Dilatation du temp

Bonsoir.

Je me pose depuis quelque temps ses question sur la dilatation du temps :

-La lumière du moins les photons possède bien une masse (négligeable); donc je voulais savoir si en voyageant elle était soumis a la dilatation du temps. Je m'explique :

D'après un article de wikipédia :
"Avec la dilatation du temps, il serait mathématiquement possible (mais irréalisable en pratique !) qu'une horloge allant à une vitesse quasiment égale à celle de la lumière voyage dans le futur en vieillissant très peu. Ceci serait possible puisque l'horloge (mais aussi un être humain) qui se déplace vieillira moins vite que l'horloge stationnaire. Par exemple, à quelque 12 ans de voyage dans une fusée soumise à une accélération de 1G correspondraient 100 000 ans sur Terre, et cette durée permettrait de traverser notre Galaxie (toujours en théorie !)."

Or si on remplace l'horloge par un photon es que se photon met 100 000 ans a traverser la galaxie ou 12 ans ? Il mettra 100 000 bien sur si on l'observe depuis la terre mais si on l'observe a 1 nanomètre près ? (J'exgagère ^^). En gros ma question est es que les photons subissent la dilatation du temps ?

Aucun rapport avec ma question mais il n'ont pas fait un erreur dans wiki ?

"...soumise à une accélération de 1G..."

Tout corps accélérer a la vitesse de la lumière subbit une augmentation de masse non ? Donc le 1G différera si on ne trouve pas un moyen de toujour maintenir.

Le photon est une particule de masse nulle.

La dilatation du temps est un phénomène omniprésent. Je pourrais l'expliquer si tu connais la notion de référentiel (on les voit en seconde). Je vais tout de même faire un petit rappel.
En seconde on voit précisément les référentiels galiléens. J'expliquerai tout dans ces référentiels-là.

Ce dont il est question est la théorie de la relativité (Einstein et d'autres ont contribué). La théorie de la relativité générale est une généralisation de la théorie de la relativité restreinte qui ne s'applique qu'à des référentiels galiléens. Mais, me direz-vous, "que sont des référentiels galiléens ?"

Un référentiel est un système matériel dans lequel on peut décrire une expérience physique. A titre d'exemple : un train, la Terre, un oiseau, un ballon de rugby, la jante d'une voiture, sont autant de référentiels possible.

Bien sûr un référentiel n'est jamais tout seul, du moins en physique. On lui associe, pour se repérer un repère. Un repère, c'est un système d'axes permettant de donner une position mathématiquement. Ce système d'axes possède une origine. L'origine c'est "l'endroit à partir duquel on observe l'expérience". D'habitude, comme notre monde possède trois coordonnées spatiales, on associe trois axes, x, y, z à la largeur, la profondeur et la hauteur du décor.

Je précise qu'au repère on associe un système de coordonnées. Celui-ci dans la plupart des cas simples, est le même sur chaque axe du repère et les axes sont orthogonaux : le repère est dit "orthonormé".

Un référentiel galiléen est un référentiel qui est immobile (c'est impossible) ou qui se déplace dans un mouvement rectiligne et uniforme.

Pourquoi considère-t-on, dans beaucoup de problème de physique, la Terre comme un référentiel galiléen ?

Dans beaucoup d'expériences de physique on considère bel et bien la Terre comme un référentiel galiléen, alors que, me direz-vous, celui est en rotation autour du Soleil, en rotation autour de lui-même, et si, à cela, on ajoute, des mouvements de précession, de nutation : on est pas sorti de l'auberge.

Cependant on en sort plus vite que ce que vous pouvez penser. On suppose que le temps de l'expérience est trop faible pour que de tels mouvement ne soient pas négligeable dans les équations.

Ainsi, ces mouvements, à la vitesse de la Terre on un impact quasi-nul sur des expérience de quelques heures... La relativité influe assez peu dans ces échelles de vitesse.

Reprenons le cours de notre pensée. Qu'est-ce que la dilatation du temps.

Nous dirons que Einstein a placé de grands principes. L'un d'entre eux est que le temps et l'espace sont liés. En fait , le temps n'est pas absolu et ne s'écoule pas régulièrement (pensée newtonienne) pas plus qu'il n'y a un référentiel absolus.

Je vais donner la version de la physique que l'on apprend à l'école, et ce jusqu'en Terminale (voir un an après). C'est de la mécanique classique, newtonienne.

Passer d'un référentiel à un autre s'appelle une transformation. Je vais décrire la transformation de Galilée.

Si d'un quai de gare vous voyez un train à un instant t. Ce train est en mouvement rectiligne et uniforme. On juge que le référentiel terrestre est galiléen et que le quai est dans dans le référentiel terrestre. Ainsi, si l'on a un observateur sur le quai qui regarde un observateur placé sur le train. L'observateur placé sur le train dira: je suis l'origine de mon repère dans le référentiel train à l'instant t". L'observateur du quai dira : "L'observateur du train est distant de (x,y,z) de l'origine de mon repère placé dans le référentiel du quai de gare à l'instant t."

En maths, on écrirai ça comme suit : (on place l'observateur qui est censé être sur le quai, sur les rails et devant le train qui arrive. L'observateur du train est donc aligné par rapport à celui des rails et les deux sont à la même hauteur : c'est compliqué la physique; on fait se suicider des observateurs)
avec R(train)(x',y',z') et R(quai)(x,y,z) :

x' = x - vt (d=v * t avec v la vitesse du train et t l'intervalle de temps. d est la distance qui sépare les deux observateurs)
y' = y (l'observateur du train est aligné avec celui des rails)
z' = z (les deux observateurs sont à la même hauteur (celui des rails est monté sur un marche pied.... ou alors il est très grand ) )
t' = t

Tout ça c'est de la mécanique classique. Voyons voir comment cela se passe en mécanique relativiste : on refait la même expérience et nous décrivons cette fois, cette expérience par la transformation de Lorentz :

gamma = 1/racine ( 1 - v²/ c² )

x' = gamma ( x - vt )
y' = y
z' = z
t' = gamma ( t - (v * x )/ c²)

QUUUUUUOOOOOIIIIIIIIIIIIIIIII !!!!!!! me direz-vous ?????? C'est quoi tout çà !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Le temps, le temps, mon cher temps absolu et homogène .... où est-il passé ??

Vous le voyez : t' du référentiel R(train) n'est plus égal à t du référentiel R(rails) mais à une horrible expression qui est fonction de la vitesse du train : Oh malheur !!! cette expression montre que le temps passe plus doucement si l'on va vite!!! Il y a une dilatation du temps. Ma physique s'écroule.

Dites-le moi si j'en fais trop....

Je fais un petit aparté sur les photon. Ceux-ci vont à la vitesse de la lumière. A l'échelle microscopique (et même bien en dessous, on sait, sans le voir) que ce sont ces particules qui forment la lumière, et plus généralement toute onde électromagnétique.... (oui il y anguille sous roche : des particules qui forment des ondes, disons que je m'exprime mal et que la physique quantique n'est pas le sujet central de la discussion). Or d'après la relativité restreinte on ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière. Donc pour atteindre cette vitesse, en mécanique, il faut une masse nulle pour pouvoir accélérer jusqu'à ce maximum, et ce tout simplement car s'il y avait une quelconque masse, il faudrait une énergie infinie pour atteindre cette vitesse!

Bien maintenant essayez de dépasser la vitesse de la lumière en relativité et vous serez confrontés à une barrière mathématique :

Le facteur gamma apparaît dans l'équation du temps d'un changement de référentiel en relativité restreinte, et cette équation dépend de la vitesse. Allons y :

gamma = 1/ racine ( 1 - v²/c²)
v > c => v²/c² > 1 => 1-v²/c²<0.
Or la racine d'un nombre négatif : cela n'existe pas. Vos prof de maths vous le dirons, même quand on utilise des complexes, on ne fait pas de racines de nombres négatifs....

Je fais une autre remarque par anticipation. Ce n'est pas parce que la particule a une masse nulle qu'elle n'interagit pas. Vous allez me demander pourquoi il y a des effets de lentilles gravitationnelle, et surtout, pourquoi ce nom si la masse, et donc la force gravitationnelle n'intervient pas. C'est bizarre, vous allez me dire, mais c'est ainsi : plus la masse d'un corps est importante, plus "l'espace-temps" (c'est-à-dire le tissus que l'on s'imagine dans l'univers pour avoir quelque chose de concret dans notre cerveau) se courbe. Cette courbure laisse les photons choisirent le meilleur chemin. Ainsi des photons que l'on ne devrait pas voir car ils viennent d'étoiles cachée par un objet qui les précède sur notre trajectoire, choisissent de le contourner, nous donnons une image déformée d'un objet caché.

Un tout dernier point pour dire que plusieurs expériences montre déjà les effets de la dilatation du temps (on le voit très fortement dans les accélérateurs de particules) comme par exemple, un test avec des cristaux mis en phase (car ceux-ci "vibrent") puis placés, l'un en hauteur et l'autre près de la Terre: ceux-ci se désaccordent au bout d'un temps. Cela est dû à un effet de relativité générale : le fait d'être plus près du centre de la Terre permet d'avoir un espace-temps plus dilaté !!!

J'espère avoir répondu à ta question par ce bref aperçu de la relativité restreinte....

Merci de tous ses apercus. Grace a cela j'ai mieux compris les référentiel. (Je connaissais déjà un peu...)

J'en ai déduit que le photon sera agées de 12 mais il aura mis 100 000 ans pour traverser la galaxie.

Donc si on se rapproche de c a 0,0...1% de c on subit la dilatation.

Mais qu'en est il de la relativité général ? On peut subit la dilatation du temps si la gravitation est trop forte (es bien cela ?).

Je vais surement dire une connerie alors je met en spoiler pour ceux qui ne veulent pas voir ^^

Spoiler:

Encore merci pour ces grandes précisions ! Tu ma bien aider.

STOP ! On arrête tout !

Ô temps! Suspends ton vol, et vous, heures propices!
Suspendez votre cours :
Laissez-nous savourer les rapides délices
Des plus beaux de nos jours!
(Lamartine)

Pour un pauvre ignorant qui ne va plus à l’école , comment tu fais ce truc « spoiler » ?

Lol ! Facile tu créer une balise bbcode :p
Tu as juste a mettre cela et ton texte :

Code:

[spoiler]"Ton texte"[/spoiler]

Et bien non ......
Le photon une particule de masse nulle. Un boson de spin 1, de masse et de charge électrique nulle. Il est vecteur de la force électromagnétique : c'est déjà une grande tache.
Le graviton, particule hypothétique, vecteur de la force gravitationnelle. Elle aussi possède une charge et une masse nulles, mais son spin est de 2.
N'ayant pas les même propriétés ce ne sont pas les même particules.

alex parman a écrit:J'en ai déduit que le photon sera agées de 12 mais il aura mis 100 000 ans pour traverser la galaxie.

Neuuuuuuuh .....
Le photon mettra 100 000ans pour traverser notre galaxie d'un diamètre de 100 000années lumières.... il sera agé de 100 000 ans (s'il survit jusqu'à là) ...... je ne comprend pas.....

Le temps n'est pas homogène ... c'est-à-dire qu'il est différent en tout point de l'espace... les aiguilles d'une montre tournent différemment d'un point à un autre... mais tu ne peux pas le voir car, toi aussi tu es plus ou moins ralenti/distordu... Tu fais parti de l'espace-temps....

A ok donc on ne peut pas comparer un photon et un humain. Encore merci !

Non, en fait c'est que je n'ai pas compris exactement ce que tu voulais dire... j'ai simplement eu une réaction de surprise !!!

En ce qui concerne la dilatation du temps : les mêmes lois relativistes s'appliquent. La comparaison s'arrête là, car entre le photon et une personne on passe d'une échelle quantique à une échelle macroscopique....

Explique ce que tu veux dire :

alex parman a écrit:J'en ai déduit que le photon sera agées de 12 mais il aura mis 100 000 ans pour traverser la galaxie.

Si on prend un humain et que l'on lui fait traverser la galaxie a la vitesse c il mettra 100 000 ans mais il n'aura pris que 12 ans a cause de la dilatation du temps. Alors que si on remplace un humain par un photon il mettra bien 100 000 an a traverser la galaxie mais sera t'il agé de 100 000 ans ? Ou aura t'il pris 12 depuis le début de son voyage ?

Se que j'ai écrit s'est se que je pense être la solution mais sa se peut (et c'est même plus que probable) que se ne soit pas la bonne.

L'homme et le photon subiront tout les deux la même dilatation en ayant la même vitesse. Le seul problème est que l'homme ne peut atteindre le vitesse de la lumière. Il subira donc aussi une dilatation du temps mais elle sera différente du fait que sa vitesse sera différente (strictement inférieure au photon). [JE PRECISE QUE L'ON SE PLACE DANS LE VIDE : NE VENEZ PAS ME PARLER D'EFFET TCHERENKOV]

Oula, tu vas un peu loin à parler d'effet Tcherenkov : je crois que dans ce sujet, on se fiche pas mal des mouvements de particules dans un milieu donné.

Je ne suis pas d'accord avec tout ce qui a été dit, lorsque vous parliez du photon : il est interdit de se placer dans le référentiel du photon. Par conséquent, je pense qu'il est tout aussi interdit de parler dilatation du temps pour celui-ci...

L'effet Tcherenckov ; c'était une pointe d'humour.... vaseux et qui a mal dû passer : désolé.

Merci Asteroth de donner La bonne explication, et désolé pour les erreurs que j'ai posté

On tant veut pas tu nous aide s'est déjà sa