (forcément plus petit que le diamètre des orbites des étoiles qui tournent autour), ça ne peut être qu'un trou noir. Nos observations datent d'il y a quelques décennies, c'est bien trop court pour voir du grabuge autour du trou noir... surtout s'il faut attendre la fin des temps !

 

Le 22/08/2023 à 10:15, AstronomieLorraine a dit :

Et ces étoiles ne devraient jamais avoir réussi à entrer sous l'horizon du trou noir et donc en augmenter la masse. Pourtant c'est ce qu'on observe.

On a observé ces dernières années l'augmentation de la masse d'un trou noir ? Je ne te crois pas : c'est impossible. Tu es sûr que le truc était déjà un trou noir lorsque sa masse a augmenté ? (Ou alors il y a un truc qui m'échappe − n'hésite pas à me contredire !)

 

Le 22/08/2023 à 10:15, AstronomieLorraine a dit :

Cela expliquerait l'augmentation des masses et les possibilités d'observer des fusions de trous noirs à l'échelle humaine.

L'augmentation des masses, non, en tout cas pas par apport de matière venue de l'extérieur du trou noir. Mais pour les fusions de trous noirs (là ça me dit quelque chose, il me semble que ça avait généré des ondes gravitationnelles) je ne sais pas si on a la même impossibilité due à la dilatation infinie des temps. C'est une bonne question que je te laisse poser !

 

[rmor51]

L'horizon n'est pas l'endroit où les objets disparaissent. C'est juste la ligne de non-retour, donc on peut voir ce qui s'y passe, à l'extrême ralenti. La matière est finalement gobée par le trou noir, malgré l'illusion de la voir à jamais figée.  A la dilatation du temps, il faut ajouter la dilatation des ondes lumineuses. L'objet deviendra de plus en plus rouge jusqu'à devenir invisible, au bout d'un certain temps.

 

Lorsqu'on nage dans une rivière à l'approche d'une grande chute, il y a un moment ou on ne peut plus remonter le courant. C'est la ligne d'horizon, mais on n'a pas franchi la chute.

Modifié 5 septembre 2023 par rmor51