Relativite-Restreinte | Dr. Goulu

Un atome peut-il aller à la vitesse de la lumière ?

Wed, 29 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

non, mais pas loin.

Pour rappel, une particule ayant une masse au repos, comme le proton qui est le noyau d’un atome d’hydrogène, aurait une énergie infinie à la vitesse de la lumière. Et comme on n’a pas d’énergie infinie dans cet univers, la vitesse de la lumière est une limite aussi mathématique que physique : inatteignable.

Dans le LHC du CERN on accélère des protons à une vitesse de 99,9999991% de la vitesse de la lumière. On y accélère aussi des noyaux d’atomes de plomb à peu près à la même vitesse.

Un rayon cosmique, la a été mesurée à une vitesse estimée 0,999999999999999999999995 % de la vitesse de la lumière. C’était un proton aussi, et on a aucune idée de ce qui peut accélérer un proton à une telle vitesse.

Pour des atomes complets, avec électrons en orbite, c’est théoriquement la même chose mais il n’existe pas de processus qui permette de les accélérer à des vitesses relativistes. J’imagine qu’on pourrait combiner un accélérateur de protons et un accélérateur d’électrons pour former des atomes une fois accélérés, mais je ne sais ni si ça a été fait, ni à quoi ça pourrait servir …

Qu'est-ce qu'il y avait dans la relativité restreinte et qui n'était pas déjà présent dans la transformation de Lorentz ?

Wed, 25 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’article mentionne:

Des pour passer d’un observateur à un autre furent établies par avant 1904 ; il s’agissait d’équations de compatibilité dont la signification n’était pas claire aux yeux de leur auteur

Et la référence précise :

Lorentz écrit : « Ce furent ces considérations publiées par moi en 1904 qui donnèrent lieu à Poincaré d’écrire son Mémoire sur la Dynamique de l’électron, dans lequel il a attaché mon nom à la transformation dont je viens de parler. […] je n’ai pas indiqué la transformation qui convient le mieux. Cela a été fait par Poincaré et ensuite par MM. Einstein et Minkowski. »

Pouvez-vous expliquer simplement comment le voyage dans le temps est théoriquement possible ?

Fri, 15 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

“Simplement”, c’est pas facile… mais j’essaie:

La lie l’espace et le temps dans la notion d’ . Cet espace-temps est déformé par des masses selon L’ (pas e=mc^2, l’autre, un peu plus compliquée…)

Cette équation admet de nombreuses solutions mathématiques différentes dont certaines possèdent des (CTC en anglais).

Une telle courbe est une trajectoire ( ) dans l’espace-temps qui a la propriété d’être fermée, c’est-à-dire qu’une particule matérielle qui suivrait cette trajectoire reviendrait à son point de départ dans l’espace ET dans le temps.

Le grand mathématicien a proposé en 1949 une solution des équations d’Einstein nommée qui correspond à un univers en rotation. Dans cet univers, les CTC sont très courantes, au point que le voyage dans le temps est quasiment inévitable. Hélas, nous ne sommes pas dans un Univers de Gödel.

En 1974, a montré qu’il n’y avait pas besoin que tout l’Univers tourne. Un cylindre infiniment long, et donc infiniment massif, et tournant très vite peut suffire à créer des CTC (oui, il y a un peu d’humour dissimulé dans cette phrase…)

Mais Stephen Hawking Himself a analysé cette solution et montré en 1992 qu’il fallait encore y ajouter un peu d’énergie négative ( voir )

Cette énergie négative est un ingrédient essentiel des , une autre solution des équations d’Einstein qui permet de créer une CTC en mettant une extrémité du trou de ver à un endroit (près d’un trou noir) ou à une vitesse (relativiste) qui fait que cette extrémité vieillit “moins vite” que l’autre. C’est l’idée du livre de , la plus “réaliste” de machines à remonter dans le temps qu’on puisse imaginer pour l’instant. Elle a une caractéristique liée aux CTC qui explique pourquoi on ne voit pas de voyageurs temporels : elle ne permet de revenir qu’après la date de construction de la machine.

Tout ce qui précède est basé sur des solutions mathématiquesaux équations d’Einstein. Mais :

Ce ne sont peut-être pas des . Notamment, on n’observe aucun phénomène lié à de grosses quantiés d’énergie négative, et sans énergie négative, pas de voyage dans le temps.
Pas dit qu’on puisse passer plus d’une particule dans une CTC, ni que la CTC puisse couvrir de longues périodes de temps.

Soyons clairs : Homo Sapiens ne fera pas de machine lui permettant de voyager dans le temps. La technologie nécessaire, si elle est possible, sera accessible après l’espérance de vie de notre espèce.

—— fin de la réponse “simple” —-

Mais je pense qu’il est vraiment important de faire des expériences pour savoir si les CTC sont possibles, donc pour savoir si nous vivons dans un (ou “growing bloc”) ou dans un vecteur d’état quantique.

D’ailleurs là j’ai une question pour les physiciens de passage ( ): Comment distinguer:

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.

2 personnes (chacune pèse 80 kg) sont côte à côte. Une personne s'éloigne de 10 m en marchant à vitesse constante puis revient. 7 s pour l'aller, 7 s pour le retour. De combien de temps le marcheur a-t-il rajeuni par rapport à la personne statique ?

Thu, 19 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

10m en 7 secondes ça fait du 1.42857142857 m/s, soit 4.7652013599688355E-9 fois la vitesse de la lumière.

La vaut alors $\Delta{t} = \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$

avec v/c=4.7652013599688E-9

Wolfram Alpha obtient $\Delta{t} = 0.999999999999999988646427999475580$

fois 14 puisqu’on a 7 secondes aller + 7 secondes retour, moins 14 , le décalage temporel est de 1.5895000800734188… × 10^-16 secondes.

Vous en doutez ? ça a été mesuré en labo .

Les particules accélérées vérifient-elles la théorie restreinte d’Einstein ?

Tue, 27 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Absolument. Le cas le plus typique est celui du , particule instable qui a une demi-vie de 2.2 microsecondes. Il est notamment produit par des rayons cosmiques touchant des atomes de la haute atmosphère. Sans effet relativiste, il devrait se désintégrer en moyenne au bout de 456 mètres, pourtant on en détecte plein au niveau du sol, disons 100x plus bas que 456m alors qu’on ne devrait en trouver que 1 sur 2^{100, soit environ 10}30.

Le même effet se retrouve pour d’autres particules accélérées artificiellement. Sans “compression du temps”, elles ne devraient même pas pouvoir aller du lieu de la collision où elles sont produites jusqu’au détecteur, mais la relativité multiplie leur durée de vie par 1000 ou plus pour les observateurs que nous sommes.

Tous les et possibles et imaginables ont été faits, et ils donnent tous le même résultat : Albert a raison. A 100%

Quel est l'impact du référentiel dans le calcul des effets relativistes d'un objet qui est proche de la vitesse de la lumière ?

Mon, 22 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Le Référentiel est celui dans lequel on mesure la vitesse de l’objet.

Selon le Principe d"equivalence, si vous êtes dans un objet qui se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière par rapport à un observateur “immobile”

Tout doit être “normal” pour vous dans votre vaisseau, comme si vous étiez immobile. En particulier mesurer une vitesse de la lumière c dans toutes les directions.
Vous devez voir l’observateur “immobile” comme si c’était lui qui se déplaçait à vitesse très élevée en sens inverse du votre

La relativité restreinte ne fait “que” rendre cette équivalence logique possible physiquement.

La relativité générale ne fait “que” généraliser ceci aux référentiels accélérés, ou sous l’effet de la gravitation, ce qui est équivalent.

Si le temps n’existe pas pour un photon alors ma rétine et la surface du soleil n’ont pas de distance et que se passe-t-il pour expliquer cet état de ma réalité, donc 8 minutes plus tard ?

Thu, 18 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Vous êtes irrémédiablement lourd, pour ne pas dire massif.

Donc vous pouvez mesurer un truc que vous appelez “temps” et vous appelez “présent” tout l’Univers que vous pouvez percevoir là, top, maintenant. Mais vous ne réalisez probablement pas que ce présent est en réalité une coupe conique dans l’Univers, ce qu’on appelle le , ramené à 3 dimensions au lieu de 4 dans cette figure:

Donc le photon du Soleil que vous recevez “maintenant” n’a pas été émis il y a 8 minutes, il a été émis top là “maintenant” aussi car il n’y a aucun moyen de définir “maintenant” autrement que par ce cône.

Quand vous dites qu’il a été émis il y a 8 minutes, vous vous déplacez mentalement à la position du Soleil sur le “plan” de l’espace, mais vous n’avez aucune possibilité physique de faire ça !

Donc ce que ça dit de l’ “état de votre réalité”, c’est que vous croyez encore vivre dans un espace qui change au cours du temps en distinguant bien ces dimensions, alors que vous vivez au sommet d’un cône d’espace-temps qui les lie intimement.

Le photon se fiche totalement de notre philosophie. Il lie “instantanément” deux événements situés sur ce cône : la désexcitation d’un électron d’un atome de la couronne solaire, et l’excitation d’un électron de votre rétine. D’ailleurs ces deux événements sont “symétrique” : un photon (infrarouge) pourrait très bien sortir de votre oeil et aller exciter un électron du soleil, pour le photon ça ne fait aucune différence.

D’ailleurs en vertu de la ça pourrait tout aussi bien être un antiphoton remontant le temps …

voir

Comment serait la vie au quotidien si la vitesse de la lumière était de 100 km/h ?

Sun, 07 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Très étrange. Vous pouvez jouer a , un petit jeu gratuit développé au MIT qui vous montrera ça:

En gros c’est un peu comme si on a pris du LSD …

Cela dit, si la vitesse de la lumière était un peu différente, c’est à dire si le mètre était un peu différent puisqu’aujourd’hui le mètre est défini à partir de la seconde et de c, l’univers serait tellement différent qu’il n’y aurait pas de “vie au quotidien”, et même pas de vie du tout.

Alors que la théorie de la relativité restreinte interdit le voyage dans le temps passé, qu'en dit réellement la théorie de la relativité générale ?

Fri, 07 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La relativité générale le permet, voire l’implique directement dans certaines solutions des équations d’Einstein comme l’ dans lequel des “courbes de genre temps” fermées impliquent que des particules “tournent en rond” dans le temps.

La relativité restreinte n’étant qu’une ébauche de la générale correspondant à un cas particulier (référentiels “inertiels”, non accélérés) je ne vois pas pourquoi elle interdirait le voyage dans le temps. Mais elle ne le permet pas explicitement, en effet.

Pourquoi le temps ne s'arrête jamais ?

Fri, 24 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Comment savez-vous qu’il ne s’arrête jamais ?

Supposez que l’univers soit une simulation dans un ordinateur divin, et que prof Dieu le mette en pause pendant qu’il va bouffer avec son assistant le Dr Satan qui a développé le soft.

Que se passerait il pour nous pendant la pause ? Rien. A la fin de la pause tout continue pour nous, on ne s’aperçoit de rien du tout.

En fait le temps ne s’écoule pas de la même manière selon où nous sommes, même nos pieds vieillissent moins vite que notre tête, et on ne s’aperçoit de rien.

Est-ce que l'extrémité d'une fronde suffisamment longue pourrait dépasser la vitesse de la lumière si je la fait tournoyer au dessus de ma tête ?

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

Article initialement publié sur

D’une fronde faite avec de la matière, non. Il vous faudrait une énergie infinie pour l’accélérer, et des effets relativistes feraient des choses étranges comme d’enrouler le fil en spirale même s’il est incroyablement tendu. En fait même un matériau infiniment solide ne peut résister à ces effets relativistes. Ca s’appelle le : la notion de est incompatible avec la relativité restreinte.

Par contre si au lieu d’une fronde vous faites tourner une lampe de poche, un laser ou un phare, alors la tache de lumière à grande distance peut facilement dépasser la vitesse de la lumière. Sauf que cette tache n’est pas de la matière ou de l’information qui se déplace, c’est à chaque instant des photons différents provenant de votre source, qui ont voyagé à c jusqu’à la tache, et retour à c jusqu’à vos yeux. Pas de violation de la relativité.

Si je pouvais voyager à la vitesse de la lumière, que verrais-je?

Sun, 07 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ce site collecte de nombreuses simulations de déplacements à vitesse relativiste : .

Un jeu du MIT permet même de vous amuser un peu dans un univers où la vitesse du temps est (beaucoup) ralentie :

Dans l’espace, pendant qu’un vaisseau accélère à vitesse relativiste, la position apparente des étoiles se déplace vers l’avant du vaisseau et se décale vers le bleu. Avant que le temps ne s’arrête, vous ne voyez plus qu’un petit point très lumineux devant vous.

source :

Bref, vous voyez exactement l’inverse de ce que montre le passage en vitesse lumière de Star Wars …

Voyager à une vitesse relativiste aurait-il un impact sur la biologie humaine ?

Thu, 04 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Avec un (très) bon blindage, non.

Le principe de relativité est justement que la vitesse ne change rien puisque la vitesse de la lumière est constante dans tous les référentiels. A moins que vous ne regardiez par la fenêtre vous ne pouvez faire aucune expérience qui dise que vous êtes en mouvement.

C’est comme pour les gens qui avaient peur que la vitesse des trains ne les tuent : le problème c’est quand on sort la tête par la fenêtre, sauf qu’une escarbille à vitesse relativiste dégage autant d’énergie qu’une explosion nucléaire. Et les petits photons du rayonnement du fond du ciel à 3K vous arrivent dans la tronche avec l’énergie de photons X ou gamma.

Il y a donc seulement deux obstacles à un voyage relativiste:

la source d’énergie. Ce sera de l’antimatière, sinon rien.
le bouclier. Comme vaisseau, je verrais bien juste un moteur poussant un gros astéroïde d’ataxite de ~10km de diamètre dans lequel on aurait creusé une petite partie habitable…

Notes de bas de page

Qu'est-ce qu'un voyage spatial relativiste ? Comment est-il développé ?

Tue, 02 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

C’est de la science-fiction pour au moins quelques siècles encore, mais l’idée serait de faire un vaisseau voyageant à une fraction significative de la vitesse de la lumière pour bénéficier de la “contraction du temps” due à la relativité et raccourcir le voyage pour les passagers. Il faudrait atteindre au moins 99% de c pour que ça vaille la peine ( voir ), mais c’est totalement hors de portée de notre technologie.

Ma petite nouvelle vous donne une idée de ce qui se passerait.

La théorie de la relativité restreinte selon Einstein est-elle une religion (dont on n'a pas le droit de contester les fondements) ?

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

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Au contraire, contestez ! contestez !

Le problème est que les fondements, on s’en tape (…). Ce qui fait la force de la relativité restreinte et générale, c’est qu’elles collent parfaitement aux expériences.

En physique, les “fondements” ne valent pas tripette par rapport aux expériences.

Donc vous pouvez totalement n’importe quelle théorie, relativité comprise, avec une seule expérience qui ne colle pas à la théorie.

ou vous pouvez aussi proposer une nouvelle théorie qui fournit une prédictionsur le résultat d’un expérience qui la distinguera de la relativité.

Sinon, une nouvelle théorie indistinguable de l’actuelle par les expériences et qui ne fournit aucune prédiction n’a aucun intérêt. Sauf éventuellement si elle est plus simple.