Vitesse d'un Photon

[Trimira]

Bonjours, on sais qu'un photon se déplace a la vitesse de la lumière par rapport a un utilisateur :
Je suis sur la terre ferme, je voie un rayon lumineux passer ( a 300 000 km/s donc )
Mais une personne qui est dans un avions ( disons 100 000 km/s (un gros avions je sais )) cette personne voie le rayon lumineux le dépasser a 300 000 km/s aussi.
J'ai du mal a "visualiser" ce principe
Help

[Papyves]

Bonjour,

Je suis comme toi je ne visualise pas ce principe et je crois que l'on ne peut pas le visualiser concrètement.

Nous sommes au cœur même de la genèse du génial principe de la relativité.

En fait quand on calcule la vitesse v' du photon dans le repère de l'avion qui avance à 100.000 km/s ( = u ) par rapport à la Terre on ne fait que retrouver le principe fondamental qui a permis de développer les formules de transformation du groupe spécial de Lorentz. Dans ce cas v' = (v - u) / (1 - u*v/c^2) donc pour v = c on a v' = c aussi.

Les formules de transformation entre deux repères galiléens qui ouvrent la porte à toutes les applications de la relativité restreinte sont issues d'une part de l'hypothèse que le passage d'un repère à l'autre est une transformation linéaire (qui inclut les coordonnées spatiales et le temps) et puis de l'application des trois postulats relativistes notamment que la vitesse de la lumière est la même dans tous les repères galiléens. C'est comme cela que l'on calcule les coefficients que l'on retrouve dans ces formules. Normal donc que l'on retrouve ce que l'on a postulé.

C'est un sujet sur lequel il me semble impossible de visualiser au sens concret les phénomènes mais qui trouve sa véracité dans toute la logique mathématique de ses développements et puis dans toutes les applications et vérifications scientifiques.


Bonne soirée

[MIMATA]

Regardez ce documentaire ? C'est hyper bien fait et ça permet de visualiser ces concepts mathématiques

[Papyves]

OK merci c'est très bien fait (dommage que la partie 3 n'est plus lisible).

Il n'en reste pas moins que notre cerveau n'arrive pas à intégrer en termes concrets cette approche mais le mérite de
cette présentation est de convaincre que la théorie de la relativité n'est pas une illusion mathématique (ou un jeu mathématique) mais bien une tentative géniale de compréhension de ce qui nous entoure.

[MIMATA]

La partie 3 est de nouveau disponible.

[bongo]

La théorie de la relativité répond à la question en invoquant la dilatation du temps et la contraction des longueurs.

Supposons qu'il y a un photon qui va vers la droite. O est un observateur au repos, et M un observateur en mouvement allant vers la droite.

Donc O mesure la vitesse du photon en disposant des règles sur le trajet, et il note les positions x1 et x2 où se trouve le photon aux instants t1 et t2. En faisant la division (x2-x1)/(t2-t1) on retrouve c.

M mesure parsème également le trajet du photon de règles et note les positions du photon x'1 et x'2 aux instants t'1 et t'2. En faisant la division (x'2-x'1)/(t'2-t'1) O trouve également c.

Bizarre non ?

Donc O regarde comment M fait ses mesures, et voit que la distance parcourue par le photon est plus faible mesurée dans le référentiel de M, et pourtant M trouve c, où est l'erreur ?

O regarde plus précisément et voit que la règle de M est beaucoup plus courte que celle de O, c'est pourquoi M trouve une distance plus importante. (puisque la règle de M est plus courte, pour une même distance donnée, M mesurera une distance en nombre de règles plus grande).
De plus, comme l'horloge de M fonctionne moins vite que celle de O, cela laisse d'autant plus de temps au photon pour parcourir une distance plus importante.

Au final M trouve bien la même chose que O.

C'est assez contre intuitif parce que l'on pense intuitivement que l'espace et le temps sont des absolus, ce qui est vrai dans la vie courante, mais ce n'est plus le cas à grande vitesse.