La relativité d'Einstein

[Nicolas.D]

Bonjour / Bonsoir,

 

Je ne suis encore qu'un débutant en astrophysique et depuis peu je me penche sur la théorie de la relativité d'Einstein.

Pouvez vous m'éclairer un peu plus là dessus. J'ai déjà lu plusieurs textes dessus mais je n'ai toujours pas vraiment cerner le truc.

Si j'ai bien compris, la relativité d'Einstein dit que le temps et l'espace sont liés, et que le temps s'écoule plus ou moins vite dans l'espace ?

Je n'ai 15 ans et je n'ai pas le QI d'Einstein, je vous serez très reconnaissant de m'éclairer là dessus.

 

Merci d'avance

 

Nicolas.D

[jarnicoton]

Tu ne doutes de rien ! Offre-toi le Que sais-je ? sur le sujet.

[salviati]

Tu m'étonnes, je ne saurais même pas par quel bout commencer.

 

Je recommande pour démarrer en douceur la lecture de ceci.

C'est facile d'accès et permet de cerner la relativité, ainsi que la pensée d'Einstein qui en est indissociable.

 

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

 

Afin de bien cerner les tenants et les aboutissants, il faut étudier aussi un minimum d'histoire de la physique, comprendre les problèmes pour comprendre comment Einstein y a répondu.(Lois de Newton, électromagnétisme de Maxwell,...)

 

Tu mets le doigt dans un engrenage, fais attention

Bon courage et si des questions surviennent, réveille ce fil, mais essaie d'abord de potasser un peu

Modifié 11 juin 2012 par salviati

[Nicolas.D]

Merci Je vais lire tout sa passionnément !

[salviati]

A visionner, les vidéos de ce fil :

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=92693&highlight=relativit%E9+restreinte

 

Et une petite fable à lire :

http://www.lacosmo.com/relativite.html

 

à+

[vezguy]

Attention Nicolas, le temps ne s'écoule pas dans l'espace, et d'ailleurs ne s'écoule pas du tout ; comme dit l'autre : ce n'est pas le temps qui passe, c'est nous qui passons. Nous nous déplaçons à la fois dans le temps et dans l'espace.

De plus, il y a trois Relativité : celle de Galilée, la Relativité Restreinte (RR) et la Générale (RG) d'Einstein. Galilée s'était déjà aperçu de la relativité des points de vue, et Einstein a formalisé cela. Ainsi, dans la RR, "toutes les lois physiques doivent être les mêmes quel que soit le mouvement relatif (mouvement rectiligne uniforme) de leur système de référence". La RG, qui tient compte de la gravité qui courbe l'espace, généralise ce principe : "tous les corps de référence, quel que soit leur état de mouvement, sont équivalents pour la description de la nature".

Autre précision : la RR défie le sens commun mais, mais mathématiquement il suffit du théorème de Pythagore pour la comprendre ; en revanche, la RG est moins étonnante mais elle est mathématiquement diabolique.

Il y a plein de livres abordables sur la Relativité, à moins de 10 euros. Moi je conseille le "Que sais-je ?" de Paul Couderc : La Relativité, et le petit livre d'Einstein lui-même intitulé aussi La Relativité dans la Petite Bibliothèque Payot (on le trouve aussi, je crois, chez d'autres éditeurs).

Bonne lecture.

Guy

[Nicolas.D]

J'ai commencé à lire les différents liens que vous m'avez donné, et en effet c'est très compliqué , je pense m'acheter un livre en particulier le "Que sais-je" que vous me conseillez beaucoup Merci

[jgricourt]

Prends surtout un livre que tu comprends donc feuillette le avant pour voir, et puis si au final c'est la relativité pour les nuls qui te vas il n'y a pas de honte car si tu piges les trucs de bases dans un premier temps tu pourra alors aborder sereinement des livres plus costauds

[andromede31]

si au final c'est la relativité pour les nuls qui te vas il n'y a pas de honte

 

J'ai commencé avec l'astronomie pour les nuls

[Nicolas.D]

[querleu]

 

 

Il me paraît nécessaire de commencer par des notions sur la variabilité de l'espace (dimension colinéaire à la vitesse) et le temps

 

 

 

 

Notion préalable concernant la vitesse c de la lumière.

 

Tout d'abord, il convient de leur apprendre que la mesure que nous faisons, dans notre référentiel "Terre", de la vitesse de la lumière dans le vide est constante (299792 km/s) et indépassable.

 

Elle est indépendante de la vitesse de la source émettrice, ce qui contredit le principe d'addition ou soustraction arithmétique des vitesses de la mécanique classique.

 

C'est d'ailleurs le premier postulat de la Relativité restreinte.

 

 

 

Problème dans un train avec un rayon lumineux comme mobile par rapport au train.

 

 

 

A partir de l'arrière du train, à l'instant t = 0, est envoyé un signal lumineux à un observateur O qui s'est placé immobile sur la voie et regarde le train s'éloigner.

 

Cet observateur ne manque pas d'imagination, aussi il essaie de comparer la durée que met le signal lumineux à lui parvenir à celle que ce signal mettrait si lui,observateurO1cette fois, était animé de la même vitesse uniforme que le train. (il s'imagine dans un wagon remorqué à distance par exemple).

 

 

 

Ici un petit dessin pourrait s'avérer utile...

 

 

 

En tant qu'observateur immobile O, il constate que le temps mis par le signal pour lui parvenir est égal à la distance d qui le séparait de la source lumineuse au moment du flash, divisée par la vitesse c, car c est une constante universelle non affectée par la vitesse de la source.

 

 

 

En tant qu'observateur mobile O1 se déplaçant à la même vitesse V que le train, et constituant ainsi avec lui un référentiel mobile en translation uniforme, il sait déjà que le temps t' mis sera plus court car son propre déplacement aura réduit la distance à parcourir par la lumière : d' = d - Vt' ; il est alors tenté d'écrire que :

 

t' = d'/c = ( d - Vt' ) / c = d/c - Vt'/c, soit t' = t [c/(c + V)].

 

En écrivant cela, il se rend compte alors qu'il a écrit ( c+V ) : vitesse de rencontre en mécanique classique, ce qui est contraire à toutes les expériences réalisées à ce jour ! Par ailleurs, s'il fait c+V = c dans sa relation, il est obligé d'écrire que t' = t, ce qui est manifestement faux !

 

 

 

 

Nous sommes placés devant une énigme !

 

 

 

 

 

 

L'observateur est obligé d'écrire, même sans rien y comprendre pour l'instant : d = ct, ou c = d/t, et d' = ct', ou c = d'/t'.

 

Les relations sont à 3 paramètres, dont l'un est constant ©. Si d' varie, automatiquement t' varie dans la même proportion.

 

Comme d' est < à d, obligatoirement t' est < à t, mais pas seulement, car si le temps était absolu, c'est-à-dire s'il s'écoulait de la même façon dans le référentiel lié au train ainsi que dans le référentiel fixe, on retrouverait l'incompatibilité de l'addition d'une vitesse V à la vitesse de la lumière c !

 

 

Le temps est relatif : il est obligatoire, physiquement parlant, que son écoulement soit plus lent dans le référentiel en mouvement, et ceci d'autant plus que le mouvement sera rapide !

 

 

 

Le 2ème phénomène lié à ce ralentissement du temps, en raison des égalités énoncées plus haut qui se traduisent par : d/t = d'/t' = c, réside dans la contraction identique pour d' vis à vis de d que celle de t' vis à vis de t.

 

 

les unités de temps et de longueur ne sont pas absolues (constantes) comme en mécanique newtonienne, mais bien relatives au référentiel en mouvement, et diminuent d'autant plus que sa vitesse augmente (on vieillit moins vite dans le train !)

 

 

Conclusions de l'élève de 4ième.

 

Mais, en tant qu'observateur fixe par rapport à la voie je n'était pas vraiment immobile, car mes professeurs m'ont appris que la Terre tourne sur elle-même, et autour du Soleil, que le Soleil lui-même....

 

Ce que j'ai écrit est donc faux car j'ai considéré que la voie était immobile (v=0) :

 

 

 

Je ne pourrais donc trouver une Loi générale valable que si je me réfère pas à un référentiel vraiment fixe dans l'Univers.

 

 

 

 

 

Il doit exister dans un Univers organisé comme le nôtre (avec une expansion de type sphérique autour du point singulier du Big-bang) un référentiel dont la vitesse est nulle et pour lequel les unités de temps et de longueur sont maximales, celles-ci étant d'autant plus contractées dans un référentiel en translation uniforme que la vitesse de ce référentiel est importante, quelle que soit la direction radiale du mouvement (la symétrie point s'impose).

 

 

 

Un élève de 4ème imaginatif et pas nécessairement matheu peut même en déduire que lorsque V tend vers c, intervalle de temps et longueur tendent vers zéro, si bien qu'à la limite en tant qu'observateur O1, il ne reverrais jamais le flash !

 

 

 

 

Il en déduira que ce n'est pas la vitesse de la lumière qui est constante, mais seulement la mesure de celle-ci dans n'importe quel référentiel, quelle que soit la vitesse de ce référentiel dans l'Univers.

 

 

 

 

 

 

Il en déduira aussi que ces phénomènes de contraction ne peuvent pas être réciproques. S'ils l'étaient, cela voudrait dire que le temps et l'espace seraient immuables comme "au bon vieux temps" ; les formules de la Relativité ne seraient alors que l'expression de corrections pour passer d'un référentiel à un autre... et la Relativité serait un couac scientifique !

 

Nota : Ils le sont cependant dans l'esprit de gens qui ignorent encore le sens profond de la "Relativité Restreinte du temps, de l'espace et de la matière", et le limitent à la notion puérile de "relativité de la vitesse", alors qu'au contraire, et c'est bien là le paradoxe, il est nécessaire de se référer à la vitesse absolue pour se conformer à la Théorie d'Einstein.

 

 

 

 

Sans référentiel fixe pour démarrer la Théorie, même Einstein aurait rendu une feuille blanche...

[Nicolas.D]

Merci pour cette explication, j'aime bien tes exemples, je comprend un peu mieux Cette notion reste quand même très difficile à comprendre, mais j'y arriverais !

[xpiquemal]

tu as 15 ans, c est l age parfait pour commencer !

[Nicolas.D]

J'ai toute la vie devant moi !

[andromede31]

Moi aussi je m'y mets !