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La Relativité Restreinte

 
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K 2
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K 2

PostPosted: Wed 7 Aug - 00:26 (2013)    Post subject: La Relativité Restreinte Reply with quote

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K 2 Présente la Relativité restreinte

Albert Einstein développa la relativité restreinte à partir de deux principes de base.

D’abord, les lois de la physique devaient être les mêmes dans tous les systèmes de référence,
pourvu qu’ils ne soient pas soumis à une accélération. Aucun système n’était privilégié et il n’existait
rien de tel qu’un espace absolu.

Ensuite, la vitesse de la lumière devait être une constante fixe.

Elle ne dépendait pas du mouvement de la source d’émission.

Tous les observateurs, quel que soit leur mouvement, devaient mesurer la même valeur.

Albert Einstein : Ulm, 1879 – Princeton, 1955




La vitesse de la lumière

Ce deuxième principe peut paraître étonnant.

Dans la vie de tous les jours, nous sommes habitués à ce que les vitesses s’additionnent ou se soustraient.

Imaginons que je me trouve dans un train qui roule à 90 kilomètres à l’heure. Je décide d’aller vers l’avant
 et me mets à marcher à 10 kilomètres à l’heure par rapport au train. Pour un observateur à l’extérieur du train,
les vitesses s’additionnent et j’avance en fait à 100 kilomètres à l’heure par rapport au sol.

Mais ce qui est vrai dans la vie quotidienne ne l’est plus lorsque l’on considère la lumière.

Imaginons maintenant qu’un photon, qui se déplace à la vitesse de la lumière dans un laboratoire,
en émette un autre par quelque processus physique. Si les deux photons se dirigent dans le même sens,
on s’attendrait à ce que le deuxième se déplace au double de la vitesse de la lumière par rapport au laboratoire.

En fait, il n’en est rien, le deuxième photon se déplace exactement à la vitesse de la lumière par rapport au laboratoire.

Ceci peut paraître étonnant, mais découle directement de l’expérience de Michelson.

Celle-ci montre en effet que la lumière se propage de la même façon dans les directions parallèle et
perpendiculaire au mouvement de la Terre.

Sa vitesse est donc identique dans les deux directions et insensible au déplacement de la Terre sur son orbite.

De nombreuses autres expériences ont d’ailleurs confirmé cet état de fait.

La fin du temps absolu

L’alliance des deux principes précédents allait révolutionner la physique et notre conception de l’espace et du temps.

En particulier, elle allait remettre en cause les concepts de simultanéité et de temps absolu. 

Dans la vie de tous les jours, deux événements simultanés le sont pour tout le monde.

Si vous apercevez deux lampes s’allumer en même temps, n’importe quel autre observateur en mouvement
ou pas les verra également se mettre à briller au même moment. Pourtant, ce n’est plus le cas en relativité restreinte.

Imaginez qu’avec un de vos amis vous formiez une équipe d’astronautes chargés de vérifier les prédictions de la théorie.

Vous êtes à bord d’une station spatiale éloignée de tout champ gravitationnel.

Votre ami se trouve dans une navette spatiale pourvue de propulseurs très puissants lui permettant d’atteindre
une vitesse proche de celle de la lumière. 

Il va effectuer un passage à grande vitesse devant la station spatiale, en prenant bien soin de couper ses moteurs
et donc de se déplacer à vitesse constante.

Au moment où il passe juste devant vous, votre ami fait l’expérience suivante. Il se positionne exactement au centre
de sa navette, allume une lampe et observe la propagation de la lumière vers l’avant et l’arrière. Puisqu’il se trouve
exactement au centre de la navette, il vérifie bien que la lumière de la lampe atteint les deux extrémités de la navette
au même moment, de façon simultanée.

Depuis la station spatiale, vous observez cette expérience mais les choses ne sont pas aussi simples car pour vous la
navette est en mouvement. L’arrière de la navette avance et se précipite vers les rayons lumineux provenant de la lampe,
alors que l’avant au contraire s’en éloigne et tend à retarder le moment de la rencontre. Pour vous, les rayons de la lampe
atteignent donc l’arrière de la navette avant de toucher l’avant. Les deux événements, qui étaient simultanés pour votre ami,
ne le sont pas pour vous.

Ainsi, avec la relativité restreinte, la simultanéité n’est plus un concept absolu. Si un observateur voit deux événements se
produire simultanément en deux endroits distincts, un autre observateur en mouvement par rapport au premier, verra l’un
des deux événements se produire avant l’autre. Un effet étonnant, mais dont les conséquences ont maintes fois été vérifiées
par l’expérience.

Cette perte de la simultanéité universelle a pour conséquence l’abandon de la notion de temps absolu.

En effet, comment pourrait-on encore parler d’un temps absolu indépendant de toute influence extérieure si différents
observateurs sont incapables de se mettre d’accord sur la chronologie de deux événements ?

La propagation de la lumière

En appliquant les équations de champ de Maxwell, Michelson mis en évidence la contradiction entre les principes
de la mécanique classique et les lois de la propagation de la lumière. En effet, la vitesse de propagation de la lumière,
"c" est invariable et égale à 299792.458 km/s dans le vide, quel que soit le référentiel choisi, alors que la mécanique
classique impose que la loi de composition des vitesses soit applicable, comme à un voyageur qui marche dans un
train en mouvement.

Ce cliché cité par tous les passionnés de relativité cache une réalité très paradoxale sur laquelle trop peu
d'auteurs insistent réellement.

Pour comprendre à quel point la constante de la vitesse de la lumière est un phénomène inhabituel, imaginons que nous
 traversons l'espace à bord d'un vaisseau spatial qui file à 200000 km/s.

Avec ses 300000 km/s la lumière qui arrive d'une étoile située derrière nous devrait nous dépasser
à environ 100000 km/s en vertu de la loi d'addition des vitesses.

Dans un autre contexte, c'est effectivement ce que nous constatons sur nos autoroutes lorsqu'une voiture sport nous dépasse.

Or l'expérience de la relativité montre que dans tous les cas "c" reste constant.

Cela signifie que la lumière nous dépassera avec une vitesse de... 300000 km/s !

Ce phénomène est tellement paradoxal que pendant de nombreuses années après la publication de la théorie d’Einstein,
bon nombre de scientifiques refusèrent ses conséquences.

Et encore aujourd’hui, le public non averti a du mal à concevoir de tels effets qui sont très loin de son quotidien.


_______________
Rappelons que l'intelligence n'est pas faite pour briller mais pour s'adapter et comprendre.
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ACHILLE
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PostPosted: Sun 13 Oct - 15:21 (2013)    Post subject: La Relativité Restreinte Reply with quote

Certaines particules se déplacent plus vite que la lumière (découverte d'environ deux ans)...

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K 2
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K 2

PostPosted: Sun 13 Oct - 18:04 (2013)    Post subject: La Relativité Restreinte Reply with quote

K 2 Dit en effet à son Ami Achille.

Sous le Subforum "Électromagnétisme", de bonnes pistes indiquent les dernières découvertes
en la matière.

En électricité, il a été découverte très récemment, que les électrons et protons quand ils se
rencontraient (court circuit) ils produisaient une chaleur par induction et se transportaient
sur le fils de terre, à la Vitesse de 600 000 km /s.

En physique nucléaire, il a été en effet démontré que le boson de Higgs, sans doute un des
éléments les plus prometteurs des réponses sur les trous noirs, se déplaçait à plus de
fois la Vitesse de la lumière.

K 2
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