Recherche:Le temps dans la relativité restreinte ou la gravité pousse le temps/Relativité restreinte et dualité
La légitimité de ce chapitre est basée sur la notion logique suivante : un évènement a lieu relativement au même 'endroit' et au même temps quel que soit l'espace considéré.
Première expérience de pensée classique cohérente
Considérons l'expérience de simultanéité du chapitre 3 d'un vaisseau se déplaçant à V = Ѵ3/2c. Intéressons nous à la localisation des points de départ des lasers du vaisseau.
Dans l'espace-temps du vaisseau, les départs sont simultanés, la figure est circulaire comme la structure (fig10a), on parlera de grand vaisseau. L'espace-temps du vaisseau étant contracté, le cercle devient une ellipse dilatée dans l'espace-temps absolu.
expérience de pensée de simultanéité de départs de lasers dans un vaisseau circulaire
Dans l'espace-temps de l'observateur extérieur, le vaisseau est une ellipse contractée, on parlera de petit vaisseau. Toutefois, en raison de la vitesse et de la non-simultanéité, les départs de laser représentent une ellipse dilatée, identique à celle de l'expérience de pensée précédente. Le résultat est cohérent, l'origine des lasers est au même endroit quel que soit l'espace-temps considéré.
Deuxième expérience de pensée classique incohérente
Maintenant, considérons une expérience de simultanéité inverse. Un laboratoire sur terre de forme circulaire est équipé du même protocole expérimental. L'observateur extérieur est dans le vaisseau.
Dans l'espace-temps du laboratoire, les départs sont simultanés, la figure est circulaire (fig10b).
expérience de pensée de simultanéité de départs de lasers dans un vaisseau circulaire
L'espace-temps étant absolu, il n'y a pas de conversion à réaliser. Le cercle ne bouge pas.
Dans l'espace-temps de l'observateur extérieur (vaisseau), le laboratoire est une ellipse contractée. En raison de la vitesse et du principe classique de non-simultanéité, les lasers représentent une ellipse dilatée. Or, cet espace-temps étant contracté, la figure, après transformation dans l'espace absolu est une ellipse doublement dilatée. Ainsi, il y a un facteur ɣ² spatial entre les deux représentations. Le résultat est incohérent, la position de l'origine des lasers n'est pas identique dans les deux espace-temps. Derrière cette impossibilité physique, se cache le principe même de la dualité onde-corpuscule.
Postulat de réciprocité des vitesses
Le formalisme de la relativité restreinte est mathématique. Si une incohérence physique ou géométrique existe, elle est obligatoirement inhérente au postulat de réciprocité des vitesses. Cet article propose une démonstration du postulat par l'absurde. En fait, elle établit qu'il est possible d'établir les transformées de Lorentz en ne considérant que la vitesse V du vaisseau dans l'espace du laboratoire (sans considérer l'existence de V').
Explication : Si, estimer qu'un objet qui se déplace par rapport à un autre à une vitesse V dans un espace mathématique revient au même que considérer le mouvement inverse à une vitesse -V. Il en va tout autrement dans un espace physique ou la notion de position prend tout son sens. Ainsi, une fois que les équations sont établies mathématiquement par symétrie, il est nécessaire d'imposer au système une translation de +V pour que tous les objets se retrouvent physiquement au même endroit.
Cohérence spatiale
La première expérience conduit à une situation cohérente. Aussi, nous validons et conservons le concept classique. Ainsi, par hypothèse, le vaisseau est correctement défini dans le repère de l'observateur extérieur (laboratoire). Trivialement, le vaisseau et le laboratoire sont correctement définis dans leurs repères propres, ceux sont des sphères. Pour rendre l'expérience de pensée 2 cohérente, il faudrait que le départ des lasers soit relativement une sphère dans le repère du vaisseau comme dans son repère propre (fig 11).
cohérence spatiale d'un vaisseau dans la relativité restreinte
Pour ce faire, la seule solution physiquement congrue est que la vitesse du laboratoire soit nulle dans le repère du vaisseau (V'=0). Son application simple engendre deux difficultés et deux facilités. La première facilité est la cohérence spatiale. La deuxième facilité est d'éluder la problématique de la courbure de l'espace-temps : le petit vaisseau parcourt la distance du grand vaisseau qui est immobile. Pour les difficultés, il n'y a plus de cohérence temporelle et le vaisseau n'avance plus.
Cohérence temporelle
En vertu de la célérité du temps, pour qu'une même durée soit relativement augmentée dans l'espace du vaisseau en comparaison de celle du laboratoire, il est nécessaire que le vaisseau soit relativement plus grand que le laboratoire dans l'espace du laboratoire. Inversement, pour qu'une même durée soit relativement plus petite dans l'espace du laboratoire en comparaison de celle du vaisseau, il est nécessaire que le laboratoire soit relativement plus petit que le vaisseau dans l'espace du vaisseau. Or, dans la première expérience, les ellipses représentatives des départs de laser sont identiques. Cela signifie que laboratoire et vaisseau ont même taille. La seule possibilité est que le vaisseau grossisse après le départ des lasers dans l'espace temps du laboratoire (fig12, Explication : si le laboratoire est plus petit que le vaisseau et qu'il ne bouge pas, la lumière met moins de temps pour traverser le plus petit.)
cohérence temporelle de départs de laser
Cette dernière idée suggère immédiatement que le vaisseau commence à ressembler à une onde. Dernière difficulté, comment avance-t-il?
Vitesse du vaisseau
Le vaisseau étant immobile dans son espace-temps, le départ des lasers est l'unique évènement associé à l'observateur au centre du vaisseau à ce 'temps'. La progression des lasers n'apparait pas pour l'observateur central (immobile). La progression des lasers est associée à d'autres 'états' du vaisseau. Simplement, un état définit tous les évènements du vaisseau arrivant au même temps pour l'observateur (fig13) : pour la compréhension, l'observateur prend un cliché de tous les évènements qui lui parviennent en même 'temps'.
état du vaisseau : départs de lasers
Ainsi, la progression du vaisseau dans son espace est la superposition d'état successifs (fig14). Chaque état se dilate au cours du temps; mais, tous les évènements ont lieu dans la zone de l'état initial pour tout observateur extérieur, il perçoit une particule. Par contre, l'observateur intérieur perçoit le vaisseau dilaté; pour lui, les évènements ont lieu dans toute l'onde. L'un perçoit une particule, l'autre perçoit une onde, la 'réalité est une particonde tout à fait sphérique (zone réelle des évènements).
superposition d'état d'un vaisseau
Le vaisseau ne se déplace pas, il change d'états. 'Rien ne bouge, tout change d'état'. Du coup, l'observateur est simultanément dans plusieurs états. Un seul est porteur de l'état 'présent', les autres sont des 'ondes'. En conséquence, le seul évènement réellement perçu par l'observateur central du vaisseau est l'intersection des lasers. L'immobilisme combiné à la dilatation dans toutes les directions du vaisseau est une bonne relation causale de l'invariance de la vitesse de la lumière : 'comme rien ne bouge, la vitesse de la lumière est constante'.
Compréhension
- Les évènements extérieurs occurrent tous lorsque le vaisseau n'est pas dilaté. Par contre la perception des évènements pour l'observateur du vaisseau n'a lieu que lorsque le vaisseau est pleinement dilaté. Ainsi, sa perception de l'univers est contractée. Il voit l'ensemble de l'univers plus proche et plus petit. Ce n'est pas pour autant que les objets changent de taille; en effet, la proximité des objets est exactement compensée par leur relative contraction, optiquement cohérent (fig15 a et b). Dans le référentiel du laboratoire, le vaisseau se dilate. Dans le référentiel du vaisseau l'univers se contracte. Pour l'observateur du vaisseau tout est plus petit et plus proche.
cohérence optique espace laboratoire
cohérence optique espace vaisseau - Comme le montre l'expérience 2, la dualité est une propriété théorique de la physique. En fait, il n'y a pas de paradoxe des jumeaux. Un évènement a lieu au même endroit et au même temps quel que soit le référentiel (x(t)² = c²t² )(pas en même temps). La dualité existe pour tout mobile, elle devient négligeable avec la taille, la masse et la lenteur du mobile:
La taille car la matière est distribuée discrètement.
La masse et la vitesse, car elle altèrent l'espace.
Ainsi pour un photon, la théorie classique veut que l'univers soit plat, pour nous, c'est un point.
La théorie classique considère un univers par approximation homogène et isotrope. Le caractère quantique de l'univers est de rigueur. Ainsi, un objet devient une onde quel qu'il soit.