Relativité du temps

Selon un célèbre physicien allemand du début du XXème siècle que je ne nommerai pas, le temps n'est pas absolu.


En effet, on ne parle plus de temps, mais d'espace-temps, ce qui signifie que la configuration de l'espace modifie le temps.
J'ai là un exemple utilisé par le célèbre physicien Stephen Hawking qui permet de mieux discerner cette idée.

Pour cela, il faut aller dans l'espace (mais n'y est-on pas déjà, me direz vous ?). Imaginez une fusée qui devra mesurer plus d'une seconde-lumière de distance (ne discutons pas la faisabilité matérielle). Ensuite, imaginez deux astronautes à chaque extrémité de la fusée, chacun d'eux étant muni d'une lampe suffisamment puissante pour être vu par l'astronaute à l'autre bout du vaisseau.

L'expérience consiste à ce que l'astronaute X envoie deux signaux lumineux à une seconde d'intervalle à son homologue. Dans le premier cas on suppose que le vaisseau a une vitesse constante. Sachant que les deux astronautes se donnent chacun le top d'émission et de réception, on s'apercevra que chaque astronaute mesurera une seconde entre chaque signal.
Compliquons un peu : l'astronaute X réitère l'expérience, à ceci près que la fusée accélère dans le sens allant de l'astronaute Y vers X soit dans le sens inverse à la lumière émise. Cette fois, l'astronaute Y recevra le deuxième signal moins d'une seconde après son envoi, car celui-ci aura eu moins de distance à parcourir que le premier signal envoyé. Le second astronaute aura mesuré un intervalle de temps inférieur à une seconde, bien que l'astronaute X, lui, ait bien envoyé les deux signaux à un intervalle d'une seconde.

Pour conclure, il suffit de comprendre que l'accélération de la fusée correspond à la gravité.
Reprenons l'expérience au sol : chacun sait (ou non, ce n'est pas grave) que l'effet de la gravité diminue avec la carré de sa distance, ce qui correspond à ce que l'astronaute au sol accélère plus que celui qui se trouve, dans ce cas, au plafond. L'astronaute au sol obtiendra, pour les mêmes raisons que tout à l'heure, un temps plus court que l'intervalle d'une seconde séparant les signaux lumineux envoyés par l'astronaute X. Cependant, la gravitation ne modifie pas les chronomètres, car si les deux astronautes comparent leurs horloges, ceux-ci s'apercevront qu'elles indiquent le même écoulement de temps.

Ceci nous permet de comprendre que le temps mesuré au sol s'écoulera plus lentement que celui éloigné de la Terre. Certes, la différence à cette distance est très faible, mais il y aurait un décalage d'une minute par an entre deux horloges se trouvant séparées d'une distance équivalente à celle entre la Terre et le Soleil. Il faut remarquer que cela affecte aussi nos horloges biologiques.
Le temps s'écoule d'autant plus lentement que la gravité est grande.

NB : Pour plus d'informations veuillez me contacter via mes messages privés ou en commentant l'article.

 
 
~Austin~ Publié le : 06/07/2006

Tout d'abord, je suis loin de maîtriser totalement le sujet sur lequel j'ai écrit. J'ai retranscris à ma manière (sûrement assez maladroitement je l'avoue) un article extrait d'un livre de Stephen Hawking.

Je peux néanmoins te répondre :
_ La fusée ne rétrécit pas. En effet si la distance diminue, c'est tout simplement que, comme la fusée accélère, l'astronaute recevant le signal s'est plus rapidement rapproché du point d'émission de la lumière que son pair s'en éloigne.

_ Personne n'en sort, elle permet juste de définir des limites.

_ Pour le chronomètre, je dis qu'ils ne sont pas affectés; c'est-à-dire qu'ils fonctionnent normalement.

_ La gravité affecte bien la mesure du temps. En effet, elle est liée à la vitesse. Plus une centrifugeuse ira vite, plus G sera grand. De même que sur Terre, G est légèrement inférieure au niveau de l'équateur qu'au niveau des pôles, ceci étant dû à la force centrifuge.

Si tu souhaites mieux comprendre, jette un oeil sur "Une belle histoire du temps" de Hawking, si je m'y suis mal pris pour m'expliquer, lui te convaincra sûrement.

~Austin~

Salut,

J'ai peur qu'il y ait quelques confusions dans ton article. En effet, le décalage de la réception du signal lumineux n'est effectif que pour un observateur extérieur.

Les deux astronautes étant dans un même système de coordonnées, la lumière se déplace toujours à la même vitesse, ils attendent tous les deux une seconde (si la fusée fait une seconde lumière) pour recevoir le signal lumineux de leur pote.

Un observateur extérieur, en revanche, ne verrait pas l'action de la même manière. Le signal lumineux semblerait mettre moins d'une seconde-lumière s'il est émis dans le sens du déplacement, et inversement.

Ainsi, ta fusée ne rétrécit que pour un observateur extérieur, qui ne se déplace pas à la même vitesse que la fusée.

Le principe d'Einstein auquel tu fais référence est celui de la relativité générale : il stipule que dans deux systèmes se dépassant à des vitesses différentes, le temps s'écoule différemment.

~Mr Bleu~

Bon... Bon... Bon...
Merci à Mr Blue pour les précisions valables apportées.
Quant à Fabien72 qui dit :"Un astronaute X dans une fusée qui tourne à grande vitesse autour de la Terre verra le temps s'écouler moins vite qu'un observateur Y resté sur Terre (et ceci est également valable pour le chronomètre qu'il emmène avec lui). A la limite, un objet pouvant aller à la vitesse de la lumière ne verra aucun temps s'écouler."

Ce n'est pas du tout ce que dit Einstein (qui l'a pompé sur Poincaré...) et ce n'est pas logique car non conforme au PR (principe de relativité). Voici pourquoi :

Soit X dans la fusée à grande vitesse, Y observateur sur Terre. Le PR dit que X et Y sont interchangeables en tant que référentiel. Donc, et UNIQUEMENT pour que les lois de la mécanique soient respectées quel que soit le référentiel PARCE QUE la vitesse de la lumière est un invariant, X est obligé de penser que Y (sur Terre) est en mouvement donc que le temps s'écoule moins vite pour Y que pour lui (X). Inversement pour Y qui peut se croire immobile...
Conclusion triviale, le Temps s'écoule de la même manière pour l'un et l'autre, et certains peuvent arrêter de rêver à l'immortalité en se déplaçant très vite...
Lire à ce sujet un excellent bouquin de Bergson, "Durée et simultanéité".

Quand je serai en forme (et que j'aurai retrouvé certains bouquins prêtés...), j'écrirai un truc sur la relativité générale, car il y a de quoi dire... Ca commencera par ceci :"La Relativité est relativement vraie, donc absolument fausse"... Je sais, c'est polémique car jouant sur les mots...

See you...

~Patrick_Ayrton~

Désolé de te contredire Bengalaas, mais l'exemple de la lumière est fourni par Stephen Hawking, quelqu'un d'un peu plus compétent que moi...
Sinon, bien sûr que la lumière a une vitesse constante, sans quoi, l'expérience ne marcherait pas... D'où la notion d'espace-temps.

~Austin~

Pour rebondir sur ce que dit Austin, la confusion vient du terme "vitesse de la lumière". N'oublions jamais que la lumière est un phénomène ondulatoire et que tout phénomène ondulatoire a une "vitesse" de propagation constante qui lui est propre dans un milieu donné ;
essayez de faire plusieurs ronds dans l'eau au même endroit ; plus vous faites bouger rapidement votre doigt, plus les ronds sont rapprochés MAIS il vous est totalement impossible de modifier leur vitesse de propagation... Prenez un pendule, c'est pareil... Essayez avec le son, c'est pareil, il se "déplace" à 340 m/s (au niveau de la mer)...

Soit donc X assis, et Y une fille qui passe à bicyclette en chantant, vous savez tous ce qu'il advient : X perçoit un changement de fréquence croissant quand Y se rapproche (décalage de ton vers le haut), décroissant quand Y s'éloigne (décalage de ton vers le bas) MAIS le son met le même temps à vous parvenir, vu qu'il se déplace dans un milieu qui n'a pas changé...

Il en est de même pour la lumière, décalage de la fréquence vers le rouge (fréquence plus basse) quand un objet s'éloigne et vers le bleu quand il se rapproche (Fizeau en 1848) MAIS, comme le son, la lumière mettra le même temps pour nous parvenir quelle que soit la vitesse de l'émetteur...
Ce n'est même pas logique, c'est évident.

D'où, dès 1910, des physiciens qui se posent la question de la pertinence du second postulat d'Einstein (invariance de la vitesse de la lumière)... Ce qui rajoute un peu plus d'ombre sur ce personnage qui, visiblement, ne maîtrisait pas parfaitement ce qu'il a tenté de s'approprier, à savoir la théorie relativiste, réellement fondée par un français, Henri Poincaré.
Lire à ce sujet le livre (d'autres auteurs ont aussi écrit là-dessus) de Jean Hladik, professeur émérite : Comment le jeune et ambitieux Einstein s'est approprié la relativité restreinte de Poincaré.

~Patrick_Ayrton~

Voici une petite précision qui peut ne pas forcément nous venir à l'esprit...

On dit que voyager à la vitesse de la lumière permettrait d'atteindre l'étoile la plus proche de notre soleil en 4 ans...
Mais cette durée n'est valable que pour les personnes restées sur Terre !
En effet, les astronautes se déplaçant à une telle vitesse verront la durée du trajet décroître de manière significative ! Le temps "ralentissant" au fur et à mesure que l'on se rapproche de la vitesse C.

Voilà pour la petite précision.

~Austin~