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RELATIVITÉ RESTREINTE Comment la nature "louche" dans un espace à quatre
dimensions: l'espace 3D et le temps. Ce strabisme n'est perceptible que pour
de très grandes vitesses de déplacement. |
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On s'intéresse au domaine des |
vitesses uniformes. |
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Les vitesses des mobiles |
s'ajoutent. |
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est constante. |
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Le mouvement est |
relatif. |
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On ne peut qualifier le mouvement d'un objet |
que par rapport à un autre. |
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La relativité restreinte proclame |
une démocratie entre tous les points de
vue. |
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Les lois de la physique sont identiques |
pour tous les observateurs en mouvement à
vitesse constante. |
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La vie de celui qui est en mouvement par rapport à soi |
paraît ralentie. |
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À la vitesse de la lumière |
temps = infini masse = infinie longueur = nulle |
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Deux personnes en mouvement relatif ne peuvent pas se mettent d'accord
sur |
la simultanéité d'un événement (l'effet
est infime dans la vie courante). |
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L'univers à quatre dimensions |
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l'espace classique (3D) -
et le temps |
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Il y a équivalence entre |
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la masse et -
l'énergie. E = m.c² |
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Pourquoi le temps semble être ralenti à
très grande vitesse ? Pourquoi les dimensions rétrécissent-elles
? Principe de solution Il y a comme une sorte de partage du mouvement entre les différentes
dimensions. Mais, avec la relativité, il faut compter avec le temps une
dimension comme les trois autres Analogie Voyons en
deux dimensions, pour approcher l'explication. Une voiture de course, sur une grande et large
piste, fait des essais à vitesse constante. Il se trouve que, après plusieurs essais,
les durées chronométrées sont assez différentes. Pourquoi ? En fait, la piste étant large, il maintient
certes le cap, mais parfois, il se trouve en légère déviation. La gêne du
soleil peut-être …
En trajectoire déviée, il consomme son
temps "normal" pour parcourir sa trajectoire normale, PLUS un peu de temps pour parcourir la distance
latérale. Au total, pour le chronométreur immobile, il semble que la voiture
va moins vite. Pour parcourir la même trajectoire
(semble-t-il), il met plus de temps. On peut le voir d'une autre façon qui aide
à comprendre la relativité: C'est comme si la voiture avait partagé sa vitesse entre les deux
dimensions:
Dans le cas de la relativité restreinte, le
partage se fait également avec la dimension temporelle. Einstein va plus loin encore et énonce: Tous les objets
de l'Univers se
déplacent dans l'espace-temps à la même vitesse, celle de
la lumière. Il s'agit d'une vitesse généralisée dans
les quatre dimensions. Elle est composée d'une vitesse spatiale et
d'une vitesse temporelle. La vitesse est partagée entre ces
composantes. |
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Vitesse généralisée
Au repos, l'objet ne se déplace que dans la
dimension temporelle et pas du tout dans les dimensions spatiales. En mouvement, la trajectoire est partagée
entre l'espace et le temps. Ce qui est donné
à l'espace est retiré du temps. L'objet voyage moins vite dans le temps
selon les observateurs immobiles (dans l'espace) La
vitesse
spatiale d'un objet ne représente que la
manière dont son trajet dans le temps est dévié. Cette vitesse est limitée à celle de la
lumière. Dans ce cas, la totalité de la vitesse
généralisée ( c ) est employée à voyager dans l'espace. La vitesse dans le temps est alors réduite
à zéro: le temps ne semble plus s'écouler. |
Voir Analogie
de la porte entr'ouverte
Inspiré
de la présentation de Brian Green dans son livre très pédagogique
"L'univers élégant" - Robert
Laffont - 1999
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