Le "paradoxe" des jumeaux

[karnalta]

Bonjour à tous,

Ceci est mon premier poste, depuis quelques temps je m'intéresse à l'astronomie et j'ai besoin éclaircissement sur le paradoxe des jumeaux car ça me trotte en tête constamment ;)

J'ai lu pas mal de chose sur le fait apparemment un corps en mouvement vieillit moins vite qu'un corps statique. Ce fait parait prouver et approuver scientifiquement mais je n'arrive pas a comprendre comment le fait d'avoir fait un test avec des horloges atomiques prouve quoi que ce soit. N'est-il pas possible que les quelques nano secondes de différence observées soit simplement du à une différence de fonctionnement de ces dernières à grande vitesse ?

Je prend l'exemple de ce site qui montre que le temps semble passer plus lentement lorsqu'on utilise un horloge lumineuse pour mesurer le temps en mouvement ou en statique.
Le lien

Sur cette exemple on voit clairement que le temps semble passer plus lentement du au mode de fonctionnement de ce type d'horloge mais qu'il en est en faite rien. Serait-il possible qu'il ai un phénomène du genre avec une horloge atomique qu'on ne comprenne pas encore ?

On parle souvent du temps comme quelque chose en astronomie mais j'ai du mal a le concevoir. Le temps n'est jamais qu'une unité de mesure qui peut-être faussé parfois par la vitesse de la lumière, les très grandes distances ou autre non ?

Voilà si vous pouviez m'éclairer un peu sur ces points ça serait cool. Je n'arrive pas vraiment a concevoir pourquoi deux objets identiques ne vieilliraient pas à la même vitesse.

[manuelarm]

Oui, je crois que tu ne comprends pas du tout, l'exemple de ton lien et une expérience de penser permettant de comprendre pourquoi le temps se dilate. Cela n'a rien avoir avec le fait que la lumière soit utiliser pour mesurer le temps, remplace l'expérience de penser par une horloge quelconque et les distances suffisantes pour qu'un humain déclenche l'horloge (par exemple mécanique) au moment d'arrivée de la lumière, la dilatation du temps est encore là.

[karnalta]

Si j'avait bien compris, mais le test des horloges atomiques ne me semblait pas fiable étant donné qu'il s'appuyait sur la fiabilité de ces dernières dans des conditions d'utilisations particulières (à 15.000 km de la terre).

Mais je viens de voir la vidéo de ce post : Le lien
Apparemment l'accélération de particules a très haute vitesse dans un accélérateur de particules augmentait (de notre point de vue) fortement leur durée de vie... Ce qui représente la par contre un preuve assez solide... De même que la théorie de la relativité générale indique que le temps s'écoule plus lentement à de forte gravitation.

Donc si je comprend bien, admettons que je vive sur une étoile aillant des milliards de fois la masse du soleil (d'ou une force d'attraction immense). Ma durée de vie du point de vue d'un terrien serait de plusieurs centaines d'années alors que moi j'aurais peut-être vécu 70-80 ans de mon point de vue. C'est exact ?

[Tiger]

Bonjour,

Une expérimentation ne prouve jamais qu'une théorie est vraie. Tout au plus elle permet de dire que les données mesurées coïncident avec les données prévues par la théorie. C'est comme dire qu'un cas particulier d'une théorie prouverait la véracité de la théorie entière, c'est impossible ! Un exemple ne suffit jamais à démontrer. Donc une expérimentation n'est jamais une démonstration.

En revanche, une expérimentation peut contredire une théorie. Dans ce cas elle démontre clairement que la théorie est fausse, ou du moins qu'une partie l'est. Un seul contre-exemple suffit à infirmer.

Dans ton cas, le test utilisant les horloges atomique ne démontre pas que la théorie est vraie, mais ne la contredit pas. C'est la même chose avec l'exemple de la durée de vie des particules, qui est plus spectaculaire. On dit que c'est une confirmation dans le sens ou les résultats sont compatibles avec les prédictions de la théorie.

Et c'est justement ce que prédit la théorie de la relativité restreinte : les MESURES de durées sont dilatées. Pas le temps ! C'est là que se trouve la plus grosse difficulté de la théorie : le temps est soit une abstraction mathématique (la flèche du temps, une idéalisation, un schéma de pensée qu'on représente par une dimension mathématique), soit un concept philosophique (le temps psychologique, la "sensation" du temps qui passe). La théorie ne nous dit rien sur le second, et dire que le premier (le temps mathématique) est dilaté est faux, seules les durées, c'est à dire les différences de temps (temps 1 moins temps 2) deviennent plus grandes.


Pour revenir à la question du paradoxe des jumeaux (qui n'en est pas un d'ailleurs), il est difficile à comprendre car il faut changer la géométrie de nos représentations. Dans l'espace-temps qui nous est familier (que l'on qualifie mathématiquement d'euclidien), le plus court chemin entre deux évènements (deux positions différentes dans l'espace à des moments différents dans le temps) est une ligne droite. C'est clair, c'est intuitif, on le voit sur le papier, on le voit dans la pratique lorsque l'on se déplace car la ligne droite est moins fatigante que les zig-zags ! C'est dû au fait que l'espace et le temps sont indépendants dans cette géométrie.

Dans l'espace-temps de la relativité restreinte, l'espace et le temps ne sont plus indépendants. La géométrie est différente et, croyez-le, la ligne droite entre deux évènements est le chemin le plus... long ! Cela veut dire que pour se fatiguer le moins possible, il ne suffit pas de prendre le chemin le plus court, il faut aussi le parcourir le plus vite possible ! Pourquoi cela ne nous paraît pas naturel ? Parce que nous ne pouvons pas nous déplacer le plus vite possible ! Seule la lumière le peut ! Pour le photon, l'espace est réduit à un point et il peut aller d'un endroit à l'autre de l'univers en un rien de temps (littéralement : instantanément) selon son référentiel propre.
On se déplace tellement lentement à côté de la lumière qu'elle nous semble ralentie : ben oui, puisque notre différence de vitesse est grande, le temps qu'elle met pour aller d'un point à l'autre n'apparait pas nul dans notre référentiel : les durées sont dilatées pour nous, et la lumière du soleil met par exemple 8 minutes pour nous parvenir...
Tout cela pour dire que le jumeau qui reste sur terre est en fait celui des deux qui parcourt le chemin le plus long dans la géométrie de l'espace-temps relativiste. Le jumeau voyageur prend lui un chemin plus court dans l'espace-temps.

C'est cela que signifie la dilatation des durées et la contraction des longueurs : les termes "long" "court" "rapide" prennent un sens différent selon la géométrie de l'espace-temps...