L'espace Temps

bélzébuth-666 · 16 janvier 2005

Salut a tous,

bon je n'ai que 15 ans et demi, je sais je suis un peu petit pour m'interessé a ça mais je trouve cela facinant.

j'ai deja lu des dizaine d'article sur l'espace temps et est-ce que vous pouriez m'expliqué cela un peu plus en détail

Lolo · 16 janvier 2005

Pose nous des questions plus précises car le sujet est vraiment vaste. On se fera une joie de répondre si on en est capable.

Gaétan · 16 janvier 2005

En gros, on parle d'espce-temps par opposition à l'espace et le temps qui étaient considéré comme absolu avant Einstein. Son idée a été de dire que le temps n'est plus un absolu mais dépend de l'espace et inversément. Dans l'approche classique, deux événements simultanés pour un observateur le sont pour tous les autres. En relativité, la simultanéité n'est en générale plus vérifiée. Deux événement peuvent être simultané pour une personne et pas pour une autre. Ca dépend de leur vitesse relative notament. Plus de simultanéité absolue, implique plus de temps absolu et donc plus de temps indépendant de l'espace. C'est l'espace-temps.

Concernant, ton âge, il n'y a pas de souci. Il n'y a pas d'âge pour se poser des questions et essayer de comprendre. Je devais avoir 10 ans quand j'ai reçu mon premier livre sur l'espace.

Aurora · 18 janvier 2005

Coucou !!

Moi aussi j'ai 15 ans et je comprend rien à l'espace temps !!

On m'a explqiué sur un autre forum que le temps c'est une sorte de troisième dimension (en plus de l'espace qui en fait 2).

Mais je n'arrive absolument pas à réaliser en quoi le temps peut RALENTIR !

Pour moi le temps n'est pas quelque chose de réel, c'est une notion inventée par l'homme....

Alors je serais plus que ravie si vous pouviez m'éclairer !!

Merchi d'avance

Aur'

Chris74 · 18 janvier 2005

l'espace à 3 dimensions et pas deux l'espace temps c'est les 3 dimensions spatiales auquel on a rajouté une coordonnée de temps.

ex :

tu te trouves à la position x,y,x au moment x

tu te trouves à la position x1,y,x au moment x+1

tu te trouves à la position x2,y,x au moment x+2

voilà en très simplifier l'espace temps dispose de 4 dimensions (x,y,z + ct) mais

notre univers posséde que 3 dimensions "topologiques"

en bon français on vit dans un monde à 3 dimensions et pas 4

a+

Gaétan · 18 janvier 2005

Je ne suis pas d'accord avec ce que tu dis. D'un point de vue topologique, en relativité générale, l'Univers traité par la cosmologie a bien 4 dimension. Pour un espace-temps plat par exemple, la métrique de cette topologie est ds² = dx² + dy² + dz² - c² dt². Il apparait que la dimension temporelle revient à une dimension spaciale complexe à une constante de proportionnalité près, la vitesse de la lumière.

Chris74 · 22 janvier 2005

Faudrait pas oublier que la relativité est une théorie pas la réalité donc pour moi à ce jour l'univers à 3 dimensions et l'espace temps de la relativité à 4 dimensions .

a+

ker2x · 22 janvier 2005

Message écrit par Aurora@Jan 18 2005, 04:40 PM
Mais je n'arrive absolument pas à réaliser en quoi le temps peut RALENTIR !

](texte cité)

Il n'est pas dit que le temps ralentis.

Simplement que la PERCEPTION du temps qui passe peut etre different selon la vitesse a laquelle on se deplace.

En gros pour reprendre la vulgarisation scientifique de pas mal de bouqin de science-fiction : "si tu te deplace a une vitesse proche de la lumiere avec un vaisseau spatial qui dechire tout : 1 seconde dans le vaisseau pourra parraitre plusieurs années pour qqun qui reste sur terre".

Ca pose pas mal de probleme familiaux de partir en voyage d'affaire interstellaire pour une "journée" (de ton point de vue a toi qui est dans le vaisseau spatial) et de revenir sur terre apres ton rendez vous et de retrouver ta fille agée de 50 ans de plus (qui pourrait donc etre ta grand mere)

Gaétan · 23 janvier 2005

Message écrit par Chris74@Jan 22 2005, 10:01 AM
Faudrait pas oublier que la relativité est une théorie pas la réalité donc pour moi à ce jour l'univers à 3 dimensions et l'espace temps de la relativité à 4 dimensions .

a+

](texte cité)

A ta guise, mais dire qu'à ce jour l'Univers a 3 dimensions est aussi une théorie et non nécessairement la réalité. On peut se demander ce qu'est la réalité (mais on tombe dans des considérations philosophiques qui n'ont pas leur place dans le forum astrophysique, bien que ne manquant pas d'intérêt).

Et bien que n'étant qu'une théorie, la relativité générale est celle qui décrit au mieux les phénomènes observés, mieux qu'une théorie qui ne compte que 3 dimensions à l'Univers. Et c'est ça l'essentiel d'une théorie, coller au plus près des observations. Un univers à 4 dimensions est donc, d'une certaine façon, plus réaliste qu'un univers à 3 dimensions, bien qu'étant moi intuitif.

Il faut se méfier des évidences. Quand on regarde le Soleil dans le ciel, il est évident qu'il tourne autour de la Terre...

Lolo · 24 janvier 2005

Message écrit par Gaétan@Jan 23 2005, 03:19 PM
Quand on regarde le Soleil dans le ciel, il est évident qu'il tourne autour de la Terre...

](texte cité)

Joli (contre-)exemple!

Aragorn_54 · 24 janvier 2005

Message écrit par Chris74@Jan 22 2005, 10:01 AM
Faudrait pas oublier que la relativité est une théorie pas la réalité donc pour moi à ce jour l'univers à 3 dimensions et l'espace temps de la relativité à 4 dimensions .

a+

](texte cité)

C 'est pourtant grâce à elle qu 'on a le GPS par exemple (dixit Gaétan je pense et dans le pour la science aussi, ils le disent)..

Faudrait-il comprendre que la réalité se modifie pour épouser la théorie (afin que les gentils physiciens du monde entier soient contents !pomoi! ?) ?

On ne saura jamais mettre "la réalité" parfaitement en équations, c 'est sûr, mais dire que le "monde en 3D" est plus proche de la réalité "que le monde en 4D", c 'est renier 1 siècle d 'avancées scientifiques..

Chris74 · 24 janvier 2005

petites citations de Paul Couderc (ancien astronome à l'obs de Paris):

" On a osé écrire que la Relativité efface toute distinction entre l'espace et le temps , et considère le temps comme une quatrième dimension de l'espace Rien n'est plus faux (..... ) l'espace n'a que trois dimensions et vous n'avez aucune gymnastique mentale à faire pour essayer de lui attribuer une 4eme"

"'Ainsi on dira que l'espace temps à 4 dim . Mais cette manière commode de parler à causer des ravages dans les cervaux de non mathématicien...."

"la quatrième variable represente une <dimension> imaginaire. cette variable apparait sous la forme ict (i) étant le symbole des imaginaires pour les mathématiciens".

Citation de Stephen Hawking :

"Pour le moment, aucune des observations dont nous disposons ne nécessite de faire appel à des dim supplémentaires...."

...

Gaétan · 25 janvier 2005

petites citations de Paul Couderc (ancien astronome à l'obs de Paris):

" On a osé écrire que la Relativité efface toute distinction entre l'espace et le temps , et considère le temps comme une quatrième dimension de l'espace Rien n'est plus faux (..... ) l'espace n'a que trois dimensions et vous n'avez aucune gymnastique mentale à faire pour essayer de lui attribuer une 4eme"

"'Ainsi on dira que l'espace temps à 4 dim . Mais cette manière commode de parler à causer des ravages dans les cervaux de non mathématicien...."

Je ne connais pas ce monsieur. Que penserait-il, à ton avis, de mathématiciens qui travaillent avec des espaces infini-dimensionnels si déjà 4 font des ravages dans leur cerveau ? Je n'ai pas l'impression que que cette citation soit très raisonnable.

Et je n'ai pas dit que le temps était une dimension de l'espace. Il s'agit d'espace-temps. Je ne comprend pas pourquoi cette astronome fait la distinction entre espace et temps. Il faudrait aussi voir dans quelles circonstances il a dit ça.

"la quatrième variable represente une <dimension> imaginaire. cette variable apparait sous la forme ict (i) étant le symbole des imaginaires pour les mathématiciens".

Ici, "imaginaire" est un terme mathématique. Ca ne signifie pas qu'il s'agit d'une dimension qui n'existe que dans l'imagination des mathématiciens. On pourrait dès lors dire de même pour les autres.

Citation de Stephen Hawking :

"Pour le moment, aucune des observations dont nous disposons ne nécessite de faire appel à des dim supplémentaires...."

Sortie de son contexte, cette citation-ci ne veut pas dire grand chose.

Gaétan · 25 janvier 2005

Message écrit par Lolo@Jan 24 2005, 02:53 PM
Joli (contre-)exemple!

C'est pas de moi. C'était mon prof d'histoire de quand j'étais p'tit qui avait donné cette exemple. Ca m'avait marqué et j'ai retenu.

Bleu · 25 janvier 2005

Pauvre Belzébuth, le voilà embarqué dans une conversation de spécialistes...

lebebe · 27 janvier 2005

Bonjour Gaétan et Chris74,

1) Paul Couderc (1899 -1981) était un astronome qui a beaucoup contribuer à la vulgarisation de l'astronomie et de l'astrophysique de 1930 à 1970. De nombreux ouvrages de la collection "que-sais-je" sont de sa plume (la relativité, le calendrier, l'astrologie, l'univers). C'était un partisant convaincu de la validité de la relativité générale. Donc, chris74, d'ou tires-tu ta citation?

2) la forme ict apparait dans une modification de l'espace-temps en relativité restreinte (espace de Minkowski), cela permet d'exprimer ds² comme une somme de termes en accord avec le théorème de Phytagore et de traiter alors l'espace-temps de la relativité restreinte comme un espace euclidien. Mais il ne s'agit là que d'une astuce mathématique.

Gaétan parle de l'espace-temps de la relativité générale qui lui est dès le départ quadridimentionne et courbe (espace de Riemann).

En conclusion, lorsque l'on parle d'espace temps, encore faut-il savoir lequel.

A+

Aragorn_54 · 27 janvier 2005

Perso, je peux confirmer (pour ce qui est de la relativité restreinte en tout cas , j 'ai examen sur ça demain..)..

Le coup du ict c 'est pour éviter d 'avoir un espace-temps pseudo-euclidien.. Mon prof nous en a parlé rapidement mais nous on défini le ds²=eta(alpha,beta)*dx(alpha)²*dx(beta)² où eta est le symbole de kronecker généralise (eta(0,0) = -1 et le reste, c 'est pareil que le delta(i,j)).. ouais euh, jme rends compte que ceux qui comprendront ça le savent déjà.. :/ donc peu importe alors..

En gros, dans l 'espace-temps de Minkowski à 4 dimensions (ct, x, y, z), un point est un évènement (ça dit bien ce que ça veut dire) et un système de coordonnées est un observateur. Ca a bien un sens (sisi).. et on défini le ds² comme le carré du module de la distance spatio-temporelle dans l 'espace E4.. Sa propriété super primordiale est qu 'il est invariant par rapport à un changement de coordonnées.. (dans E3, la distance conventionnelle a aussi cette propriété mais c 'est uniquement spatial).

Ainsi donc on peut classer les évènements E' par rapport à un évènement E selon 3 cas :

- ds² < 0 (intervalle temporel) : causalité possible (les évènements colocaux dans un référentiel d 'inertie sont de cette catégorie)

- ds² = 0 (intervalle lumineux) : seule la lumière peut rejoindre les 2 évènements

- ds² > 0 (intervalle spatial) : vitesse de la lumière insuffisante pour rejoindre les 2 évènements :>: pas de causalité possible; "ailleurs de E".

Et alors, si on trace suivant les axes ct (ordonnée) |delta r| (abscisse)

(x'-x)²+(y'-y)²+(z'-z)²-c²(t'-t) =0, on a un cône (double cone en fait) centré sur E.. ces génératrices du cône contiennent les ds² nuls, les ds²<0 sont à l intérieur du cône et les ds²>0 à l 'extérieur. C 'est ce qu 'on appelle le cône de lumière..

Et rien qu 'avec ça, la méca relativiste du point matériel et les transformations de Lorentz, on peut en faire des choses..

:>: Si la relativité ne convient pas, comment expliquer la détection des muons au sol alors qu 'ils devraient disparaître 600m et 2.10^-6 secondes après leur création due à des bombardements cosmiques ? (tout en restant réaliste et général !pomoi! )

Chris74 · 28 janvier 2005

Aragorn, je ne dis pas que la relativité ne convient pas :b: je dis simplement que nous vivons dans un monde à 3 dimensions (spatiales...)

dire que nous vivons dans un monde à 4 dim c'est faire un amalgame entre les 3 dim spatiales et une dimension au sens mathématique du terme (ict) je pense pas qu' Aurora 15 ans qui voit déjà le monde en 2 dimension puisse faire le distinguo !pomoi!

faut ce mettre au niveau des personnes qui posent les questions.... et j'ai dit sur mon post de départ que c'était en très "simplifier"...

avons nous rendu service à Aurora et Belzébuth, je le crois pas ...

a+

Pour les ref de Paul Couderc : La relativité Paul Couderc edition Que sais je.

Aragorn_54 · 28 janvier 2005

Bah je ne te visais pas spécialement , je disais ça à qui voulait bien le prendre pour lui ..

Mais je ne suis pas tellement d 'accord.. on peut imaginer qu 'on est dans un monde en 4dimensions en ce sens que nous avons nos 3 dimensions habituelles spatiales.. et le temps s 'écoule constamment.. je ne sais pas si j 'ai tort en disant ça mais on peut imaginer que l 'on saute d 'évènement E à évènement E' (sommet du cône de lumière au moment où on le vit) qui fait que c 'est comme si notre évènement présent avançait constamment le long de l 'axe ct..et qu 'à chaque instant, on quitte l 'évènement qui venait de se dérouler (on remarque alors qu 'on est "+haut" dans les ordonnées (càd dans le futur absolu de l 'ancien évènement E).. Donc ça, ça représenterait le temps et nos déplacements spatiaux se feraient selon les coordonnées spatiales, sans aucun problème.

Un déplacement selon la dimension temporelle uniquement pourrait s 'imaginer en mettant dans une pièce une caméra qui filmerait tout et qui ne bougerait jamais..

Bon, là, j 'attends les critiques.. j 'imagine que le lien entre les coordonnées spatiales et temporelles ne sont pas si "simples" quoique.. on peut dire qu 'on est dans un espace à 4D et si on fixe une coordonnée quelconque (on va dire le temps ), on se retrouve dans un hyperespace affin (en plus, vu que c 'était l 'axe temps qui posait problème) en 3D, càd ce qu 'on a sous nos yeux ébahits.. Donc impression de 3D mais explication complète par 4D.. (mais bon, si on fini par valider les théories à 17dimensions, je ne pourrai pas trouver ça normal non plus ).. Mais il faut bien tenir compte des 4D pour expliquer certains phénomènes (càd utiliser la transformation de Lorentz (dilatation du temps/contraction des longueurs/invariance de c), intimement liée à la relativité (tjs restreinte, pour moi; je ne parle pas de la générale)).

PS encore : jamais mes profs ne nous ont dit qu 'il fallait voir ça comme "une vue de l 'esprit"; ils n 'ont jamais dit que nous étions effectivement dans un monde en 3D et que c 'était comme des astuces mathématiques (au fait, ne vous cramponnez pas au ict.. par exemple, une autre partie de la physique où on utilise i, c 'est l 'électricité.. alors si vous mettez une pointe en fer dans la prise de courant alternatif, c 'est pas un court-jus imaginaire que vous allez vous prendre :lol: donc faut pas voir ça comme un imaginaire philosophique.. (l 'ensemble des nombres dans lesquels i intervient s 'appelle l 'ensemble des complexes et on peut dire que C (l 'ensemble) = R² (l 'ensemble des couples de réels)..)

Bon, j 'arrête ..

Gaétan · 28 janvier 2005

C'est vrai qu'on tombe facilement dans des explications compliquées. Mais je préfère ça que de conforter les intervenants dans des explications plus simple mais moins précises. Par exemple, je ne trouve pas qu'il rend service de dire que l'espace a 3 dimensions quand on pause une question sur l'espace-temps. Je pense pas que mâcher le travail rende service. Il y a un minimum de effort intellectuel nécessaire pour comprendre des conceptes peu intuitifs qui méritent d'être compris.

Celà dit, et en ce qui me concerne, je ferais plus attention pour être plus compréhensible. Je n'avais pas fait attention à l'espace à 2 dimensions d'Aurora. Je pensais, en génrale, donner des explications valables.

Donc, je m'excuse si c'était pas bon.

oliquasar · 28 janvier 2005

moi aussi je suis petit (j'ai 14 ans!) et je trouve ca aussi hyper interessant!!!

tous ce qui touche a l'astronomie,aux physique,etc... me passionne!

seulement il y a un truc que je n'ai pas compris dans un livre que j'ai lu il parlait de parsec,je sais que un parsec vaut 3.3..année lumière mais d'ou vient cette mesure??

Aragorn_54 · 28 janvier 2005

- 1 parsec est la distance d 'une étoile dont la parallaxe annuelle est de 1 seconde d 'arc.

- et le rapport entre l 'unité astronomique (distance Terre-Soleil) et la distance Etoile-Soleil s 'appelle la parallaxe annuelle.

(copié collé.. enfin, recopié.. de mon cours d 'astro (prochain exam, d 'ailleurs ))

Ps : bravo pour l 'orthographe, d 'autres plus vieux devraient prendre exemple sur toi

Chris74 · 29 janvier 2005

Gaetan, j'ai dit au départ que l'univers avait 3 dimensions (spatiales) et que l'espace temps en avait 4, je pense pas avoir dit faux ....Le but est justement d'éviter de laisser croire que la 4eme dimension est une dim spatiale, c'est tout !

Maintenant pour nos jeunes lecteurs (et les plus vieux aussi ) je vous encourage à lire le livre "La relativité" par Paul Couderc édition que sais je, ouvrage couronné par l'académie des sciences... je sais pas si il est toujours disponible à la vente. (livre pas cher) mais il doit se trouver relativement facilement dans une bibliothèque ....Pour info j'avais lû ce bouquin à l'age de 16ans et ce fût mon premier bouquin sur la relativité :be: autant commençer sur de bonne base :mdr:

a+

Bleu · 29 janvier 2005

Tiens justement, en faisant une recherche sur ce livre dans Google, en 7ème position (1ère page) on tombe sur ce sujet...

Aragorn_54 · 29 janvier 2005

Message écrit par Chris74@Jan 29 2005, 10:41 AM
Gaetan, j'ai dit au départ que l'univers avait 3 dimensions (spatiales) et que l'espace temps en avait 4, je pense pas avoir dit faux ....Le but est justement d'éviter de laisser croire que la 4eme dimension est une dim spatiale, c'est tout !

Maintenant pour nos jeunes lecteurs (et les plus vieux aussi ) je vous encourage à lire le livre "La relativité" par Paul Couderc édition que sais je, ouvrage couronné par l'académie des sciences... je sais pas si il est toujours disponible à la vente. (livre pas cher) mais il doit se trouver relativement facilement dans une bibliothèque ....Pour info j'avais lû ce bouquin à l'age de 16ans et ce fût mon premier bouquin sur la relativité autant commençer sur de bonne base

a+

](texte cité)

Beh c 'est logique.. je ne pense pas qu 'on puisse faire croire qu 'une dimension de temps soit autre chose que temporelle !pomoi! ..

Lolo · 29 janvier 2005

Message écrit par Aragorn_54@Jan 29 2005, 11:10 AM
Beh c 'est logique.. je ne pense pas qu 'on puisse faire croire qu 'une dimension de temps soit autre chose que temporelle ..

](texte cité)

Qui sait...

lebebe · 30 janvier 2005

Message écrit par Chris74@Jan 28 2005, 10:09 AM
Pour les ref de Paul Couderc : La relativité Paul Couderc edition Que sais je.

](texte cité)

Bonjour,

J'ai la première édition de cet ouvrage qui date de 1941. La citation que tu en tire est dans le chapitre "Les fausses imputations" ou Paul Couderc défend la relativité. Pourquoi cela. A mon avis, en 1941 sous la domination Nazie, la théorie d'un Juif ne devait pas être bien vue...

En 1950, dans son ouvrage 'L'expansion de l'univers", Paul Couderc écrit: "Remarquons qur l'espace-temps est déjà un continuum à 4 dimensions (où nous esayons de séparer, tant bien que mal nos perceptions d'espace et nos perceptions temporelles).

Cette remarque est à rapprocher d'une autre d'un physicien de notre époque, Goerges Lochak, dans on livre "La géométrisation de la physique" (champs, Flammarion) :

"C'est dans l'espace-temps que s'expriment, en terme géométriques, les grandeurs représentatives de la relativité, et non plus dans notre espace ordinaire à trois dimensions, comme dans l'ancienne physique. C'est pourquoi Minkowski a ou écrire:

" l'espace en soi et le temps en soi sont destinés à s'évanouir comme de pures ombres et seule une sorte d'union de l'un et de l'autre gardera une réalité indépendante"

Mais ce jugement est excessif car la réalité , c'est l'expérience que nous effectuons, comme avant, dans notre espace tridimensionnel quotidien, rapporté à nous même, en lisant l'heure sur nos horloges locales."

et un peut plus loin, une autre constatation:

"En un sens, tout est abstrait dans le raisonnement scientifique parce que conceptualiser, définir, c'est déjà substituer une notion abstraite à un objet naturel. Le seul fait d'observer exige un effort d'abstraction.

Inversément, quand un concept nous est devenu familier, nous en sommes si pénétrés qu'il nous semble appartenir à la nature des choses et devient concret à nos yeux. C'est pourquoi tel concept qui, pour l'un, représente une pure abstraction, peut acquérir aux yeux d'un autre une valeur objective"

Reprennant une idée d'un grand physicien du sciècle dernier, on pourrait résumé tout ceci en disant: Tout est relatif

A+

Gaétan · 30 janvier 2005

Message écrit par Chris74@Jan 29 2005, 10:41 AM
Gaetan, j'ai dit au départ que l'univers avait 3 dimensions (spatiales) et que l'espace temps en avait 4, je pense pas avoir dit faux ....Le but est justement d'éviter de laisser croire que la 4eme dimension est une dim spatiale, c'est tout !

Ha ! Ben, alors j'ai tout compris de travers dans ce que t'as voulu dire. J'avais compris que tu niais qu'il y avait plus de 3 dimensions à l'Univers. Mea culpa.

Chris74 · 2 février 2005

ah la la Gaetan arrête de boire de la bière blonde sinon tu vas te retrouver dans la 4eme dim :mdr: :mdr:

blackhole · 7 mai 2005

bonjour à tous...

je suis nouveau sur le forum mais je tiens absolument à dire quelque chose sur ce sujet:

l'univers, l'espace-temps (on parle des quatres dimensions connues)

pour etre compris, on doit absolument le considérer comme un univers a quatre dimension spatiales...

c tres dur a imaginer (j'ai lu dans un bouquin qu'un japonais pouvais conceptualiser cet univers mentalement), mais c comme ca que tout s'explique.

en fait, j'ai travaillé en bibliothèque et un livre (rayon enfant!) expliquait ça tres bien...

quand un objet augmente sa masse en ayant une grande vitesse, une partie son volume "passe" dans la 4eme dimension, (il faudrait que je retrouve le titre du bouquin, tout est expliqué tres simplement, avec pleins d'exemples)

quand on nous explique la courbure de l'espace-temps (a la télé, je viens de voir sur arte, une émission sur einstein), on nous prévient a chaque fois:

on fait une simplification de notre univers qui devient un quadrillage en deux dimensions, et la courbure de l'espace temps est formée en créant une troisième dimension. En réalité, notre univers a déjà 3 dimensions et toute courbure de l'espace-temps que nous ne pouvons percevoir se fait dans la 4eme dimension.

voila ce que j'ai compris et je suis content d'avoir trouvé ce forum pour en parler, moi aussi je me pose pleins de questions a ce sujet.

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