Théorie de la relativité?

Question

Bonjour un astrophysicien parmi vous, pourrait il m expliquer ceci: il a été démontré que si par exemple je prends un vaisseau spatial je quitte la terre et je m enfonce dans l espace intersidéral durant 23 ans (temps approximatif pour atteindre la vitesse de la lumière, vitesse maximale autorisée par la physique) et que je fais demi-tour vers la voie lactée....j aurais donc vieilli de 50 ans environ mais.....la terre elle aura vieilli de plusieurs millions d années !!
j ai bo cogité j ai tjrs pas compris....il y a une notion qui m echappe
merci à vous

Answer 1

La Relativité Restreinte
Au début du 20ème siècle, une expérience a montré que la lumière semblait avoir la même vitesse pour tout le monde, toujours, tout le temps et partout. Nous allons voir ce que cette simple constatation entraîne d'incroyable.
Imaginons votre grand-mère, sur un tapis roulant, tenant un laser et visant un obstacle placé sur le tapis devant elle. Vous vous trouvez à coté du tapis, pour regarder ce qu'elle fait. Sans oublier que vous allez voir la lumière aller à la même vitesse tous les deux.


votre grand-mère tire. La lumière du laser se rue vers l'obstacle, et l'atteint. Vous avez vu exactement la même chose que votre grand-mère, mais vous n'avez pas vu la même longueur de trajet. Pour votre grand-mère, la lumière a simplement parcouru la distance qui la séparait de l'obstacle. Pour vous par contre, elle a parcouru plus que ça, puisque l'obstacle, placé sur un tapis roulant, a avancé entre le moment où la lumière est sortie du laser, et le moment où elle a touché l'obstacle.




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Or, vous savez que la lumière est allée à la même vitesse pour vous deux. Comme les distances étaient différentes, cela signifie en fait que vous ne serez pas d'accord non plus sur le temps que la lumière a mis pour faire le trajet ! Pour vous, la lumière a mis plus de temps, puisque la distance était plus grande ! Autrement dit, vous avez vu les choses sur le tapis se dérouler plus lentement que votre grand-mère ne les voyait. Vous avez vu votre grand-mère bouger au ralenti ! Le fait que le vitesse de la lumière soit la même pour tous, implique que le temps n'est pas absolu : tout le monde n'est pas d'accord sur la vitesse à laquelle le temps s'écoule. Les enseignements de la relativité restreinte sont donc que :
Le temps n'est pas absolu. Si vous passez à très grande vitesse devant chez votre grand-mère, vous aurez l'impression qu'elle vous fait coucou bien lentement. Le temps a l'air de s'écouler pour elle plus lentement que pour vous. Rassurez vous, elle n'a pas non plus trouvé votre sourire très rapide : elle vous voit vous éloigner à la même vitesse que vous la voyez s'éloigner de vous. Donc il se passe exactement la même chose pour elle. Elle trouve que vous bougez lentement !

Cela signifie aussi que les vitesses ne s'additionnent pas : imaginons un tapis roulant relativiste, allant aux 3/4 de la vitesse de la lumière. Sur ce tapis, votre grand mère court au marché - elle est très pressée, et va elle aussi aux 3/4 de la vitesse de la lumière. Si on additionnait les vitesses, votre grand-mère vous semblerait aller à une fois et demi la vitesse de la lumière, par rapport au sol. Il n'en est rien. Vous la verrez quand même évoluer à une vitesse certes proche de celle de la lumière, mais tout de même inférieure. En fait, rien n'est censé pouvoir dépasser la vitesse de la lumière, et ce, quel que soit le référentiel considéré.

Les distances non plus ne sont pas absolues ! En passant devant chez votre grand-mère tout à l'heure, elle vous a semblé plus mince que la dernière fois. En fait, à bien y réfléchir, tout le paysage vous semblait contracté dans la direction dans laquelle vous alliez. De même votre grand-mère a cru que vous aviez encore maigri, et elle s'est promis de vous faire manger, la prochaine fois que vous vous arrêterez. On dit qu'il y a contraction des longueurs dans le sens du déplacement.

Bref, comme on le dit souvent tout est relatif !


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Alors, qui a raison de votre intuition ou d'Einstein ? Même si vous faites très très attention la prochaine fois que vous partez de chez votre grand-mère, vous n'avez aucune chance de la voir bouger plus lentement (ou alors elle a lu ça aussi et qu'elle vous fait une farce). Parce qu'avec votre petite voiture de la fin du vingtième siècle, vous atteignez péniblement la centaine de kilomètres à l'heure, alors que pour commencer à sentir les effets relativistes comme on les appelle, il faudrait que vous alliez à au minimum plusieurs milliers de kilomètres par seconde. Quand on sait que l'engin le plus rapide construit par l'homme (une sonde) a aujourd'hui une vitesse d'une dizaine de km par seconde par rapport à la terre et sort à peine du système solaire, on voit qu'on y est pas encore. La théorie relativiste prévoit d'ailleurs que pour des vitesses très petites par rapport à la vitesse de la lumière, on retrouve la relativité de Galilée, et que le temps ne change alors presque pas d'un référentiel à l'autre, les vitesses s'additionnent et tout le monde est d'accord sur les distances.
Donc, dans la vie de tous les jours, continuez de considérer que les vitesses s'additionnent, que le temps est universel, et que c'est pas parce que vous voyagez beaucoup que vous allez gagner du temps sur ceux qui restent immobiles. Vous n'arriverez jamais à constater d'effets relativistes. Les scientifiques qui s'occupent de phénomènes à notre échelle, comme la mécanique des fluides, ne s'embêtent certainement pas avec la relativité restreinte. Ils en restent aux bonnes vieilles méthodes !


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Pour continuer dans l'inhabituel, laissez moi vous expliquer le paradoxe des jumeaux...
Nous allons détailler un peu plus ici une des conséquences les moins intuitives de la relativité, et une des meilleures illustrations du fait que le temps, décidément, n'est pas absolu. Comme ça s'appelle "paradoxe des jumeaux", on va prendre deux jumeaux, Balin et Dwalin.

Imaginons ce qui se passe, si Balin reste là où il est, et si Dwalin prend sa fusée, s'éloigne de la terre à une vitesse proche de celle de la lumière, mais constante sur tout le trajet, fait demi-tour, et revient à la même vitesse. On a donc trois étapes pendant le trajet : l'aller, le demi-tour, et le retour.

On a vu que l'on savait, grâce à la relativité restreinte, comment Balin, qui reste dans un même référentiel galiléen, voit Dwalin, qui lui ne reste manifestement pas dans un référentiel galiléen, puisqu'il subit des accélérations, notamment pendant son demi-tour. On sait comment Balin voit Dwalin, mais pas toujours comment Dwalin voit Balin resté sur terre. Nous allons donc prendre le point de vue de Balin. Les deux frères se font de grands signes avec les bras.

Pendant l'aller, Balin voit(1) Dwalin bouger lentement, puisque ce dernier s'éloigne à grande vitesse. Lorsque celui-ci freine, pendant son demi-tour, Balin le voit bouger de moins en moins lentement. Au moment où Dwalin a une vitesse nulle, Balin le voit bouger l'espace d'un instant à vitesse normale, puis ralentir de nouveau : en effet, celui-ci accélère et gagne donc de la vitesse pour revenir. Lors du retour, Balin voit Dwalin bouger aussi lentement qu'à l'aller. Les deux frères se retrouvent. Comme pendant tout le trajet, Balin a vu Dwalin bouger plus lentement que lui (au mieux à la même vitesse pendant très peu de temps), cela signifie que celui des deux jumeaux qui est resté sur terre a vu le temps passer plus vite que celui qui a voyagé, et qu'ainsi, les jumeaux n'ont plus le même âge ! C'est ce qu'on appelle le paradoxe des jumeaux. Le raisonnement effectué ci-dessus ne fait appel qu'à la relativité restreinte, et il est parfaitement juste.

Answer 2

C'est lié au fait que la vitesse de la lumière est finie, et qu'elle est la même quelque soit le référentiel dans lequel on se place (tout simplement parce que rien ne peut la dépasser, même pas elle même !)

Je pourrais l'expliquer simplement ainsi : d'après la relativité galiléenne, si tu es dans un train sur un siège, et que le contrôleur passe en marchant à 3 km/h dans le sens où le train avance, dans ton référentiel il va bien à 3 km/h. Mais pour moi qui suis en train de regarder passer le train avec les vaches dans un champ, si le train va à 100 km/h, dans mon référentiel les vitesses s'ajoute et donc je vois le contrôleur aller à 103 km/h.

Imaginons maintenant que toi dans le train tu prends une lampe torche et que tu éclaires un écran placé devant toi, vers l'avant du train, à une distance d. La lumière, qui a une vitesse finie c,va dans ton référentiel, éclairer l'écran au bout d'un instant t=d/c. pour moi, qui suis dehors, je devrais voir la lumière aller à une vitesse c+100 km/h (100 = vitesse du train). Mais c'est impossible car la vitesse de la lumière ne peut pas dépasser c, et qu'elle est la même quelque soit le référentiel ! Mais comme entre temps, l'écran s'est déplacé entre le moment où la lumière est partie et le moment où elle a parcouru la distance d initiale, la lumière mettra un peu plus de temps à arriver à l'écran (pour moi qui suis dehors).

Donc pour le même évènement, le temps a été plus long pour moi qui suis immobile que pour toi qui es dans le train. Tu as donc moins vieilli que moi !

En pratique, pour que l'effet soit sensible, 100 km/h ne suffisent pas, mais il faut aller bien plus vite... ce qui se passe pour les voyageurs spatiaux des films de science fiction.

Answer 3

Si vous voyagez à la vitesse de la lumière, le temps ne s'écoule plus pour vous. Il est figé, arrêté. donc, si vous voyagez pendant dix ans à la vitesse de la lumière, lorsque vous vous arrêterez, vous n'aurez pas vieilli d'une seconde. Par contre la Terre, à sa vitesse normale, aura vieilli de dix ans.
Si votre voyage dure un milliard d'années à la vitesse de la lumière, lorsque vous vous arrêterez, vous n'aurez pas vieilli d'une seconde, par contre la Terre, à sa vitesse normale, aura vieilli d'un milliard d'années, etc etc...
Il y a des degrés différents selon la vitesse à laquelle vous voyagez.
Le temps est relatif, il se contracte ou se dilate en fonction de la vitesse qu'on a, car le temps est une dimension de l'"espace temps", liée à la vitesse.
Ne croyez pas pour autant qu'il soit facile pour un corps solide d'atteindre la vitesse de la lumière. Aujourd'hui, seuls les corpuscules sans masse (donc sans poids) qui sont les photons (particules qui transportent la lumière et les ondes électromagnétiques en général), sont capables de voyager à la vitesse de la lumière de façon spontanée.
La réponse de Christian R que je viens de lire juste maintenant, est remarquable.

Answer 4

En effet le temps n'est pas une variable independante qui s'ecoule extactement pareil qu'elle que soit les conditions experimentales; le temps depend de la vitesse du corps pour lequel il s'applique.
je ne pourrai pa te donner la formule exacte reliant temps et vitesse mais plus tu vas vite et plus le temps s'ecoule lentement.
Donc si tu cours tres vite tu veillit moins vite que quelque qui reste immobile (en realite la difference est infime car pour avoir un ralentissement du temps significatif il faut atteindre des vitesses enormes).
cela rend envisageable les voyages dans le futur : si tu est propulse a la vitesse de la lumiere pdt 1 an et que tu revien sur terre il s'est ecoulé environ 20 ans
Ce phenomene a ete prouve pour la premiere fois dans les annes 40-50.
deux horloge atomique tres precisement synchrone ont ete utilse :
la premiere est reste sur terre et la deuxieme a ete place dans un avion qui a volé a la vitesse de 10000km/h pdt 2 heur puis on a comparé l'heure affiché par les deux horloge atomique celle reste sur terre avait une seconde d'avance sur la deuxieme

Answer 5

MALHEUREUSEMENT EN 23 ans tu n'auras pas quitté notre galaxie "la voie lactée" car elle mesure 100000 ans a la vitesse de la lumière pour la traverser dans son diamètre
la terre se trouve a une seconde lumière de la lune et a 8 minutes lumière de notre soleil
notre système solaire mesure environ 2 heures lumière de diamètre
pour la relativité effectivement, le temps, à la vitesse de la lumière, ne s'écoule plus.
Comme si tu assayais de verser une bouteille d'eau en même temps que celle ci avance ce qui fait que l'eau ne s'écoulera jamais du goulot et si tu est embarqué dans ce vaisseau le temps parait-il n'aurait plus d'effet sur toi par la même occasion " dixit Einstein"
salut

Answer 6

Pour faire court, plus on s'approche de la vitesse de la lumière, moins le temps passe vite.
La limite théorique est qu'à la vitesse de la lumière, le temps ne s'écoule pas.

Si ton vaisseau va à 90% de la vitesse de la lumière pendant 10 ans (référentiel terrestre), tu vas vieillir de 5 ans. Mais il faut déjà y arriver.

D'autre part, physiquement, aucun corps massique ne peut atteindre la vitesse de la lumière (tout en l'approchant de plus en plus), même en 23 ans ! Pour l'atteindre, il faudrait apporter à ton vaisseau une énergie infinie (tout l'univers)… y compris le vaisseau lui-même (équivalence matière-énergie), donc il n'y aurait plus rien à atteindre cette vitesse, paradoxe.
Comme aucun objet ne peut atteindre 0 kelvin. Il faudrait l'isoler complètement de tout ce qui serait plus chaud…

Answer 7

oui en effet . mais 50 ans a la vitesse de la lumière !!! imagines que tu fasses le même parcours en solex ???? tu mettrais combien de temps ?

Answer 8

Achète le dernier livre des frères BOGDANOV et qui s'appelle A L'INSTAN ZÉRO !

Answer 9

En fait, l'espace et le temps sont très fortement liés (ce qu'on appelle espace-temps) quand tu t'approches de la vitesse de la lumière (théoriquement) le temps se ralentit, c'est une condition sine qua non à l'expansion de l'univers...

Ma réponse est courte ms je ne me sens pas d'écrire 20 pages sur la théorie de la relativité la maintenant xD

Aussi, je laisse qqn de plus pédagogue répondre mieux à ta question

Answer 10

Ce que tu dis est exact: tu peux parfaitement quitter la galaxie en 23 ans (ou même en 10 secondes si tu vas suffisamment vite), même si la galaxie mesure 100 000 années lumières de diamètre. En effet, le temps ralentit avec la vitesse. Dans le cas extrême (à la vitesse de la lumière), le temps est arrêté, comme le dit gilbert.

Le phénomène dont tu parles (la dilatation du temps) a été observé expérimentalement. Des particules (muons) qui ont une durée de vie courte au repos ont une vie beaucoup plus longue à grande vitesse.