|
|
Relativity
- Les forces de gravitation
sont en tout point équivalentes aux forces d'accélération.
Dans une expérience, il est théoriquement impossible
de différencier les deux types de forces.
Exemple:
| Relativité restreinte | Une personne située dans
une voiture qui roule sur une route lisse ne peut pas savoir si elle est
au repos ou animée d'un mouvement uniforme. | | Relativité générale | Lorsqu'une voiture
est accélérée, ralentie, ou engagée dans un
virage, l'occupant ne peut savoir si les forces produites sont dues à
la gravitation ou à l'accélération. |
En conclusion, parler d'un mouvement absolu est un pur non-sens. Nous pouvons tout au plus parler du mouvement d'un objet par rapport à un autre pris comme point de repère. Voilà le point de départ de la théorie de la relativité.
La théorie de la relativité restreinte d'Einstein pose comme hypothèse que la vitesse apparente de la lumière dans le vide est constante, quelque soit la vitesse de celui qui l'observe.
Le schéma de la théorie de la Relativité restreinte peut se résumer en la phrase suivante: Le monde est fixe, en équilibre dans un espace de dimension 4.
Elle est en trois parties indépendantes (philosophique, physique et géométrique).
C'est le problème de la disposition de nos sensations expérimentales et en particulier celle du temps à l'intérieur de la réalité.
Si le monde est fixe, comment se fait-il que nous le voyions bouger ?
Réponse: c'est que le mouvement est relatif. Ce n'est pas le monde qui bouge, c'est nous qui nous déplaçons dans le monde à une vitesse v qui est une constante universelle.
La physique de l'équilibre
On en a bien une certaine expérience, mais comment s'expriment précisément ses lois ?
Quel est le dictionnaire qui fait la traduction entre physique de l'équilibre et physique relativiste ?
Et quelles sont les propriétés physiques des particules ?
Voici le dictionnaire :
-
L'énergie potentielle en physique de l'équilibre prend le nom d'action en physique relativiste.
- Le vecteur force qui dérive de ce potentiel prend le nom de quadrivecteur énergie-impulsion. Sa composante temporelle multipliée par c2 est appelée énergie, et sa composante spatiale est appelée quantité de mouvement.
- Les particules de la physique relativiste correspondent à des élastiques tendus, avec la propriété que la tension de cet élastique (norme du vecteur force qu'il véhicule) est toujours la même: on l'appelle la masse de la particule. Ce phénomène de tension constante d'objets de dimension 1 existe aussi en dimension supérieure: la surface de l'eau (ou d'une bulle de savon, de dimension 2, située dans l'espace habituel de dimension 3) véhicule aussi une tension superficielle constante (qui est cette fois une tension par unité de longueur du bord). Ces deux tensions correspondent à une densité d'énergie : la première par unité de longueur de l'élastique, la seconde par unité de surface.
En dimension 3 c'est la pression d'un gaz (sauf qu'elle est de signe contraire, et qu'elle peut varier sous la contrainte), et en dimension 4 c'est la constante cosmologique.
La géométrie de cet espace
Quelle est la géométrie de cet espace de dimension 4 dans lequel nous sommes ?
Peu importe la dimension en fait: pour tout entier n>2, il existe une unique géométrie euclidienne de dimension n qui généralise automatiquement la géométrie plane; là n'est pas le problème. Le problème est que c'est une géométrie un peu différente de la géométrie euclidienne. Or cette différence intervient dès la dimension 2. Donc le problème est de décrire une autre géométrie du plan, en expliquant ses ressemblances et ses différences avec la géométrie euclidienne plane.
En fait, elle est très similaire à la géométrie euclidienne,. C'est pourquoi la plupart des constructions et raisonnements géométriques habituels restent valables (dont tout ce qui est des notions de géométrie affine), sauf que c'est le contraire: des inégalités sont renversées. Tout le changement est en fait contenu en quelque sorte dans la formule magique v2=-c2 qui relie la vitesse v invoquée ci-dessus à la vitesse de la lumière c, et est à interpréter formellement d'une manière algébrique (tandis que les deux parties de cette égalité ne peuvent pas se rapporter à une réalité commune).
Par exemple dans cette géométrie, la ligne droite est le plus long chemin d'un point à un autre, et les cercles sont des hyperboles au lieu d'être des ellipses.
La dilatation des durées
Quand un corps se déplace, cela influe sur la courbure de l'espace et du temps.
Le temps s'écoule différemment pour des observateurs se déplaçant à des vitesses différentes.
Autrement dit, un phénomène physique durant un intervalle de temps dans un référentiel dure une quantité différente dans un autre référentiel.
- Pour expliquer ce qu'est un référentiel, commençons par un exemple. Un évènement pourra sembler différent selon l'emplacement où se trouve l'observateur, et selon les repères qu'il a. Aussi est-il important d'isoler le mieux possible les paramètres (observateur et les évènements) pour être sûr de bien étudier le phénomène.
Un référentiel est un système de coordonnées de l'espace-temps, composé de trois coordonnées d'espace et d'une coordonnée de temps, utilisé pour définir les notions de position, de vitesse et d'accéleration.
Depuis Newton, une réalité semble incontournable : toute matière provoque une attraction vers elle. Pour Newton, la cause de cette attraction est une force d'accélération constante. Pour Einstein, sa cause est une déformation de l'espace-temps qui courbe vers une matière le trajet des autres matières et le trajet de la lumière.
Einstein a formulé sa théorie de la relativité générale en posant comme préalable que les équations doivent décrire le mouvement de la même façon si le repère d'axes utilisé pour le calcul est lui-même animé d'une vitesse constante, ou s'il est lui-même accéléré.
La contraction des longueurs dans la direction du déplacement
Quand une force agit sur un corps qui se déplace, la structure de l'espace-temps influe sur la façon dont les corps se déplacent et dont les forces agissent.
La dilatation des duréesLe temps ne s'écoule pas de façon identique pour des observateurs se trouvant dans champs gravitationnels différents. Plus le champ gravitationnel est fort, plus le temps s'écoule lentement.
|
|
«
|
January
2012
|
»
|
| Su |
Mo |
Tu |
We |
Th |
Fr |
Sa |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
| 29 | 30 | 31 | | | | |
|
