La Relativité Restreinte (vulgarisation inside©)

LA RELATIVITÉ RESTREINTE

BUT DE CE TOPAC

Il s'agit essentiellement de discuter autour de la théorie de la Relativité Restreinte (mm si on pourra difficilement éviter de faire allusion à la version Générale ou à la Méca Quantique), de partager nos connaissances en restant à un niveau d'abstraction et de complexité mathématique permettant une compréhension et donc un intérêt d'une grande partie des omlivers, d'essayer de (faire) comprendre les concepts de base de cette théorie et ses conséquences sur notre compréhension - très imparfaite sur la base de notre seule expérience de tous les jours - de l'Univers qui nous entoure, et de lever les doutes et les fausses idées sur des notions telles que la contraction des longueurs@Dédé et la dilatation@Fidel du temps.
Et pour être tout à fait franc, je fais partie de ceux qui ont aussi besoin d'éclaircissements sur certains aspects, donc ceci est tout SAUF un cours magistral, c'est aussi une façon pour moi de mettre "sur la table" et par écrit ces questionnements, ce qui devrait m'aider à avancer dans ma réflexion (avec l'aide de certains ici, parcequ'on est sur OMLive et qu'il y a du level ).


ORGANISATION DU TOPAC

Étant donné l'étendue du sujet, la complexité de certains de ses aspects qui vont à l'encontre de l'idée que l'on se fait de l'espace et surtout du temps, il me semble pertinent d'avancer pas-à-pas, en commençant par les bases sur lesquelles a pu s'appuyer Einstein pour en déduire cette théorie (car le plus "gros" du boulot a été effectué par d'autres, cf la galerie de portraits (incomplète) en tête de topac), en ayant forcément recours à des schémas, graphes et autres images, mais aussi à l'outil mathématique, indispensable àma pour "ingérer" certaines notions et légitimer certains raisonnements (mais on s'efforcera de rester à un niveau "raisonnable", il ne s'agit pas d'un concours entre intellects).

L'idée est alors pour moi d'abord de rappeler le cheminement intellectuel à travers l'histoire qui a permis d'aboutir à une telle théorie (on s'apercevra alors que mm les concepts les plus "simples" peuvent mener à des conclusions pas du tout évidentes ni toujours intuitives), et par ailleurs pour tlm ici de choisir un thème et d'en discuter en essayant de ne pas trop en diverger, jusqu'à arriver à une bonne compréhension du sujet abordé. J'essaierai alors de faire une synthèse de la discussion en un post unique, puis mettrai un lien permettant d'accéder à cette synthèse dans un post spécifique (ci-dessous, posts réservés) formaté comme une sorte de "FAQ", un format àma très efficace, pratique et modulable à souhait.


WARNING

Il s'agit d'un topac avec but bien défini, il est donc instamment prié aux floodeurs de tout poil et autres trolls compulsifs d'aller voir ailleurs si j'y suis. Bon, cela n'interdit pas l'humour ni le recul, on est sur un forum de foot pas dans une salle de classe à Hypokhâgne, tant que ça reste dans des limites acceptables en quantité/fréquence ET qualité.


En attendant de rentrer dans le vif du sujet par un paragraphe d'introduction@Rocco à venir, un peu de vulgarisation (pas tjours totalement exacte) ne fait de mal à degun : (à lire en séquence)

Spoiler: montrer

INTRODUCTION A LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ RESTREINTE

(de Galilée... à Einstein)

Le but de ce post est de retracer, période par période, expérience par expérience, les avancées intellectuelles au cours de l'histoire qui ont permis d'aboutir in fine à la Théorie de la Relativité Restreinte. L'objectif n'est pas tant de vouloir apporter une caution historique au topic (mm si l'intérêt en serait indéniable), que de faire "monter en compréhension" l'ensemble des lecteurs de ce topac (je parle surtout pour ceux d'entre vous n'ayant pas les bases de physique/mécanique/électrodynamique/..., bien que les autres, ceux d'entre nous ayant déjà acquis un tel bagage scientifique, soient aussi appelés à participer - et après tout un rafraîchissement de mémoire ne peut pas faire de mal).

Par ailleurs, y compris pour des expériences à priori "simples" et remontant à plusieurs siècles, on pourra s'apercevoir que certaines conclusions à tirer de ces expériences sont loin d'être d'une évidence aussi limpide qu'on le croirait, et nous amènent ainsi à réfléchir un peu plus sur le monde qui nous entoure. C'est cette réflexion qui àma aidera de manière décisive à appréhender les principes de relativité et des concepts tels que l'espace-temps (univers Minkowskien) et les cônes de lumière, et à progressivement faire tomber l'intuition qui voudrait que le temps est qq chose d'absolu, depuis et pour toujours, et partout dans tout l'Univers - tâche sans doute parmi les plus compliquées et exercice intellectuel souvent frustrant pour la plupart d'entre nous.

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Galilée (Galileo Galilei), physicien et astronome italien du XVIIe siècle et considéré comme le précurseur de la physique moderne, fut le premier à mettre en exergue le concept de "relativité". Mais à l'instar d'un Mr Jourdain qui faisait de la prose sans le savoir, il ne mit jamais ce mot sur ses réflexions tirées d'expériences simples (effectuées entre deux procès que lui fait l'Inquisition pour oser avancer que la Terre ne serait pas le centre de l'Univers ) mais fertiles, ce fut bien plus tard qu'on leur attribua ce terme.

En effet, il fit remarquer un beau jour que certaines expériences simples, comme le fait de verser de l'eau d'un pichet dans un verre ou de lancer un objet en l'air et le voir retomber, se reproduisaient exactement à l'identique que vous soyez "immobile" sur la terre ferme, ou que vous soyez dans un bateau qui avance à bonne allure constante (sur une mer qu'on supposera plate ^^) par rapport à la dite terre ferme. Allant au bout de cette constatation, il en déduisit qu'il était impossible, à travers quelqu'expérience de ce genre qu'il soit, de déterminer si le vaisseau à l'intérieur duquel on se trouve est à l'arrêt ou en mouvement sur l'eau.

Autrement dit, et c'est ce qu'on appelle ajd la Relativité Galiléenne, les lois physiques de la mécanique sont identiques pour tous les référentiels inertiels (cf FAQ #1). Galilée ne démontre rien, il énonce une propriété confirmée par l'expérience. Henri Poincaré sera le premier à dire que c'est un principe. Ce principe de relativité sera généralisé près de 4 siècles plus tard à d'autres types de phénomènes, non mécaniques, et conduira à l'idée que les lois de la physique en général (toutes les lois physiques, non seulement celles de la mécanique) sont les mêmes dans les référentiels inertiels (@wiki). La notion de vitesse est donc bien toujours relative, et le cas particulier de l'immobilité n'y échappe pas : il n'y a donc rien, en dehors de la qualité technique de Zubar, qu'on puisse qualifier d'immobile dans l'absolu (cf ma question alc ci-dessous ^^).

ZE F.A.Q.

Q : En quoi consiste exactement un "référentiel" ? Et un "référentiel inertiel"...?
A :

Bon oualà, complété le 1er post et unlocké le topac. Je m'attaquerai plus tard au post Introduction, très important pour partir sur de bonnes bases.

Tiens, en attendant une première question toute khon : (et je préviens y'en aura plein d'autres ^^)

Information

Q: Pouvez-vous citer un ou des exemples d'objets absolument fixes ? Explicitez.

P.S. Etant donné les niveaux divers et variés des omlivers d'un point de vue formation scientifique ès maths-physique (ou sensibilité à ces choses), il est évident que certaines questions posées ici ou là par moi ou par d'autres pourront sembler d'une insigne facilité voire méprisables d'évidence ^^. Il est tout aussi évident que le but de ces questions n'est pas d'insulter l'intelligence de qui que ce soit ^^, mais d'amener à un niveau similaire de compréhension le plus de monde possible, y compris les plus ignares d'entre nous.

il est impossible de répondre à ta question, vu qu'elle est incomplète

Le fait d'être fixe dépend d'un référentiel, non ? Par exemple, quand Dédé emporte dans sa fougue visqueuse un filament de PQ, le dit-filament, dans un premier temps fixe dans le référentiel-rectum de sa partenaire, se met en mouvement relativement à icelui mais devient fixe dans le référentiel (galiléen) du gland héroïque de Dédé.

La relativité postule des vitesses absolues, mais je n'ai pas entendu parler de positions fixes. Amha (je veux dire dans l'état de mes connaissances, supérieures à la moyenne en maths et très faibles en physique), la question n'a pas de sens.

Là, je crois que tout le monde a bien compris

Mais je partage ton avis sur cette notion de référentiel.

Partant du principe que l'univers est supposé en perpetuelle expansion, il ne comporte pas de point fixe. Après, avec le concept d'esapce-temps, j'aurais du mal à redonner une définition de la "vitesse" sans relire un ou deux bouquins.

fourcroy,

moi a part que la video commence par une musique de U2 , j'ai pas compris grand chose

Le fait d'être fixe dépend d'un référentiel, non ? Par exemple, quand Dédé emporte dans sa fougue visqueuse un filament de PQ, le dit-filament, dans un premier temps fixe dans le référentiel-rectum de sa partenaire, se met en mouvement relativement à icelui mais devient fixe dans le référentiel (galiléen) du gland héroïque de Dédé.

putain de fou rire...

Le pire c'est que l'explication est exacte ^^. C'est vrai que Dédézanne s'était montré intéressé par l'ouverture de ce topac mais je crois pas qu'il s'y voyait "intégré" de cette façon. ^^
(fourcroy, va quand mm falloir que tu révises le sens du mot "vulgarisation", à ne pas confondre avec "vulgaire" )

La relativité postule des vitesses absolues, mais je n'ai pas entendu parler de positions fixes. Amha (je veux dire dans l'état de mes connaissances, supérieures à la moyenne en maths et très faibles en physique), la question n'a pas de sens.

ma question était surtout là, outre d'introduire (...) la notion de "référentiel", pour amener une ch'tite réflexion sur la notion "d'absolu" qui est de fait une denrée rare dans notre univers réel. Il n'y a pas de position fixe absolue, pas plus qu'il n'y a de vitesse absolue (sauf dans un cas particulier puissant), pas plus qu'il n'y a de temps absolu, pas plus mm qu'il n'y a de durée absolue, ce qui est déjà moins évident. Comment, 1 minute écoulée ici, ne serait pas 1 minute écoulée ailleurs ? On m'aurait menti...?

Q: Pouvez-vous citer un ou des exemples d'objets absolument fixes ? Explicitez.

Un cable péritel HDMI ?

peezee, en allemand, "vulgarisation" se dit "Popularisierung". Cela dit beaucoup de chose sur la représentation que l'on s'en fait de chaque côté du Rhin...

Si je parlais de vitesse absolue, c'était en référence à la lumière, oeuf corse, pas à celle, très probablement non relativiste, de limage de Dédé.

Zobi1, seulement s'il est branché sur le secteur.

fourcroy, anneffé différence notable avec les Teutons, qui semblent moins méprisants envers le "peuple". Sinon oui bien sûr je me doute bien que tu parlais de la lumière, à moins d'être très intime, mais alors vraiment hein, avec Dédé. ^^

Pour en revenir au sujet principal, j'expliciterai ce qu'est un "référentiel" en termes simples et mettrai ça en haut de FAQ, c'est un terme qui sera employé régulièrement sur ce topac, il est nécessaire que tlm ici en ait la mm notion (et pas seulement les matheux du fofo).

j'aime ce topic


et dans le genre question de noobs :

la lumière (sa vitesse) reste elle un référentiel fiable a proximité d'un trou noir? (a priori non, ce qui du coup nous laisse ... rien)

edit : je viens de regarder la video présentée, et on y trouve cette réponse

et perso j'attend le passage sur les gravitons, un sujet passionnant mais qui merite des eclaircissements
(après bon ça sous-entend une sacrée entorse au nom du topic...)

svinzinho, merci de participer à ce topac encore en friche.

Bon tes questions sont liées non pas à la R.R. mais strictement à la R.G., qui pourrait d'ailleurs faire l'objet d'un autre topac plus tard car ça le mérite au moins autant. Mais je voudrais qu'ici on essaie d'éviter de courir avant mm de tenir sur les jambes, le but est d'y aller progressivement mm si je sais que ça sera pas facile et que ça peut partir dans tous les sens ne serait-ce que parce qu'on ne part pas tous du mm niveau de connaissance (ou ignorance, c'est selon ^^). En plus faut trouver du temps pour faire avancer le topac, donc bon...

Sinon pour répondre en partie à ton 1er post et parceque ça parle de "référentiel", je crois pas qu'on puisse parler de la lumière en tant que référentiel (dont je vais poster la/une définition asap, promis). Je suppose que tu as voulu dire une "référence" absolue ? En tous cas la vitesse de la lumière en tant que valeur absolue, elle est exprimée le plus souvent dans un contexte précis : dans le vide, l'absence de gravitation étant par ailleurs nécessaire pour s'assurer un trajet parfaitement rectiligne (on sait que les champs gravitationnels élevés infléchissent le parcours des rayons lumineux). Dans l'air ou dans l'eau sa célérité est diminuée ("sa vitesse est ralentie" comme on dit), par contre à l'approche d'un trou noir c'est pas tant sa vitesse que sa trajectoire qui est affectée, au point d'éventuellement être "aspirée" à l'intérieur du trou noir. Bon j'en reste là encore une fois ça sort du cadre de ce topac.

Bon, cela n'interdit pas l'humour ni le recul, on est sur un forum de foot pas dans une salle de classe à Hypokhâgne, tant que ça reste dans des limites acceptables en quantité/fréquence ET qualité.

Alors je précise que les étudiants d'Hypokhâgne en connaissent autant que la majorité des OMlivers dans le domaine de la R.R.
En effet, il s'agit de la prépa littéraire.

Sinon, Peezee, pour ton explication quant à la vitesse de la lumière, tu crois bien en ce qui concerne le "référentiel". Il s'agit de situer un objet, ou plutôt son mouvement, par rapport à d'autres objets qui eux sont fixes. Ces derniers constituent alors le référentiel.

Bon, cela n'interdit pas l'humour ni le recul, on est sur un forum de foot pas dans une salle de classe à Hypokhâgne, tant que ça reste dans des limites acceptables en quantité/fréquence ET qualité.

Alors je précise que les étudiants d'Hypokhâgne en connaissent autant que la majorité des OMlivers dans le domaine de la R.R.
En effet, il s'agit de la prépa littéraire.

Sinon, Peezee, pour ton explication quant à la vitesse de la lumière, tu crois bien en ce qui concerne le "référentiel". Il s'agit de situer un objet, ou plutôt son mouvement, par rapport à d'autres objets qui eux sont fixes. Ces derniers constituent alors le référentiel.

En même temps, le propos de Peezee est de dire que les khagneux n'ont pas d'humour, pas de dire qu'il connaissent la RR.

Force est de constater qu'il a raison !


Jodko.