la relativité de l'espace

[tierri]

La Relativité générale fonctionne bien à l'échelle du système solaire mais plus à très grande échelle ni à très petite.
Après une longue réflexion sur la relativité j'en suis arrivé à la conviction que le problème venait d'une mauvaise interprétation de la relativité et plus précisément des déformations d'espace.

reprenons l'expérience de pensée des jumeaux de Langevin :
L'un reste sur terre tandis que l'autre voyage dans l'espace à une vitesse proche de c, à son retour il est beau plus jeune que son frère resté sur terre, son temps propre s'est écoulé plus lentement.
Il a donc parcouru la distance en un temps moindre que celui constaté depuis la terre alors que dans ce repère il voyageait à une vitesse proche de c.
Peut-on en conclure que dans son repère propre il a dépassé la vitesse de la lumière ? Evidemment non car là intervient la contraction de l'espace dont la mesure est donnée par les équations de Lorentz, là ou je veux insister c'est que cette contraction d'espace ne concerne pas juste l'objet en mouvement mais aussi, pour cet objet, tout l'espace dans le sens du mouvement et si l'on considère les interactions de l'objet en mouvement avec son milieu cela change radicalement les règles du jeu.

La fusée quitte la terre et s'éloigne du système solaire en subissant la gravitation, mais dans son repère propre, compte tenu de la vitesse, les distances sont moindres et la force de gravitation se retrouve concentrée sur une plus courte distance, elle apparaît donc plus intenses mais avec une moins grande portée, je vois là le moyen d'unifier les interactions fondamentales.

L'espace-temps de Minkovski, avec ses trois dimensions spatiales et sa dimension temporelle est à mes yeux une énorme source d'erreur car il permet de passer outre les déformations d'espace.
A mes yeux chaque point de l'espace est caractérisé par sa mesure d'espace-temps, donc en chaque point d'un espace tri-dimensionnel doit s'appliquer une mesure du temps ET de l'espace.

L'introduction d'une cinquième dimension spatiale a été tentée par Theodor kaluza dans le but d'unifier les interactions.
Extrait de wiki à ce sujet :

"Lorsqu'il découvrit cette idée, Einstein, fort impressionné, écrivit à Kaluza :
« J'ai le plus grand respect pour la beauté et la finesse de votre conception. »
Sur recommandation d'Einstein, ce travail parut en 1921 dans les Compte-rendus de l'Académie des sciences de Prusse. Mais le succès croissant de la toute nouvelle mécanique quantique relégua peu à peu au second plan ce programme, et Einstein reconnut, quoiqu'avec prudence :
« On ne peut encore dire pour l'instant si l'idée de Kaluza sera validée, mais il faut lui reconnaître du génie. »"

L'idée a été enterrée quelques temps puis finalement reprise par les physiciens quantique, cela a abouti à la théorie des cordes.
Mais face à la mécanique quantique je ne peux m'empêcher de penser : "Dieu ne joue pas aux dés".

[bongo]

La Relativité générale fonctionne bien à l'échelle du système solaire mais plus à très grande échelle ni à très petite.
Après une longue réflexion sur la relativité j'en suis arrivé à la conviction que le problème venait d'une mauvaise interprétation de la relativité et plus précisément des déformations d'espace.

La RG marche pas mal non plus au-delà du système solaire. Pour la petite échelle, j’en conviens bien, tu veux parler de l’impossibilité d’avoir une théorie quantique de la gravitation ?
Quant aux grandes échelles, je suppose que tu parles des vitesses anormales des amas de galaxies et des galaxies.

Cependant comment tu peux arriver à cette conclusion ? Si les données ne collent pas avec les mesures, il y a plusieurs axes :
- La théorie est fausse (historiquement, l’avance de périhélie de Mercure en est un exemple), c’est ce qui a débouché sur MOND
- Le modèle est faux et dans ce cas, il manque de la matière

Je ne pense pas que par pure réflexion tu peux incriminer l’un ou l’autre… est-ce que tu peux développer ta réflexion et nous expliquer comment tu es arrivé à cette déduction ?

La fusée quitte la terre et s'éloigne du système solaire en subissant la gravitation, mais dans son repère propre, compte tenu de la vitesse, les distances sont moindres et la force de gravitation se retrouve concentrée sur une plus courte distance, elle apparaît donc plus intenses mais avec une moins grande portée, je vois là le moyen d'unifier les interactions fondamentales.

En fait c’est juste une interprétation différente vu de 2 référentiels différents :
- Référentiel de la source de gravitation : le mobile va vite, son énergie cinétique combinée à sa masse propre augmente la force de gravitation qu’il subit par rapport à la même situation avec une vitesse moindre
- Référentiel du mobile : étant donné la vitesse, la source est plus massive, et donc la force gravitationnelle, de plus étant donné la contraction de Lorentz la distance mesurée est plus petite que celle mesurée dans le référentiel précédent, ce qui explique une intensité plus grande
Je pense qu’avec ces données les deux trajectoires calculées sont les mêmes (qui s’écartent de la trajectoire prévue par la mécanique classique). Cependant je ne vois pas trop comment tu introduis les 3 autres forces, qui ont des caractéristiques bien différentes.

L'espace-temps de Minkovski, avec ses trois dimensions spatiales et sa dimension temporelle est à mes yeux une énorme source d'erreur car il permet de passer outre les déformations d'espace.
A mes yeux chaque point de l'espace est caractérisé par sa mesure d'espace-temps, donc en chaque point d'un espace tri-dimensionnel doit s'appliquer une mesure du temps ET de l'espace.

Je ne comprends absolument pas ta remarque. Cela dit en passant, Minkowski s’écrit avec un « w ».
Etant donné que c’est un espace à 4 dimensions, il faut forcément 4 coordonnées : 3 d’espace et 1 de temps.

Avec le principe d’équivalence, Einstein a montré qu’il n’est pas possible d’annuler un champ de gravitation (il subsiste des forces de marée), c’est pourquoi en utilisant le formalisme de Riemann, il a montré que la gravitation s’identifie à la courbure (en fait pour être précis, c’est le tenseur de Riemann), cette courbure (du fait de sa tensorialité) ne peut s’annuler dans aucun changement de coordonnées.

L'introduction d'une cinquième dimension spatiale a été tentée par Theodor kaluza dans le but d'unifier les interactions.
…
L'idée a été enterrée quelques temps puis finalement reprise par les physiciens quantique, cela a abouti à la théorie des cordes.

En fait oui et non… l’idée de Kaluza était d’introduire une dimension supplémentaire afin d’unifier les deux seules forces connues de l’époque et qui étaient très similaires : la gravitation et l’électromagnétisme. Cependant, dans la théorie de la gravitation, l’espace était dynamique. La taille de la 5ème dimension permettait d’expliquer la quantification de la charge électrique, cependant, le fait que cette charge soit une constante implique un retour en arrière. L’espace-temps est dynamique, mais pas sur sa 5ème dimension. C’est en partie pour cette raison que cela a été abandonné.

Mais face à la mécanique quantique je ne peux m'empêcher de penser : "Dieu ne joue pas aux dés".

Ici c’est un autre sujet, le fameux débat réalisme/instrumentalisme, où l’expérience aujourd’hui semble donner tord au réalisme avec les inégalités de Bell (qui exclut seulement un réalisme local), mais apparemment les inégalités de Leggett tuent toute idée de réalisme.

[tierri]

La RG marche pas mal non plus au-delà du système solaire.

pas sans matière noire.
Je pense en effet que la théorie a un défaut (je n'ose pas dire qu'elle est fausse, je crois trop en la relativité)

C'est à partir de la Relativité restreinte et des transformations de Lorentz que j'en suis arrivé à penser cela par quelques raisonnements simples.
Les transformations de Lorentz font apparaître un lien entre espace et temps.
Les trous noirs sont un extrême dans les valeurs que peut prendre l'espace-temps, ou est l'autre extrême ?

Si les trous noirs sont petits et attractifs, la structure à l'autre extrémité doit être grande et répulsive.

Et là ç'a a été la révélation, avec ça on explique beaucoup.

En combinant ces deux extrêmes la structure en forme de mousse de bière se comprend, la force répulsive permet aussi de se passer de matière noire.
Une manière simpliste de présenter ces anti-trous noirs serait de dire qu'ils attirent le vide, je vois plutôt les choses comme un partage, les trous noirs attirent la part masse et leurs contraires la partie énergie, c'est l'expression ultime d'E=mc².
Les trous noirs absorbent la matière et grossissent, leurs opposés absorbent la part énergie et grossissent aussi mais à leur échelle cela donne l'expansion.

Maintenant je tente d'en trouver la justification dans les principes de la relativité.
La présentation qui est faite de la gravitation ne me satisfait pas et je vois le défaut dans l'interprétation des déformations spatiales, mais j'ai encore du mal à bien cerner la choses, c'est surtout intuitif.

En fait c’est juste une interprétation différente vu de 2 référentiels différents :
- Référentiel de la source de gravitation : le mobile va vite, son énergie cinétique combinée à sa masse propre augmente la force de gravitation qu’il subit par rapport à la même situation avec une vitesse moindre
- Référentiel du mobile : étant donné la vitesse, la source est plus massive, et donc la force gravitationnelle, de plus étant donné la contraction de Lorentz la distance mesurée est plus petite que celle mesurée dans le référentiel précédent, ce qui explique une intensité plus grande
Je pense qu’avec ces données les deux trajectoires calculées sont les mêmes (qui s’écartent de la trajectoire prévue par la mécanique classique). Cependant je ne vois pas trop comment tu introduis les 3 autres forces, qui ont des caractéristiques bien différentes.

Effectivement là il y a une question d'interprétation :
Tu me dis c'est la masse qui augmente ce qui entraine une augmentation de la gravitation tandis que je dis c'est l'augmentation de la force gravitationnelle qui entraine l'augmentation de la masse.
Ma foi, je veux bien en discuter !
Si du fait de la vitesse les distances se contractent, il me semble que les forces gravitationnelles paraîtront plus intenses car concentrées sur une plus petite distance, ce qui fait la force gravitationnelle c'est la "pente" car elle dépend des conditions locales, c'est la vitesse à laquelle augmente ou diminue la densité d'énergie qui détermine l'intensité de la force gravitationnelle. Avec la contraction des distances cette pente augmente et la force de gravitation ressentie aussi.
Une pente à la verticale correspondrait à une gravitation infinie par conséquent il y a une vitesse limite.

Là ou cela devient intéressant c'est quand on veut visualiser les forces dans lesquelles le voyageur est impliqué.
Ce que je crois c'est qu'elles nous apparaîtront comme le voyageur lui-même, déformées.

[bongo]

Je ne pense pas que ce soit un problème d’échelle, mais la RG décrit très bien des mouvements d’étoiles. Ce dont tu parles c’est la dynamique des galaxies, et des échelles au-dessus, donc bien au-delà de l’échelle du système solaire. Mais encore une fois rien ne permet d’incriminer le modèle ou la théorie.

Le seul souci avec ton raisonnement, est qu’il est à base d’analogies qui ne sont pas forcément justes, par exemple petit et attractif, n’implique pas grand et répulsif, ce serait trop facile sinon. Ça reste du qualitatif, pour ne pas dire que c'est faux.

[tierri]

Rien ne permet d'incriminer le modèle ou la théorie tu dis, je me sens obligé de ne pas être tout à fait d'accord là.
Pour combler les manques il a fallu introduire de la matière noire qu'on n'a jamais pu observer et de l'énergie sombre que personne ne comprend, c'est pas rien ça.

Pour ce qui est de l'analogie entre petit attractif et grand répulsif, cela vient d'un raisonnement simple sur l'espace-temps.
Dans le cadre de la RR la vitesse fait apparaître des déformations d'espace-temps avec un temps qui s'écoule plus lentement et des distances plus courtes, des conditions que j'associe à celles de l'infiniment petit avec pour des conditions extrêmes (distances nulles et temps arrêté) les caractéristiques des trous noirs.
La vitesse peut être associée à une augmentation de la densité d'énergie du milieu.
A l'autre extrême on a donc des distances tendant vers l'infini et un temps accéléré en proportion donc des structures très grandes.
Quand à la direction de la force de gravitation elle est toujours dans le même sens des distances les plus grandes (ou densité d'énergie les plus faibles) vers les distances les plus courtes (ou densité d'énergie les plus élevées)

En effet je tente d'introduire un facteur d'échelle qui devrait je pense ressembler à un d²/t

Mais je reconnais que mon raisonnement est encore un peu vague, c'est une tentative de réflexion sur la relativité et plus particulièrement de la relativité de l'espace.

Quand je regarde les concepts de matière noire et d'énergie sombre je me dis qu'il ne peut que s'agir des effets d'une mécanique relativiste qui noue échappe encore.

[bongo]

Rien ne permet d'incriminer le modèle ou la théorie tu dis, je me sens obligé de ne pas être tout à fait d'accord là.
Pour combler les manques il a fallu introduire de la matière noire qu'on n'a jamais pu observer et de l'énergie sombre que personne ne comprend, c'est pas rien ça.

Je vais te donner 2 exemples historiques.

Avance de périhélie de Mercure
La trajectoire de Mercure n’est pas conforme aux prévisions théoriques newtoniennes : rotation du grand axe de 43 secondes d’arc par siècle.
Hypothèse 1 : Erreur de modèle, le soleil est plus ovale que prévu (terme du J2) ou bien il existe une planète inconnue : Vulcain qui perturberait la trajectoire de Mercure.
Hypothèse 2 : La théorie de Newton est fausse.
On sait qu’elle a été remplacée par la RG d’Einstein. Dans ce cas, c’était la théorie qui était fausse.

Défaut d’énergie dans la désintégration béta
Dans la réaction suivante :
n  proton + électron
L’on constate que l’électron a un spectre d’énergie.
Hypothèse 1 : la désintégration béta viole la conservation de l’énergie (et également la conservation du moment cinétique)
Hypothèse 2 : la désintégration crée une nouvelle particule non détectable, que l’on peut appeler particule noire, ou particule sombre qui emporte de l’énergie et le moment cinétique manquant.
On sait que c’est l’hypothèse 2 qui était bonne, et dans ce cas la théorie restait bonne.

Donc aujourd’hui on est dans la même situation, les données expérimentales diffèrent des prévisions théoriques. Cependant aucune démarche rationnelle et scientifique ne peut affirmer que c’est H1 ou H2 qui est correcte.

Pour ce qui est de l'analogie entre petit attractif et grand répulsif, cela vient d'un raisonnement simple sur l'espace-temps.
Dans le cadre de la RR la vitesse fait apparaître des déformations d'espace-temps avec un temps qui s'écoule plus lentement et des distances plus courtes, des conditions que j'associe à celles de l'infiniment petit avec pour des conditions extrêmes (distances nulles et temps arrêté) les caractéristiques des trous noirs.

Quel lien y a-t-il entre les trous noirs et des vitesses élevées ? Sachant qu’une vitesse n’a aucune signification intrinsèque quand tu ne précises pas le référentiel.
Au contraire, moi je vois que tout ce qui est grand est attractif (la force de gravitation, pour exemple : la terre, le soleil, les galaxies). Et tout ce qui est petit est attractif également, même si la force de gravitation est négligeable pour l’infiniment petit.

La vitesse peut être associée à une augmentation de la densité d'énergie du milieu.

Non la vitesse est une grandeur relative…

A l'autre extrême on a donc des distances tendant vers l'infini et un temps accéléré en proportion donc des structures très grandes.

Pas du tout, les distances ne tendent pas vers quoique ce soit… ce sont des valeurs relatives également.
Je pense que tu n’as pas bien compris la théorie de la relativité.

Quand à la direction de la force de gravitation elle est toujours dans le même sens des distances les plus grandes (ou densité d'énergie les plus faibles) vers les distances les plus courtes (ou densité d'énergie les plus élevées)

Non, la gravitation est une force centrale, elle agit d’un corps vers un autre corps. (force radiale).

Quand je regarde les concepts de matière noire et d'énergie sombre je me dis qu'il ne peut que s'agir des effets d'une mécanique relativiste qui noue échappe encore.

Ou bien ce sont des sortes de neutrinos qui n’attendent qu’à être découverts.
Voilà pourquoi je trouve ton raisonnement bancal.