Espace-Dimension | Dr. Goulu

Comment la relativité du temps et de l'espace fonctionne-t-elle quand on voyage près de la vitesse de la lumière ?

Sat, 12 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les postulats d’Einstein sont que rien ne change.

Quand vous voyagez proche de la vitesse de la lumière, tout est normal pour vous. Une seconde dure une seconde, un mètre mesure un mètre. En fait, à 84% de la vitesse de la lumière déjà vous franchirez 300'000 de vos km en 1 de vos secondes. Vous pouvez même continuer à accélérer (si vous avez BEAUCOUP d’énergie…), vous aurez l’impression d’avancer à une vitesse nettement plus élevée que la vitesse de la lumière.

Ce n’est que si vous regardez par le hublot que vous verrez l’Univers très déformé, et un observateur “immobile” vous verra aussi très déformé dans le temps et l’espace.

La relativité générale décrit comment l'espace (le vide) est déformé par les objets massiques. Quelle serait la structure de ce vide (l'espace), telle qu'un solide, liquide, gaz, plasma ou autre ?

Fri, 11 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Dans la théorie de la , le est un qui modifie la la de l’ . Ce sont des objets mathématiques, la relativité ne dit pas ce qu’ils sont fondamentalement.

Pour la “structure” de l’espace-temps, il faut plutôt regarder du côté de la mécanique quantique, et notamment la . Dans ces théories, l’espace et le temps ne sont pas continus mais “quantifiés” : il y a des “atomes” de temps et d’espace (voir pour une introduction à cette idée), et il existe un mécanisme quantique qui produit l’espace et le temps à cette échelle.

Une des variantes de ceci est la dont parle Lee Smolin dans un livre fou et que j’aime surtout à cause de cette jolie vidéo à laquelle je n’ai rien compris:

(Représentations graphiques de la triangulation dynamique causale d’un espace à 2 dimensions. voir la .)

Une autre est la . Dans ces approches, l’espace-temps peut être vu comme un graphe qui connecte les endroits de l’espace liés causalement.

Donc la réponse à votre question est : ni solide, ni liquide, ni gaz, ni plasma, mais autre. Extraordinairement autre. On ne sait pas ce que c’est, mais on cherche.

Notes de bas de page

Pourquoi l'espace a-t-il trois dimensions ?

Tue, 09 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

D’abord, c’est pas absolument sur … A très petite échelle le prétend que 2 dimensions pourraient suffire ou peut-être même une seule… “Preuve” : je peux simuler des tas de choses en 3D avec un ordinateur qui a une mémoire linéaire (des gigabytes alignés le long d’un espace d’adressage).

Mais ok, à notre échelle, tout se passe comme si l’espace avait 3 dimensions. Plus une dimension de temps, qui est liée à l’espace comme les nombres imaginaires sont liés aux nombres réels, selon la

Alors pourquoi pas 4 dimensions spatiales ou 2 dimensions temporelles ?

Parce que sinon on ne pourrait pas exister, comme l’explique dans un article passionnant illustré par cette figure:

et contenant ce paragraphe :

Si un observateur est capable d’utiliser sa conscience de soi et des capacités de traitement de l’information, les lois de la physique doivent être telles qu’il puisse faire au moins certaines prédictions. Plus précisément, au sein du cadre d’une théorie des champs, en mesurant diverses valeurs de champ à proximité, il faut qu’il ait la possibilité de calculer les valeurs de champ à certains points plus éloignés de l’espace-temps (ceux se trouvant le long de la ligne de son monde à venir sont particulièrement utiles) avec une marge d’erreur finie. Si ce type de causalité bien définie était absente, alors non seulement il n’y aurait aucune raison pour que cet observateur ait une conscience de soi, mais il semble très peu probable que des systèmes de traitement de l’information tels que les ordinateurs ou le cerveau puisse exister.

Or justement cette prédictibilité n’apparaît que si les équations de champ suivent des . Et Tegmark montre que ceci n’est le cas que dans les univers à une seule dimension de temps ou une seule dimension d’espace. S’il y en a plus, l’univers devient totalement imprévisible. Avec un temps à deux dimensions, il est par exemple impossible de donner un rendez-vous à quelqu’un, car si nous contrôlons nos déplacements dans l’espace et pouvons éventuellement les moduler de façon à nous retrouver à un certain moment t1 selon le “temps1” à l’endroit convenu, nous n’aurions pas le moyen de gérer simultanément le “temps2” : l’autre personne suivant une trajectoire dans l’espace-temps différente n’aurait aucun moyen d’arriver au rendez-vous à la fois à la même position spatiale et au au même temps (t1,t2)

Notes de bas de page

Comment peut-on visualiser l'espace en 4 dimensions ?

Fri, 26 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

C’est assez facile si on considère qu’un cube est un carré étiré dans la 3ème dimension, alors un hypercube (ou “tesseract”) est un cube étiré dans la 4ème:

Notez que dans illustration ci-dessus le cube est projeté sur le plan à 2 dimensions de l’écran selon un certain angle (45°), et le tesseract à 4 dimensions est aussi projeté sur le même plan selon 2 angles (+45° et -45°)

Si on fixe un de ces deux angles et qu’on fait varier l’autre avec un petit effet de perspective pour simuler la 3D, on voit un tesseract tourner dans l’espace à 3 dimensions:

(cf )

Maintenant si vous considérez le temps comme la 4ème dimension, ce n’est pas ça du tout car l’espace-temps n’est pas un espace euclidien. C’est un , dans lequel le temps est une dimension “imaginaire” au sens mathématique du terme . C’est beaucoup plus dur à visualiser …

Comment l'univers peut-il être plat s'il est en trois dimensions ?

Thu, 11 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Un espace à N dimensions peut être “plat’, par analogie avec le cas 2D. Lorsque la est nulle, la géométrie euclidienne s’applique, quel que soit le nombre de dimensions. En particulier la somme des angles d’un triangle vaut 180 degrés. Dans un espace à courbure positive comme par exemple sur une sphère, cette somme est supérieure , et inférieure dans un espace courbé négativement.

Le théorème de Pythagore aussi n’est valable que dans un espace plat.

Notes de bas de page

À quoi ressembleraient les hommes s'ils étaient en 4 dimensions ?

Mon, 18 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ils ne ressembleraient pas à des hommes, ni à rien de connu tant la physique, la chimie et la biologie seraient différentes, si tant est qu’elles puissent exister.

Car avec 4 dimensions spatiales et une de temps, les équations de champ n’ont pas de solutions stables : aucune hyperplanète ne peut orbiter un hypersoleil. Et si cet univers a plus d’une dimension temporelle alors les équations deviennent “ultra hyperboliques” et il devient impossible d’effectuer une prédiction dans cet univers. Et des lors l’intelligence n’est pas un avantage évolutif.