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

 

En cas de conflit avec cet article (problème de droits d'auteur, etc.) vous pouvez en demander la suppression auprès d'un administrateur du site.

N'aurais-tu pas trouvé cette expérience dans le livre "Trou noir et distorsions du temps" ? Il me semble l'avoir déjà lue dans un bouquin de Stephen Hawkins... Ce type est un génie de la physique, ma foi !



~Flamel~ le 00-00-0000 à 00:00
 

15 ans plus tard... Je te réponds. (désolé )

Non, je l'ai trouvé dans Une belle histoire du temps... mais du même auteur.

~Austin~ le 00-00-0000 à 00:00
 

Excuse-moi, mais je n'ai pas vraiment compris le sens de cette expérience.

  • A quoi cela sert-il que la fusée mesure une seconde lumière ? Même avec une distance plus réduite, les deux signaux lumineux peuvent être émis avec un intervalle d'une seconde entre eux. A moins que ton expérience ne parle du temps qui s'écoule entre l'émission d'un signal par X et sa réception par Y ?
Dans ce cas, à quoi sert l'émission du deuxième signal lumineux à une seconde d'intervalle, à part brouiller les pistes ? Dans le cas où la fusée accélère, pourquoi seul le deuxième signal est reçu moins d'une seconde après son envoi et pas le premier ?

  • Tu dis que lorsque la fusée accélère, la lumière met moins d'une seconde à aller de X à Y car "elle a moins de distance à parcourir". Ceci ne me paraît pas du tout évident ! Cela veut dire que la distance XY diminue, donc ta fusée rétrécit sous l'effet de l'accélération. C'est en effet ce qui se produit d'après les équations d'Einstein, mais ça n'est pas une évidence. De plus, cette contraction des distances ne dépend que de l'accélération, donc si la fusée a une accélération constante, le temps entre l'émission par X et la réception par Y est le même pour les deux signaux.

  • Dans la conclusion, tu dis que l'astronaute au sol (de la fusée ?) accélère plus que l'astronaute du plafond. Cela implique que la distance entre les deux astronautes augmente et donc qu'au bout d'un moment, un des deux devra sortir de la fusée...

  • Tu dis également que les chronomètres ne sont pas affectés par la relativité du temps, puis plus loin, tu expliques qu'il y a un décalage d'une minute par an entre deux horloges séparées par une certaine distance. Cela est contradictoire !

  • Enfin dernière remarque, ce n'est pas la gravitation qui modifie l'écoulement du temps (sinon la Lune verrait le temps s'écouler plus vite que sur Terre), mais la vitesse.
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.

Pour ceux qui sont intéressés par une explication approfondie de la relativité, je vous conseille le très bon livre de Laurent Nottale : "La relativité dans tous ses états" (Hachette Littératures, 1998).

~Fabien72~ le 14-04-2007 à 00:00
 

Courte précision :
Que la fusée subisse une accélération, ou non, le temps entre l'émission et la réception du faisceau lumineux restera toujours le même, selon Einstein. En effet, la vitesse de la lumière est une constante.

Un exemple : une personne X se trouve sur un chariot se déplacant à 10 km/h, de manière à s'éloigner de l'observateur Y.
X envoit un faisceau lumineux, Y captera le faisceau, qui aura une célérité de 300.000 km/s.

Admettons que le chariot se déplace dans le même sens, mais à une vitesse de 300.000 km/s ; Y recevra le faisceau lumineux, à une vitesse de... 300.000 km/s ! Ca parait évident.

Renouvelez l'expérience, mais au lieu de lumière, une simple balle. Dans le premier cas, la balle est envoyé à 9 km/h par X. Y recevra la balle, qui aura une vitesse de 1 km/h... Je vous laisse imaginer la suite.
Ainsi, deux vitesses allant dans le sens contraire s'annulent. Mais pas pour la lumière, qui est une constante, quoi qu'il arrive, elle se déplacera toujours à une vitesse de 300.000 km/s.

~Bengalaas~ le 13-01-2008 à 00:00
 

Patrick_Ayrton, Einstein se serait approprié les travaux de Poincaré ? Comment est-ce possible ? Poincaré n'a pas osé publier ses travaux ? A-t-il contesté ? Ce fait est d'autant plus curieux qu'Einstein n'avait aucun crédit pour la communauté scientifique lors de la publication de la relativité restreinte en 1905... Il aurait été très facile au français (plus connu) de s'imposer comme le véritable créateur de la théorie. Cependant, Poincaré ne conservait-il pas l'éther rendu inutile par la théorie développée ?

Sinon, pour mon article (mon exemple surtout) peut-être devrait-il être réédité...

Ce que je tenais à dire dans tout ça, c'est que plus on se déplace vite, plus le temps ralentit.
J'ai aussi lu il n'y a pas si longtemps, que des voyageurs allant sur Proxima du centaure à la vitesse de la lumière (ou vitesse relativiste) mettraient, aux yeux des Terriens, bien 4 années pour y arriver, contre quelques secondes pour les occupants de la fusée.
Jusque-là je pensais toujours le problème de manière extérieure, mais si atteindre la vitesse de la lumière c'est ralentir le temps, alors cela offre une perspective plus pratique pour des voyageurs qui pourraient aller plus loin en un temps inférieur à celui vécu par les Terriens. Mais peut-être aviez-vous déjà compris ça...

~Austin~ le 16-07-2008 à 00:00
 

~Fabien72~ "Enfin dernière remarque, ce n'est pas la gravitation qui modifie l'écoulement du temps (sinon la Lune verrait le temps s'écouler plus vite que sur Terre), mais la vitesse.
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."

En relativité restreinte il est vrai, pas de gravitation, mais pas d'accélération non plus, on considère les objets comme ayant acquis une vitesse "par la volonté du saint esprit".

En relativité générale, je ne suis pas un spécialiste, mais il me semble bien que le "temps est ralenti" au voisinage d'un champ de gravitation (ce qui explique le fameux horizon des trous noirs).

~Loreol~ le 26-03-2013 à 03:50
 

Hmm... C'est la première fois que j'ai des choses à redire sur vos écrits Austin
Je veut juste dire que je n'ai pas compris le fait que la vitesse change le temps nécessaire au déplacement de la lumière dans ton exemple alors que la base de la relativité est la constance de la célérité de la lumière dans le vide.

Je poursuivrais dans le sens de Loreol en disant que la masse d'un objet, et donc sa force d'attraction, ont une influence non seulement sur le temps, mais aussi sur l'espace lui même en le déformant.

Une des loi de la physique qui l'explique est le décalage au rouge, avec les "singularités de Schwartzschild". Il y a aussi l’expérience de l'anglais Arthur Eddington le 29 mai 1919 qui pendant une éclipse à prouvé que la masse d'une étoile dévie les fréquences de lumière, ce qui fait que l'emplacement que nous voyons de certaines étoiles n'est pas réel mais apparent.

On pourrait donc dire que l'espace change en fonction de la vitesse et de la densité des corps présents dans son environnement, que le temps est relatif à l'observateur et à son environnement et que bien sur que la vitesse de la lumière est constante, a part dans certaine circonstances (Il me semble me rappeler d'une expérience ou des chercheurs ont réussi à ralentir la lumière).

~Spes~ le 14-09-2013 à 20:45
 
1

Il faut être membre du site afin de pouvoir débattre autour d'un article.