vitesse de la lumière

[reivax 0]

non non c'était pas mal du tout!!!lol

[Kangourou 0]

Apparemment vous etes tous tres callés et avez l'air de savoir de quoi vous parlez . Mais j'ai bien envie de rajouter un peu de bordel dans vos imaginations et connaissances : apres on verra qui suit et qui décroche .

Bon imaginons nous sur une autoroute de l'espace , je suis arreté sur la bande d'arret d'urgence . La ya un vaisseau qui passe a toute bringue , disons 299 000 Km/s et qui me fait un appel de phare . Dans le referentiel camion les photons emis par le phare vont a ... 300 000 Km/s , et dans mon referentiel , ces photons vont a combien ??? hein ??? 599 000 Km/s ??? pfffffffffff bonne chance la dessus messieurs (edité : oups et mesdames aussi ...)

[Ce message a été modifié par Kangourou (Édité le 24-03-2005).]

[SBrunier 13]

euh... où est la blague, Kangourou ?????
la réponse, tu la connais bien : c'est 300 000 km/s...
É pi çà fait un bail... Depuis 1905...

S

[ALTAIR 1]

Einstein avait un certain génie mais les conditions à l’époque de ces grandes découvertes faisait partis d’un processus mise en route depuis quelques années avec plusieurs acteurs de domaine differents.Sa condition sociale et ces correspondances lui ont permit d’atteindre sa notoriété merité.Dire qu’il a pompé sur certain de ces collègues n’a aucun sens surtout qu’il se tenait au courant de toutes les publications de l’époque,sans publier lui meme ces travaux et c’est peut êtres là son véritable génie, le destin à fait le reste. La cosmologie a consolidée ces théories mais ce domaine n’a jamais etait sa tasse de thé donc le hasard a voulut que …..On ne récrit pas l’histoire.

[Bruno- 3 993]

dg2 : ah, ça fait plaisir de lire tout ça ! Je suis toujours irrité quand des gens prétendent que la limitation de la vitesse de la lumière est une hypohèse, ou un postulat. Mais non : c'est une condition nécessaire pour préserver le principe de Relativité, qui (au passage) date de Galilée (et non de Poincaré ou je ne sais qui). Si les vitesse se composaient selon la loi w = u + v, alors l'appel de phare dont parle Kangourou irait à 600000 km/s, et cela contredit non seulement Michelson et Morley, mais aussi Galilée (car on aurait deux référentiels galiléens qui ne seraient pas équivalents, je ne sais pas si je m'exprime clairement...) La seule façon de respceter le principe de Galilée (et donc de ne pas foutre en l'air 4 siècles de physique), c'est de composer les vitesses selon la loi :

w = (u + v) / (1 + uv/c^2)

Bref, et qu'on se le dise : la vitesse maxi possible, c'est la vitesse de la lumière, et ce n'est pas "que" une hypothèse. Si on veut construire une théorie dans laquelle ce n'est pas la vitesse maxi possible, alors il faut tout recommencer à zéro depuis la physique de Galilée.

Je laisse dg2 et autres spécialistes me corriger...

[AstroMateur 0]

>Kangourou, la réponse à ta question est celle donnée par SBrunier et Bruno Salque...

Dans le deuxième terme, uv/c2 tend vers zéro pour des vitesses u et v faibles, on le néglige donc dans la mécanique classique, w=(u+v)/(1+0)=u+v ...

Mais si u ou v sont grands ( proches de c ), il faut en tenir compte...

>SBrunier,
>Bruno Salque,
par contre qq chose me turlupine:
pourquoi est-ce si aberrant que ça que d'imaginer une vitesse supérieure à "c", objet de la question en tête?
Est-ce parceque c'est la plus grande vitesse observée ( lumière, particules etc...)?
Je comprend bien que cette constante est un des piliers de la physique...

A+

[AstroMateur 0]

Euh juste un truc sur ce qui a été dit:
il me semble que du temps de Galilée on ne se posait pas la question de la vitesse de la lumière, ou plutot on imaginait celle-ci infinie ou instantanée...

Du même coup la composition des vitesses fonctionnait quand même : l'infini plus ou moins qq chose ça fait tj l'infini...

C'est plus tard qu'on a mis en évidence la non-instantanéité de celle -ci, avec une lorgnette à croix de malte ficelle et contre-poids, sijedispasdesconneries...

A+

[PierreJL 191]

A propos de vitesse.

On entend régulièrement que les astres les plus éloignés nous fuient à des vitesses qui sont proportionnellemnt plus grandes...
Au maximum on en est à quelle pourcentage par rapport à la vitesse de la lumière?
merci

[Astroliv 0]

Plus rapide que la lumière ? Si ça existe ! C'est même un homme ! Un français en plus ! Son nom ? Bernard TAPIE...
Paris - Béthune en voiture en 1H 14 seulement : la lumière peut aller se rhabiller!!!
(C'est ce qu'il avait affirmé lors de son IPC dans l'affaire OM-VA en 1993)

Ok, je connais la sortie...

[bruno beckert 747]

Bonjour

Pour PierreJL :
La "vitesse de fuite" n'est pas un vitesse propre
des galaxies les unes par rapport aux autres, dans
le cadre de la théorie actuellement en vigueur
Dans cette théorie, c'est l'espace lui meme qui
se 'dilate' et entraine les astres
Les astres ont des vitesses propres petites liées
à la gravitation
Donc, il peut y avoir, toujours dans le cadre de
cette théorie, des 'vitesses de fuite' supérieures
à la vitesse limite 'c'. On ne peut alors plus voir
ces astres : c'est un horizon cosmologique
Cela ne contredit pas Einstein car la matière des Galaxies ne bouge pas ou peu dans cette 'fuite'; c'est bien la
trame de l'Univers qui change de métrique.
Là aussi, il faut 'comprendre' que l'Univers ne se dilate
pas 'dans' quelque chose de plus vaste comme l'analogie
du ballon que l'on gonfle peut le suggérer, hélas.
Si cette théorie rebute, rien n'empeche d'en développer
une autre : certains astrophysiciens le font....

Cieux clairs

[Ce message a été modifié par bruno beckert (Édité le 25-03-2005).]

[SBrunier 13]

Tiens, je pense à un truc...

Est ce que le problème de la compréhension de la relativité restreinte, tout çà, ce n'est pas la valeur arbitraire et un peu ridicule de la vitesse de la lumière :

c = 300 000 km/s

On ne pourrait pas changer de système d'échelle, pour avoir, par exemple, c = 1, ou même c = infini ?

Passqu'au fond, si on réfléchit, le zéro absolu (0 K ou -273 °C) et la vitesse de la lumière, ce sont des valeurs infinies, quelque part............

Nan ?

dg2, si vous nous écoutez.................

S

[dg2 2 042]

> Bruno Salque

Je ne sais pas sous quels termes les différentes choses ont été énoncés, donc je vais le faire en utilisant la terminologie du XXème siècle.

Il y a d'abord le "principe de relativité", qui a été énoncé par Galilée. On pourrait l'énoncer comme suit : il existe une classe privilégiée de référentiels (= de systèmes de coordonnées) dans lesquels les lois de la physique ont même formulation mathématiques.

Tel quel, le principe relativité nous dit qu'il y a plusieurs façon équivalente d'aborder un problème donné, mais il n'en dit pas plus. Il ne précise ni la forme des lois de la physique, ni la classe de référentiels privilégiés, ni comment déduire les coordonnées de l'un par rapport à celles d'un autre. La mécanique classique (que l'on peut appeler la relativité galiléenne), la relativité restreinte et la relativité générale sont des théories qui précisent ces points, de façon différente. Elles obéissent toutes au principe de relativité énoncé ci-dessus.

La relativité galiléenne a été énoncée par Newton. Elle stipule que les référentiels privilégiés se déduisent les uns des autres par des mouvements de translation rectilignes et uniforme, et que les coordonnées (x', t') d'un référentiel se déduisent de celles (x, t) d'un autre référentiel en mouvement à la vitesse v par rapport au précédent par

x' = x + v t
t' = t

Bref, le temps est absolu et les distances et les angles se conservent par changement de référentiel. On en déduit que la forme des lois de la physique peut être (en ce sens qu'elles sont conservées par changement de référentiel)

m a = F

où a est l'accélération et F est la force qui ne dépend que de différence de coordonnées entre des points. Bref, la force de gravité qui dépend de la distance entre deux corps entre dans cette catégorie. Autre conséquence, qui va être importante, un mouvement de translation rectiligne uniforme est la trajectoire d'un objet dans de tels référentiels quand celui-ci n'est soumis à aucune force.

Que se passe-t-il quand on n'est pas dans un référentiel de la classe privilégiée (appelé référentiel galiléen) ? Il apparaît un terme supplémentaire, les forces d'inertie. Donc les principe de relativité est bien vérifié (les lois ne sont plus les mêmes en dehors de cette classe de référentiels). Cela ne veux pas dire que l'on ne sait pas résoudre un problème donné dans un référentiel non galiléan, mais juste que le problème n'est plus le même.

Le point important ici est que la loi de transformation de coordonnées est donnée a priori, *mais* ne se déduit pas du fait que les référentiels sont en mouvement de translation rectiligne et uniforme par rapport aux autres. Le fait que le temps est absolu est une hypothèse supplémentaire (bien qu'évidente a priori).

Même si c'est assez réducteur de présenter les choses ainsi, on peut dire que la relativité dite restreinte s'intéresse aux différentes formes admissibles (dans un sens à préciser) des lois de transformations de coordonnées. Bref, on peut peut aborder le problème (ce qu'on dû faire Lorentz et Poincaré) de la façon suivante : quelles sont les fonctions

x' = f(x, t)
t' = g(x, t)

qui permettent de retrouver certains des résultats de la mécanique classique, notamment le fait qu'un corps soumis à aucune force ait un mouvement de translation rectiligne et uniforme ?

En gros, il y a trois solutions possibles. La première est celle de la transformation galiléenne donnée plus haut, et il y en a deux autres que l'on peut écrire

x' = gamma (x + v t)
t' = gamma (t + v x / c^2)

avec 1 / gamma^2 = 1 - v^2 / c^2

et

x' = gamma (x + v t)
t' = gamma (t - v x / c^2)

avec 1 / gamma^2 = 1 + v^2 / c^2

Dans la limite où la quantité (pour l'instant non définie) c tend vers l'infini, ces deux lois se réduisent à celle bien connue de la transformation de Galilée. La seconde loi de transformation n'est pas intéressante. En effet, si on pose u = c t et v / c = tan theta, on a

x' = cos theta x + sin theta u
u' = cos theta u - sin theta x

Bref, c'est une bête rotation, et la coordonnée de temps joue le même rôle qu'une coordonnée d'espace. La conséquence tragique de cela est que l'on n'a plus la causalité : si l'on va suffisamment vite (v > c en l'occurence), alors l'ordre de deux événements conséquence l'un de l'autre est inversé. Bref ça n'est pas intéressant.

Reste l'autre possibilité. Celle-ci préserve la causalité et stipule que les vitesse sont bornées par la limite c (car sinon la quantité gamma n'est plus définie). Elle indique aussi que ni les distances ni les durées ne sont individuellement conservées par changement de référentiel. Ce qui se conserve, c'est la quantité

c^2 Delta t^2 - |Delta x|^2

Conséquence immédiate : un truc qui va à la vitesse c dans un référentiel (|Delta x| / Delta t = c) ira également à la même vitesse dans tout autre référentiel car la quantité conservé ci-dessus est nulle dans ce cas. Bref, la loi de composition des vitesses doit être modifiée quand on approche de la vitesse limite c. La transformation en question s'appelle transformation de Lorentz. C'est avec la transformation de Galilée les deux seules transformations (sous certaines hypothèses "naturelles" que je ne détaillerai pas) qui préservent la causalité et le mouvement rectiligne uniforme. Laquelle de ces deux transformations la nature a-t-elle choisi ? L'expérience de Michelson et Morley indique que la lumière n'obéit pas à la loi de composition des vitesses prédite par la relativité galiléenne. Évidemment cette expérience n'indique pas avec une précision absolue que la vitesse de la lumière est *strictement* la même dans tous les référentiels (l'expérience n'est pas d'une précision infinie), mais la vitesse limite est certainement très proche, sinon identique à celle de la lumière.

Bref, l'invaraince de la vitesse de la lumière n'est pas nécessaire pour trouver cette loi de transformation de coordonnées. Ce qui est nécessaire, c'est le fait qu'au dela d'une certaine vitesse, on ne retrouve plus la loi de composition des vitesses, ce qui est nettement moins contraignant. Si l'on observait des particules se déplaçant (très légèrement) plus vite que la lumiére, i lne faudrait pas remettre à plat la relativité restreinte, mais l'électromagnétisme :

Si maintenant on regarde les équations de Maxwell, alors une conséquence de celles-ci est que la vitesse de la lumière est une constante et donc que cela correspond à la vitesse limite de la relativité restreinte. Évidemment, on peut dire à ce moment là que c'est *la* vitesse limite. Mais on peut aussi dire que les équations de Maxwell ne sont pas tout-à-fait exactes. Dans le langage moderne, on dit que les équations de Maxwell prédisent l'existence d'une particule de masse nulle, le photon qui se déplace nécessairement à la vitesse de la lumière. Mais on peut réécrire d'autres équations (les équations de Proca) qui décrivent une particule de masse non nulle qui se déplace presque mais pas tout à fait à la vitesse limite. Finalement, en mettant des contrainte sur l'éventuelle masse du photon, on met aussi des contraintes sur combien la vitesse limite diffère de celle de la lumière aux fréquence auxquelles on la mesure (dans ce cas, la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dépend de sa fréquence et tend vers c à haute fréquences). Les contraintes actuelles disent que si le photon a une masse elle est au plus dans les 10^-23 fois plus petite que celle de l'électron, ce qui la rend totalement négligeable pour toutes les applications possibles. Bref, même si la vitesse de la lumière n'est pas la vitesse limite, cela ne chamge pas grand chose, sauf en physique des particules car les équations de Maxwell sont dans un certain sens plus simples que celles de Proca.

La relativité restreinte s'avère donc (modulo la remarque précédente) être compatible avec l'électromagnétisme, ce qui n'était pas évident a priori... mais pas avec la gravitation universelle. Ceci parce que les distance ne sont plus conservées par changement de référentiels, pas plus que la simultaneité des événements. On ne peut plus dire de façon non ambiguë que "la force s'exerçant entre deux corps est transmise *de façon instantannée* d'un corps à l'autre et est fonction de la *distance* entre les deux corps".

Finalement, pourquoi appelle-t-on cela relativité *restreinte* ? Tout simplement parce que la classe de référentiels privilégiés est "restreinte" à des référentiels en mouvement de translation rectiligne et uniforme les uns par rapport aux autres. La relativité dite "générale" lève cette contrainte en proposant une formulation qui est la même dans tout système de coordonnées rigide ou pas. Cette partie là n'est à la limite pas trop compliquée : il n'a pas trop difficile de trouver comment englober les forces d'inertie. Ce qui est très difficile, c'est de trouver de nouvelles lois de la gravitation. Mais c'est une autre histoire. Une des conséquences de la relativité générale est de rendre le concept même de vitesse un poil ambigu : en relativité générale, la seule chose qui a un sens, c'est de comparer les vitesses au même point. Dire "La galaxie Bidule située à dix milliards d'années lumière ce déplace à 1,5 fois la vitesse de la lumière" n'a pas de sens. L'espace n'est plus rigide donc on ne peut plus comparer des vitesses en des points différents. On peut le faire au même point (en faisant entrer deux particules en collision et en mesurant l'énergie dégagée par exemple), mais pas autrement. On peut interpréter l'expansion de l'univers comme une fuite apparente des galaxies, mais cela se heurte assez vite à des diificultés. Il y a un articles là dessus dans le dernier Pour la Science.

[Ce message a été modifié par dg2 (Édité le 25-03-2005).]

[Bruno- 3 993]

AstroMateur : « par contre qq chose me turlupine:
pourquoi est-ce si aberrant que ça que d'imaginer une vitesse supérieure à "c", objet de la question en tête? Est-ce parceque c'est la plus grande vitesse observée ( lumière, particules etc...)?

Non, c'est à cause de la formule que je donnais, et que tu as bien compris. Et d'où vient cette formule ?

Galilée a dit : les phénomènes physiques sont équivalents entre deux référentiels en mouvement uniforme l'un par rapport à l'autre ("galiléens"). Par exemple, quand on est dans un train qui roule à 100 km/h, vitesse constante, et qu'on jette un crayon en l'air, eh bien il a une trajectoire verticale par rapport à nous, comme si on était immobile. C'est pour ça qu'on ne se le prend pas en plein figure à 100 km/h...

Si mainteannt on éclaire le wagon vers l'avant, le rayon lumineux mettra le même temps pour franchir la longueur du wagon que s'il était à l'arrêt. Si ce n'était pas le cas, le principe de relativité de Galilée serait remis en cause. Donc, s'il avance à la vitesse v, la vitesse du rayon lumineux sera non pas de v+c mais de c. Par contre, vue depuis l'extérieur du train, elle sera de... aussi c (normal, puisque ça doit être équivalent). Autrement dit : les vitesses ne s'additionnent pas de la façon simple auquel on croyait auparavant. Mais alors, comment s'additionnent-elles pour que soit préservée la Relativité ? Ben là, il y a un calcul à faire, je sais que ça utilise des transformations dites de Lorentz, dans lesquelles il se trouve que c intervient. Donc si tu te demandes pourquoi c'est c et non pas 2c ou je-ne-sais-quoi la vitesse limite, je te répondrais : plonge-toi dans les calculs... [Avec ce que vient de préciser dg2, je vois que ça dépend en fait de l'électromagnétisme... Bon, il va falloir que je lise en détail sa réponse !]

« il me semble que du temps de Galilée on ne se posait pas la question de la vitesse de la lumière, ou plutot on imaginait celle-ci infinie ou instantanée... »

Bien sûr !

SBrunier : « Est ce que le problème de la compréhension de la relativité restreinte, tout çà, ce n'est pas la valeur arbitraire et un peu ridicule de la vitesse de la lumière : c = 300 000 km/s »

Ah non, c'est 299792,456 km/s, par définition du mètre ! À apprendre par coeur, non mais...

dg2 : merci pour les détails !!!! À lire à tête reposée ce week-end... Ce que je viens d'écrire est peut-être à corriger par rapport à tes précisions, mais je le laisse quand même, c'est un témoin de ma compréhension du problème à la date d'aujourd'hui.

« Une des conséquences de la relativité générale est de rendre le concept même de vitesse un poil ambigu : en relativité générale, la seule chose qui a un sens, c'est de comparer les vitesses au même point. Dire "La galaxie Bidule située à dix milliards d'années lumière ce déplace à 1,5 fois la vitesse de la lumière" n'a pas de sens. »

Ah, il me semblait bien avoir entendu parler de ce genre de choses. Bon, il faut vraiment que je relise ta réponse en détail...

[AstroMateur 0]

Mince alors, pour pas dire plus, après vos réponses, Dg et Bruno, je comprends plus ma question
C'est écrit petit et dense, à relire avec calepin, un stylo et 3 aspirines ou un coup de rouge...
Là sur l'instant, je peux plus rien répondre faut queu'j révise un peu...

A+
----------------------------------------------------------
Tiens j'ai "découvert" qu'on pouvait modifier un message publié...
L'erreur est donc permise et le repentir aussi...

A+ (bis)

[Ce message a été modifié par AstroMateur (Édité le 26-03-2005).]

[Kangourou 0]

Waouhhhhhhhhh "z'etes balezes" . Comment vous connaissez tout ca ? C'est quoi votre boulot ? Je vous tire mon chapeau !!!
Mais je le reprendrai si vous n'arrivez pas a me repondre : mes photons from mon camion , est ce que le chauffeur peut les voir (il colle un petit miroir devant ses phares) ? non parce qu'il roule a la meme vitessse que les photons et que du coup ces trainards n'arrivent pas a "toucher" le miroir ? ou oui parce que ces foutus photons vont bien a 300 000 Km/s par rapport au camion ?
Je pige pas bien alors est que vous pouvez faire en sorte que je vous retire mon chapeau une fois de plus ? merci

[PascalD 4 387]

quote:

---

Passqu'au fond, si on réfléchit, le zéro absolu (0 K ou -273 °C) et la vitesse de la lumière, ce sont des valeurs infinies, quelque part............

---

Non, puisqu' elles sont mesurables (pour c et le zéro absolu).
Ce sont des asymptotes, pas des infinis.

Autant prendre comme valeur arbitraire 1 pour n' importe quelle vitesse non nulle ne pose pas de problème (poser c=1 est une pratique assez répandue en physique des particules, par exemple), autant on ne peut pas décider à priori de la rendre infinie. Quel pourrait bien être le sens physique d' une quantité infinie ?

A+
--
Pascal.

[PierreJL 191]

Juste une petite question...

Si l'univers est issu du big bang, il y aurait un centre et des bords non?

[deftronide 228]

Pour repondre a ta question pierre jl, je te suggere de lire "Une breve histoire du temps "de Hawking tres accessible, il te l'expliquera mieux que moi, un univers sans bord ni centre...un peu comme le ruband de mobius ou le vase de klein.

[Bruno- 3 993]

Kangourou : « mes photons from mon camion , est ce que le chauffeur peut les voir (il colle un petit miroir devant ses phares) ? non parce qu'il roule a la meme vitessse que les photons et que du coup ces trainards n'arrivent pas a "toucher" le miroir ? ou oui parce que ces foutus photons vont bien a 300 000 Km/s par rapport au camion ? »

Voilà, ça c'est la bonne question ! Le "bon sens "nous dirait que les photons ne rattrappent pas le petit miroir. Mais ceci contredit (je crois) la relativité de [Galilée, Newton, ou je-ne-sais-qui..], car alors on aurait deux comportements différents :

- au repos (ou à vitesse modérée), la lumière des phares atteint le miroir ;
- à la vitesse de c en mouvement uniforme, non.

Or, dans les deux cas, la lumière doit rattrapper les phares, et le faire exactement à la même vitesse qu'au repos, à vitesse modérée ou rapide. Et pareil si c'est autre chose que de la lumière d'ailleurs. Car, en mouvement uniforme (et rectiligne), tout se passe pareil.

Donc : même quand ton camion roule à fond et que l'aiguille dépasse 1 milliards de km/h (donc atteint 300000 km/s), la lumière des phares atteint le miroir à la vitesse c (par rapport à toi) et revient dans tes yeux à la vitesse c (par rapport à toi).

Note bien que les gendarmes, sur le bord de la route, voient eux aussi la lumière des phares aller à la vitesse c (et non pas c+c). Ça défie le "bon sens", mais c'est obligé. C'est pour ça qu'on ne peut pas additionner les vitesse en faisant w = u + v (ici : w = c + c) mais qu'il faut faire w = (u + v)/(1 + uv/c^2) (ici : w = (c + c)/(1 + c.c/c^2) = 2c / 2 = c !)

Les vitesse ne s'additionnent pas comme le voudrait le "bon sens". En fait, quand on atteint des vitesse proches de la lumière, il faut laisser tomber le "bon sens".

PierreJL : « Si l'univers est issu du big bang, il y aurait un centre et des bords non? »

Non. J'ai peur que tu aies la vision simpliste issue de l'expression trompeuse "Big Bang". Tiens, pour t'embrouiller, je te rappelle que l'Univers est peut-être infini (pour l'instant, nos estimations de sa densité le suggèrent bien), donc qu'il l'a toujours été, même au commencement.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 26-03-2005).]

[deftronide 228]

--->Bruno salque
Ne peut on pas imaginer lorsque l'on parle de l'expansion de l'univers que c'est la matiere elle meme qui "enfle", les dimensions qui regissent le monde quantique ne se detendent elle pas sans que nous en ayons la moindre conscience.
Certainement connait tu l'image du gateau au raisins (ou pepites de chocolat) qui lorsqu'il cuit voit ses raisins s'eloigner ceci pour expliquer l'expansion de l'univers et l'eloignement des galaxies, mais pouvons nous envisager cette vision pour la matiere,imaginer que les composants des atomes quark electrons enflent.

[Bruno- 3 993]

deftronide : je trouve très intéressante cette vision de l'expansion de l'Univers et j'ai quelques arguments en sa faveur (tous basés sur les équations que j'ai trouvé dans les livres, donc pas racontables ici...)