Astronomie, Univers, Planètes et Satellites du Système Solaire, Pratique de l'Astro, Astrophotographie, Théories Scientifiques 

  • Paradoxe dans la vitesse de la lumière?

  • Besoin d'explication sur des notions de physique, d'astrophysique ou de chimie ? Posez votre question ici !
Besoin d'explication sur des notions de physique, d'astrophysique ou de chimie ? Posez votre question ici !
 #9620    par Vénus
 dimanche 11 juillet 2010 à 19:56
Bonjour, aujourd'hui, lors d'une promenade, je pensais à la lumière et la relativité restreinte et je suis arrivée à deux paradoxes : :|

1) Si je fais le tour de la Terre à la vitesse de la lumière, le temps s'arrête autour de moi, (on est daccord?) et je reviens à mon point de départ au moment où je part, ce qui veut dire qu'il n'y a pas de délai entre le moment où je part et celui où j'arrive.
Seulement voilà : la lumière, elle ne se déplace pas de façon instantanée, la lumière du Soleil met 8 minutes pour nous arriver.Il y a un délai entre le moment où elle part du Soleil et le moment où elle arrive jusqu'à la Terre.
C'est un paradoxe, il y a un bug dans la théorie de la relativité restreinte, ou c'est moi qui l'ai mal comprise?
:Y-26:

2) La matière ne peut pas se déplacer à la vitesse de la lumière parce que l'énergie nécessaire pour la propulser serait immense, or, la matière équivaut à l'énergie et cette énergie ferait augmenter la masse, ce qui necessite une plus grande énergie. Comme le paradoxe de Zénon. Plus l'objet a une masse importante, plus l'énergie nécessaire pour le propulser est importante et lorsque l'énergie de l'objet augmente, sa masse augmente aussi. (On est toujours d'accord?) Moralité, il faudrait une énergie infinie pour y arriver. Voyager à la vitesse de la lumière est impossible, quoi. ;-)
Matière = énergie
lumière = photons = énergie
lumière/photons = matière
Donc la lumière et les photons ont eux aussi une masse, la preuve, elle subit l'attraction des trous noirs.
Question : Comment fait la lumière pour se déplacer à sa propre vitesse??? :Y-50: :Y-26: :Y-31:

(Comment ça se fait que je me pose des questions pareilles? :| )

Aideeeez mooiiiii à éclairer çaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa!
 #9624    par manuelarm
 dimanche 11 juillet 2010 à 23:32
1) le temps s'arrête pour toi, donc le temps s'écoule normalement autour de toi. Donc je ne vois pas pourquoi tu arriverais au moment de ton départ.

2) La masse du photon est nulle, et comme quelque soit le référentiel la vitesse du photon est toujours la même, l'on a :

E²=p²c²+m²c[puissance]4[/puissance] et comme m=0 alors l'on a

E²=p²c² , ce qui est une constante dans le cas de la lumière. Donc le photon est influencé par la gravitation car d'énergie non nulle ( dû à son mouvement si l'on peut dire).

m masse au repos, c vitesse de la lumière et p la quantité de mouvement.

Une question que l'on peut se poser est :

"Qu'est ce un photon de vitesse nulle?" et "est-ce que cela existe?"
 #21041    par cosmos
 vendredi 9 novembre 2012 à 22:10
Bonjour Venus,

Tu n'es pas seul à trouver des paradoxes dans la théorie de la relativité. Il y a le paradoxe des jumeaux par exemple qui est bien connu. Dans les livres scolaires ils proposent une explication mais je ne suis pas convaincu pour autant. A mon avis il y a d'autre inconsistances, si tu te déplace à une vitesse v dans la direction qu'un faiseau de lumière, le faiseau de lumière se déplace toujours à la vitesse de la lumière par rapport à toi. Bref j'ai plus les détails en tête comme j'ai laissé ce sujet de coté mais quelque chose cloche quand tu fais le changement de référentiels entre le référentiel qui ne bouge pas, le faiseau de lumière, et toi. Si tu fais la transformation de Lorentz depuis le referentiel fixe jusqu'à toi, puis de toi jusqu'au faiseau de lumière (calcul de limite) ca devrait être equivalent à la transformation de Lorentz du référentiel fixe jusqu'au faiseau de lumière (il faut aussi tenir compte de la composition des vitesses). Si tu applique la loi de composition des vitesses ca ne joue plus. Si tu avances à la vitesse de la lumière dans la direction du faiseau de lumière, la composition des vitesses entre le referentiel fixe et toi, et toi et le faiseau de lumière donne 2c, alors que la vitesse entre le referentiel fixe et le faiseau de lumière est c. La composition des vitesses ne marche pas non plus même si tu avances dans la direction du faiseau de lumière à une vitesse v < c. Ca voudrait dire que la vitesse de la lumière dépend du référentiel de l'observateur ce qui est en contradiction avec la théorie de la relativité.

Je m'étais intéréssé à la transformation de Lorentz qui est basée sur une convention: dans la transformation de Lorentz connue les deux référentiels doivent avoir la même origine spatiale au temps initial. J'ai essayé de rompre avec cette convention en généralisant la transformation de Lorentz avec des origines arbitraires pour les deux référentiels au temps initial. Pour effectuer cette généralisation ca oblige de rajouter une nouvelle dimension au référentiels (en plus du temps et des coordonées) et on obtient la forme généralisée de la transformation de Lorentz: la contraction des distances et la dilatation du temps n'est pas affectée par le choix des origines spatiales au temps initial. J'ai remarqué que la nouvelle dimension introduite au problème est égale au ratio du Doppler shift de la longueur d'onde de la lumière entre les deux référentiels. J'ai proposé mon article en publication, mais ca a été refusé pour motif que la nouvelle dimension que j'ai rajouté aux référentiels n'avait pas de réalité physique. Si ca t'intéresse tu peux lire l'article en ligne: http://www.calameo.com/books/0001453332620eb917e36.

Je dirais que la relativité restreinte est une méthode de calcul qui propose un changement radical des paradigmes de la transformation de Galilée, car l'un n'exclu pas l'autre, ce sont deux solutions mathématiquement possibles. La théorie de la relativité restreinte prend une forme très élégante, et cette méthode de calcul donne la fameuse dualité entre l'énegie et la masse: E = mc2 qui nous permet de chiffrer la durée de vie restante de notre soleil. Cette formule qui exprime la dualité entre la masse et l'énergie est unique d'ou l'intéret de cette méthode de calcul mais ca reste très théorique à mon avis. Ca permet aussi d'expliquer l'excès d'énergie dans la fission nucléaire, donc il y a un fond de vérité la dessous.
Dernière modification par cosmos le vendredi 16 novembre 2012 à 00:12, modifié 8 fois.
 #21045    par bongo
 vendredi 9 novembre 2012 à 23:10
Vénus a écrit :...
1) Si je fais le tour de la Terre à la vitesse de la lumière, le temps s'arrête autour de moi, (on est daccord?) et je reviens à mon point de départ au moment où je part, ce qui veut dire qu'il n'y a pas de délai entre le moment où je part et celui où j'arrive.
Pas d'accord, la relativité s'applique à des référentiels en translation rectiligne uniforme.
Le fait de parcourir un cercle implique que ton mouvement n'est pas rectiligne uniforme, donc les 2 référentiels que tu considères ne sont pas symétrique.
La conclusion de manuelarm est correcte : c'est ton temps qui se fige, pas celui du référentiel terrestre.
Vénus a écrit :Seulement voilà : la lumière, elle ne se déplace pas de façon instantanée, la lumière du Soleil met 8 minutes pour nous arriver.Il y a un délai entre le moment où elle part du Soleil et le moment où elle arrive jusqu'à la Terre.
Ca dépend du référentiel. Pour le photon, l'évènement émission par un atome du soleil, et l'évènement absorption par un capteur sur terre, sont simultanés pour le photon, alors qu'ils ne le sont pas pour le référentiel terrestre.
Vénus a écrit :2) La matière ne peut pas se déplacer à la vitesse de la lumière parce que l'énergie nécessaire pour la propulser serait immense, or, la matière équivaut à l'énergie et cette énergie ferait augmenter la masse, ce qui necessite une plus grande énergie. Comme le paradoxe de Zénon. Plus l'objet a une masse importante, plus l'énergie nécessaire pour le propulser est importante et lorsque l'énergie de l'objet augmente, sa masse augmente aussi. (On est toujours d'accord?) Moralité, il faudrait une énergie infinie pour y arriver. Voyager à la vitesse de la lumière est impossible, quoi. ;-)
Ca c'est juste.
Vénus a écrit :Matière = énergie
lumière = photons = énergie
lumière/photons = matière
Donc la lumière et les photons ont eux aussi une masse, la preuve, elle subit l'attraction des trous noirs.
Non, le photon a une masse nulle, c'est pourquoi il voyage à la vitesse de la lumière. La gravitation n'est pas autre chose que la manifestation de la courbure de l'espace-temps. La lumière suit une géodésique (qui est le chemin le plus court entre deux points), dans un espace courbe, la géodésique est courbe...

D'ailleurs l'argument de la masse n'est pas forcément pertinente, étant donné que si tu lances une balle ou une pastèque à la même vitesse, subissant la gravitation, les deux mobiles auront exactement la même trajectoire.
Vénus a écrit :Question : Comment fait la lumière pour se déplacer à sa propre vitesse??? :Y-50: :Y-26: :Y-31:

(Comment ça se fait que je me pose des questions pareilles? :| )

Aideeeez mooiiiii à éclairer çaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa!
Le photon ayant une masse nulle, s'il se déplace à une vitesse inférieure à celle de la lumière, alors le photon aurait une quantité de mouvement nulle et une énergie nulle, donc en résumé, il serait indétectable, donc un photon qui ne va pas à la vitesse de la lumière n'existe pas.
 #21046    par bongo
 vendredi 9 novembre 2012 à 23:19
cosmos a écrit :...
A mon avis il y a d'autre inconsistances, si tu te déplace à la vitesse de la lumière dans la direction qu'un faiseau de lumière, le faiseau de lumière se déplace toujours à la vitesse de la lumière par rapport à toi. Bref je me souviens plus des détails comme j'ai laissé ce sujet de coté mais il me semble que quelque chose cloche quand tu fais le changement de référentiels entre le référentiel qui ne bouge pas, le faiseau de lumière, et toi. Si tu fais la transformation de Lorentz depuis le referentiel fixe jusqu'à toi, puis de toi jusqu'au faiseau de lumière (calcul de limite) ca devrait être equivalent à la transformation de Lorentz du référentiel fixe jusqu'au faiseau de lumière (il faut aussi tenir compte de la composition des vitesses). Par contre si tu applique la loi de composition des vitesses ca ne joue plus. La composition des vitesses entre le referentiel fixe et toi, et toi et le faiseau de lumière donne 2c, alors que la vitesse entre le referentiel fixe et le faiseau de lumière est c.
Je pense qu'il ne faut pas possible de définir un référentiel qui voyage à la vitesse de la lumière par rapport à un autre référentiel galiléen. En effet, il est alors impossible de définir une longueur, ni de faire appel à des horloges.
Quant à la composition des vitesses, cf la composition relativiste des vitesses, il n'y a pas d'incohérence.
cosmos a écrit :...
J'ai essayé de rompre avec cette convention en généralisant la transformation de Lorentz avec des origines arbitraires pour les deux référentiels au temps initial.
En bref tu as essayé de travaillé sur le groupe de Poincaré ?
cosmos a écrit :Je dirais que la relativité restreinte est une méthode de calcul qui propose un changement radical des paradigmes de la transformation de Galilée, car l'un n'exclu pas l'autre, ce sont deux solutions mathématiquement possibles.
La relativité restreinte c'est surtout l'extension du principe de relativité de Galilée compatible avec les équations de Maxwell.

Quant à la relation E=mc², elle a été très bien vérifiée par la mesure précise des défauts de masse et des produits de désintégration, sans oublier les variables de Mandelstam courament utilisées dans les accélérateurs de particules pour atteindre le seuil d'énergie de production de particules plus massives.
 #21047    par cosmos
 vendredi 9 novembre 2012 à 23:36
bongo a écrit :Je pense qu'il ne faut pas possible de définir un référentiel qui voyage à la vitesse de la lumière par rapport à un autre référentiel galiléen. En effet, il est alors impossible de définir une longueur, ni de faire appel à des horloges. Quant à la composition des vitesses, cf la composition relativiste des vitesses, il n'y a pas d'incohérence.

Le problème des compositions de vitesses persiste meme si l'observateur se déplace à une vitesse inférieure à la vitesse de la lumière dans la direction d'un faiseau de lumière. Et oui je parle de la composition des vitesses relativistes. Posons trois référentiels: la terre, un vaisseau spacial, et un photon. Le vaisseau spacial se déplace dans la même direction que le photon, et tous deux s'éloignent de la terre. Si tu appliques la composition des vitesses entre la terre et le vaisseau spacial et du vaisseau spacial au photon, la vitesses totale obtenue n'est pas égale à la vitesse du photon par rapport à la terre.

bongo a écrit : En bref tu as essayé de travaillé sur le groupe de Poincaré ?

Je n'ai pas utilisé de translations ni de rotations, donc je répondrais non rien à voir avec le groupe de Poincaré.
Le problème est posé comme suit: "In the standard Lorentz transformation
resolution both reference frames have common origins at the initial time and are moving away from each other at a steady velocity. In the present study the Lorentz transformation was resolved by introducing a spatial separation between reference frames at initial time. This allows the setting of the initial distance between reference frames such that time is equal to zero in both reference frames at an initial instant for distant clocks." Pour le reste je suggère de lire l'article.
bongo a écrit :Quant à la relation E=mc², elle a été très bien vérifiée par la mesure précise des défauts de masse et des produits de désintégration

Est ce que tu as la référence, ca m'intéresse de voir ca..

bongo a écrit :La relativité restreinte c'est surtout l'extension du principe de relativité de Galilée compatible avec les équations de Maxwell.

Historiquement oui, mais j'ai lu un article recent ou quelqu'un a pu rendre les equations de Maxwell invariantes dans le referentiel Galiléen. L'auteur se base sur du calcul tensoriel.. voici la référence: http://redshift.vif.com/JournalFiles/V1 ... 3N2CHR.pdf

 Sujets similaires

 Stats

 Dernier message

1 Réponses 
 5510 Vues
 Dernier message de Tutiou
 lundi 23 octobre 2017 à 20:12
Nouveau message lumière
par alain404 » jeudi 25 avril 2019 à 09:31 » In Les trous noirs
8 Réponses 
 613379 Vues
 Dernier message de MIMATA
 mercredi 8 mai 2019 à 19:20
2 Réponses 
 12898 Vues
 Dernier message de JuPhilae
 jeudi 19 juillet 2018 à 09:52
Nouveau message black hole & lumière !
par Faerun » mercredi 31 mai 2017 à 19:41 » In Physique - Astrophysique - Chimie
12 Réponses 
 15024 Vues
 Dernier message de Tutiou
 mercredi 7 juin 2017 à 20:53
36 Réponses 
 29970 Vues
 Dernier message de Edji
 lundi 12 juin 2017 à 21:42