Ce texte est un « article presslib’ » (*)
Dans un article publié en 1905, « Sur l’électrodynamique des corps en mouvement », l’un des cinq articles qu’il rédigea cette année-là (et dont John Stachel qui les republia dans un volume, dit à juste titre qu’ils « changèrent la face de la physique » – Stachel 1998 : 6), Einstein évoque, pour reprendre ses propres termes : « la conjecture dont le contenu sera appelée par la suite, « le principe de relativité »… » (Stachel 1998 : 124). En 1969, l’historien des sciences Gerald Holton se pencha sur un paradoxe apparent à propos de cet article d’Einstein. Comment est-il possible, alors que les explications habituelles de l’origine de ce que nous appelons aujourd’hui la « théorie de la relativité » considèrent que sa justification expérimentale est l’« expérience cruciale de Michelson et Morley » (que je décrirai un peu plus loin), Einstein non seulement ignore cette expérience dans son article mais aussi n’établira jamais qu’à regret un lien entre sa théorie, telle qu’il la formula pour la première fois dans cet article de 1905, et l’expérience qui avait eu lieu dix-huit ans auparavant à Cleveland dans l’Ohio (au Case Institute of Technology, dont le nom est aujourd’hui « Case-Western Reserve University »). Ou, en inversant alors la perspective, pourquoi la plupart des exposés relatifs à la physique au XXe siècle s’évertuent-ils à établir une connexion entre cette expérience et la théorie de la relativité, alors qu’Einstein dénie implicitement qu’il existe entre les deux une connexion déterminante (Holton [1969] 1973 : 261 – 352) ?
La réponse à ces questions n’est pas indifférente car elle touche à l’essence-même de la démarche scientifique et révèle le fossé inquiétant existant entre l’image que le public profane se fait du travail du savant et sa réalité profonde.
En 1887, à l’aide d’un appareil qu’il avait inventé, appelé depuis interféromètre de Michelson, Michelson aidé de Morley mirent en évidence qu’un principe familier des physiciens, établi par Newton, celui de l’additivité des vitesses, ne s’applique pas à la lumière.
Le principe newtonien se comprend aisément de manière intuitive. Disons que quand vous frappez une balle de golf, elle se déplace à une vitesse de 100 km à l’heure. Imaginons maintenant que vous vous trouviez sur le toit d’un train qui se déplace lui aussi à du 100 km à l’heure et que, visant vers l’avant du train, vous frappiez la balle de golf. Le fait que le train se déplace déjà à du 100 à l’heure, et que l’impulsion que vous êtes à même de donner à une balle de golf soit elle aussi de 100 km à l’heure, signifie-t-il que vous serez incapable de déplacer la balle quand vous la frapperez ? La réponse est bien sûr non : si vous frappez la balle dans le sens de la marche du train, les 100 km à l’heure résultant de l’impulsion que vous donnez à la balle s’additionneront à la vitesse du train : les vitesses de la balle et du train s’additionneront et la balle s’envolera à du 200 kilomètres à l’heure. Cette additivité est très précisément le principe que Newton établit en son temps.
(Que se passe-t-il si vous frappez la balle en direction de l’arrière du train ? Oui, bien entendu : les deux vitesses, celle de la balle et celle du train s’annuleront par rapport au monde extérieur au train et la balle se dirigera verticalement vers le sol, comme si elle tombait de la tête de votre club.)
Ce que Michelson et Morley parvinrent à établir grâce à l’expérience qu’ils réalisèrent en 1887 (Michelson la répéterait en 1897 à l’Université de Chicago où il enseignait désormais), c’est que le principe newtonien ne s’applique pas à la lumière. Imaginons cette fois, que vous vous trouvez sur le toit d’un vaisseau intergalactique se déplaçant dans l’espace à la moitié de la vitesse de la lumière et que vous dirigez le faisceau de lumière émanant d’une torche d’un modèle courant dans la direction où progresse le vaisseau stellaire. Si le principe newtonien d’addition des vitesses s’appliquait à la lumière émanant de votre torche, elle voyagerait maintenant à une vitesse égale à une fois et demie celle de la lumière. Or, ce que l’« expérience cruciale » de Michelson et Morley révéla, c’est que ce n’est pas le cas : le principe d’additivité des vitesses ne s’applique pas : quelle que soit la vitesse à laquelle se déplace l’émetteur de lumière, la vitesse de la lumière dans le faisceau émis est c : 300 000 kilomètres par seconde, ni plus ni moins. Autrement dit, la vitesse de la lumière est constante (c représente en fait la vitesse de la lumière dans un vide).
Comment Michelson et Morley procédèrent-ils dans leur expérience ? Ce qui correspond au train ou au vaisseau intergalactique dans mes illustrations, c’est dans ce cas-ci, la planète Terre. Ils dirigèrent un faisceau de lumière dans la direction du mouvement général de la Terre (combinaison de sa rotation sur son axe et de sa rotation autour du Soleil) et un autre faisceau perpendiculairement au premier, disons en direction du ciel au-dessus du Pôle Nord. L’interféromètre de Michelson, par un jeu de miroirs, renvoie chacun des deux faisceaux perpendiculaires vers son point d’émission, ce qui permet d’enregistrer la durée exacte d’un trajet aller-retour, l’un dans la direction du mouvement général de la Terre et l’autre, perpendiculairement. Ce que l’on constate, c’est que le temps pris par les deux faisceaux pour revenir à leur point d’émission est identique, montrant que la vitesse de la lumière ne subit aucune influence du moment de la Terre dans son déplacement.
Bien entendu – et la chose n’est pas indifférente – dans le contexte de l’époque, la lumière étant censée se déplacer à travers l’éther, un médium dont le concept a été abandonné (1) (la lumière voyagerait à travers l’éther de la même manière que le son se déplace dans l’air). L’expérience de Michelson et Morley avait donc mis en évidence sans qu’aucun doute ne soit permis, que la vitesse de la lumière est constante, une constance centrale à l’argumentation d’Einstein dans « Sur l’électrodynamique des corps en mouvement ».
Alors pourquoi Einstein ne mentionne-t-il pas dans son texte, l’« expérience cruciale » ? Parce qu’à ses yeux, elle était superflue. Selon lui, la constance de la vitesse peut être établie par un simple raisonnement, tel celui qu’il propose dans son article. Pour Einstein, il est possible d’aboutir à la constance de la vitesse de la lumière de manière déductive et ceci pratiquement sans effort, en partant d’un phénomène familier de l’électrodynamique de son temps. On avait ainsi mis en évidence que si un aimant et une bobine se déplacent l’un par rapport à l’autre, un courant électrique est induit dans la bobine. Mais la physique de son temps offrait deux explications distinctes de ce phénomène, selon que c’était l’un ou l’autre qui était considéré comme en mouvement et l’autre, immobile. Aux yeux d’Einstein, il allait de soi que le mouvement de la bobine et de l’aimant était relatif l’un par rapport à l’autre et que la même explication devait s’appliquer à ce qui était en réalité la même expérience.
Pour Einstein, la constance de la vitesse de la lumière pouvait être établie selon le même principe. Dans un récit autobiographique qu’il rédigea bien des années plus tard, Einstein écrivait : « Plus le temps passait et plus mon effort semblait désespéré, plus je me convainquais que seule la découverte d’un principe formel universel pouvait déboucher sur des résultats solides. L’exemple qui s’offrait à moi était celui de la thermodynamique […] Comment un tel principe universel pouvait-il être découvert ? Après dix ans de réflexion, un principe de cette nature émergea d’un paradoxe qui m’était déjà apparu à l’âge de seize ans : si je poursuis un faisceau lumineux dont la vitesse est c (la vitesse de la lumière dans le vide), un tel faisceau lumineux devrait m’apparaître comme un champ électromagnétique spatialement oscillatoire au repos » (Einstein 1949 : 53). Et ceci semble intuitivement impossible : le « voyageur lumineux » ainsi que la lumière constituent ensemble un système que l’on ne peut envisager qu’arbitrairement comme étant soit en mouvement, soit au repos, et la perception que peut avoir un observateur dans l’un et l’autre cas ne peut pas être différente.
Alors qu’aux yeux d’Einstein, l’expérience de Michelson et Morley constituait une confirmation inutile d’un fait allant de soi, Michelson de son côté demeura perplexe durant plusieurs années, convaincu que son expérience – dont il avait espéré qu’elle mettrait en évidence l’effet de friction de l’éther sur la lumière (« the ether-drift ») – constituait un échec retentissant. Ce n’est qu’à regret qu’il affirma à la fin de sa vie que l’inexistence de son éther « chéri » avait été prouvée [ce qui n’est cependant pas le cas si l’on admet l’argumentation de Cassirer présentée en note (1)] et qu’il se réconcilia avec le fait qu’il était désormais considéré comme l’auteur de l’« expérience cruciale » ayant ouvert la voie à Einstein. Pendant ce temps-là, à Bâle en Suisse, le jeune Albert Einstein considérait que cette expérience – même si elle était remarquable en soi – était superflue, et c’était par ailleurs une telle confiance en soi qui faisait que le jeune Albert n’était pas uniquement un jeune physicien mais celui qui deviendrait Albert Einstein.
Dans une large mesure, les deux conceptions concurrentes de la démarche scientifique, l’approche expérimentale et l’approche déductive correspondent à la dichotomie que Holton découvrit dans son article : la conception expérimentale correspond à l’image de la science proposée au profane dans les manuels scolaires ou de vulgarisation, tandis que l’approche déductive correspond bien davantage à la véritable démarche du savant. Une telle dichotomie clairement établie pourrait cependant déboucher sur une simplification brutale de la réalité des pratiques : en réalité, les deux sont pratiquées, et d’ailleurs souvent combinées par le même scientifique. Parfois aussi, elles empruntent des voies entièrement distinctes et, dans ce cas-là, bien plus souvent qu’il ne serait souhaitable pour l’entreprise scientifique elle-même, débouchent sur des conclusions contradictoires.
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(1) J’écrivais, il y a quelques mois, pour présenter le billet invité de Henri-François Defontaines : L’éther et la théorie de la relativité restreinte, la chose suivante :
… l’éther, hypothèse abandonnée par les physiciens depuis le début du XXe siècle. On lit souvent que l’existence de l’éther a été infirmée par l’expérience de Michelson et Morley. Ce n’est pas le cas. Comme l’expliqua fort bien Ernst Cassirer dans La théorie de la relativité d’Einstein considérée d’un point de vue épistémologique (1923) :
« Il n’était pas possible de trancher entre les théories de Lorentz [supposant l’existence d’un éther] et celle d’Einstein [qui l’exclut] sur une base expérimentale. Il était devenu clair qu’on ne pouvait mettre au point pour les départager une experimentum crucis. »
Mais Cassirer ajoutait, et ceci est fondamental :
« Il apparaissait surtout que la supposition de Lorentz était insatisfaisante sur un plan épistémologique parce qu’elle attribuait à un objet physique, l’éther, des effets spécifiques, alors qu’il résulterait de ces mêmes effets que l’éther ne pourra jamais constituer un objet d’observation. [L’éther] contrevenait à un principe général que Leibniz avait invoqué lorsqu’il combattait les concepts newtoniens d’espace et de temps, principe qu’il appela le principe de l’observabilité. »
Tout ça ne sont bien sûr encore que des considérations précisément, « épistémologiques » : cela ne prouve pas que l’éther n’existe pas. Que faudrait-il pour que nous considérions qu’il existe du point de vue de la science ? Il faudrait encore, pour utiliser un terme qu’Henri Poincaré chérissait, qu’il soit « commode » en tant que concept scientifique. Je cite ce que celui-ci disait à propos des systèmes de Ptolémée et de Copernic dans La valeur de la science (1913) :
Voici le mouvement diurne apparent des étoiles, et la mouvement diurne des autres corps célestes, et d’autre part l’aplatissement de la Terre, la rotation du pendule de Foucault, la giration des cyclones, les vents alizés, que sais-je encore ? Pour le Ptoléméen, tous ces phénomènes n’ont entre eux aucun lien ; pour le Copernicien, ils sont engendrés par une même cause. »
… ce qui fait que le système copernicien est beaucoup plus « commode » que le système ptoléméen. De même, me semble-t-il, il ne vaudrait la peine de ressusciter l’éther que s’il s’avérait un jour que supposer son existence se révélait beaucoup plus « commode » – au sens de Poincaré – que supposer son inexistence.
Références :
Cassirer, Ernst, Einstein’s Theory of Relativity Considered from the Epistemological Standpoint, New York : Dover [1923] 1953
Einstein, Albert, « Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt », Annalen der Physik, 1905, No 17 : 132-148
Einstein, Albert, « Autobiographical Notes », in Schilpp, P.A., Albert Einstein, Philosopher-Scientist, Vol. 1, La Salle (Ill.) : Open Court, 1949, 3 – 94
Holton, Gerald, Thematic Origins of Scientific Thought. Kepler to Einstein, Cambridge (Mass.) : Harvard University Press 1973
Poincaré, Henri, La Valeur de la Science, Paris : Flammarion 1913
Schilpp, P.A., Albert Einstein, Philosopher-Scientist, Vol. 1, La Salle (Ill.) : Open Court, 1949
Stachel, John (présenté par), Einstein’s Miraculous Year. Five Papers That Changed the Face of Physics, preface de Roger Penrose, Princeton (N.J.) : Princeton University Press, 1998
(*) Un « article presslib’ » est libre de reproduction en tout ou en partie à condition que le présent alinéa soit reproduit à sa suite. Paul Jorion est un « journaliste presslib’ » qui vit exclusivement de ses droits d’auteurs et de vos contributions. Il pourra continuer d’écrire comme il le fait aujourd’hui tant que vous l’y aiderez. Votre soutien peut s’exprimer ici.
180 réponses à “Einstein et l’expérience cruciale de Michelson et Morley”
Merci pour cet article : je pensais que Einstein avait pris en compte l’expérience de Michelson dans ses travaux et donc je viens d’apprendre une chose tout à fait étonnante…Einstein était quelqu’un de vraiment intuitif, d’une rare capacité de déduction…
J’ai une autre question, secondaire : pourquoi prendre pour exemple la personne qui frappe une balle de golf sur le toit d’un train se déplaçant à 100 km/h ? Exemple décoiffant…n’est-ce pas ? Du moins très cinématographique…ça me fait penser à ce film où Belmondo cavale sur le toit des rames de métro…Alors que des milliers de personnes font chaque jour l’expérience de se déplacer sur le tapis roulant de Montparnasse.
Einstein lui-même, dans un ouvrage de vulgarisation, utilise cette métaphore du train en marche (il en met même deux.)
Merci cher Paul Jorion pour cet excellent article.
J’ai fait toute ma carrière dans la recherche en biologie au CNRS et il me parait intéressant de relater cette presque anecdote.
Au milieu des années 90 je travaillais dans un laboratoire public hébergé dans un centre de recherches privé en agrochimie (Rhône Poulenc). Je m’intéressais au mode d’action d’un fongicide vendu depuis plusieurs années pour combattre un champignon particulièrement ravageur pour la vigne, les fruits et les légumes. On ne connaissait rien du mode d’action de cette molécule et les effets observés ne conduisaient à aucune explication satisfaisante. Il faut rappeler à vos lecteurs qu’une molécule chimique telle qu’un pesticide présente un mode d’action ponctuel, sur une seule cible, et cette cible est le plus souvent un enzyme unique. Par exemple le roundup agit uniquement sur l’EPSP synthase (5-enol pyruvylshikimate-3-phosphate synthase) et sur aucune autre cible de la cellule végétale. Ce qui fait d’ailleurs que ce produit n’est pas toxique pour les animaux comme l’homme, puisque nous ne disposons pas de cet enzyme.
Ce fongicide m’intéressait en tant que scientifique et pour satisfaire ma curiosité. L’ensemble des effets observés, éclatement de la paroi cellulaire du champignon, déficit en vitamine C, perturbation du métabolisme des sucres, etc. Intuitivement, il y avait une cible quelque part dans le très complexe métabolisme des sucres, mais laquelle. Intuitivement, je me focalisais sur un enzyme contrôlant à la fois la synthèse des sucres et de la vitamine C, parce que l’hypothèse formulée était « commode » ! Combinant donc « commodité » et intuition, je finis par découvrir le mode d’action de ce fongicide après deux années de travail acharné. ce fongicide, l’iprodione pour le nommer, toujours disponible sur le marché pour combattre le Botrytis, agit de manière spectaculaire sur un enzyme clé qui contrôle justement la synthèse de la vitamine C mais aussi l’ensemble du métabolisme du glucose. Il se trouve que les champignons phytopathogènes ne possèdent qu’une seule forme de cet enzyme (1) extrêmement important que nous possédons sous de multiples formes (isozymes), un fait utilisé pour établir les identifications par l’ ADN ! Heureusement d’ailleurs car ce pesticide présent dans de nombreuses productions agricoles nous rendrait tous diabétiques …
Morale de cette petite histoire : joindre la « commodité » et l’intuition n’est pas contre la nature de la science…
(1) – phosphoglucomutase
Note : je n’ai jamais été autorisé à publier ces travaux en regard des intérêts économiques mis en jeu. Je le déplore, parce que ce produit est potentiellement diabétogène.
Henry38
Si l’idioprone n’est actif que sur certains des isozymes de la phosphoglucomutase, pourquoi dites-vous qu’il est potentiellement diabétogène. Combien d’isozymes chez l’homme ? Certains isozymes sont-ils inactifs dans certaines formes de diabète ou bien, comme je le pense, la phosphoglucomutase n’a-t-elle rien à voir avec la synthèse de l’insuline? La carence en cet enzyme n’aurait-elle pas d’autres effets que la gestion de notre taux sanguin de sucre ?
Merci
Un ancien généticien défroqué
Mouais, il y a peut être là une explication au nombre de plus en plus élevé de diabétiques dans le monde ??
Bonjour à tous,
Merci de nous avoir fait partager votre intéressante expérience. Votre commentaire me rappelle un article concernant Monsanto et ses dérives (cf. Contreinfo) : il me semble que certains apprentis sorciers jouent, sur notre dos, un jeu dangereux pouvant mettre en cause la survie de l’humanité.
Personne à mon sens ne maîtrise les conséquences de tous les produits chimiques que l’on ingurgite directement (air, eau etc.) ou indirectement (par corps interposés : animal ou végétal). Or je doute qu’un organisme public soit encore suffisamment indépendant financièrement pour faire des analyses plus objectives que ce qui nous est habituellement servi (la fin de votre commentaire me semble d’ailleurs mettre l’accent sur ce problème particulier).
Si l’on en croit un article récent du monde ainsi que nos doutes plus anciens, l’OMS elle-même n’aurait pas d’autonomie par rapport aux laboratoires pharmaceutiques : tout un programme…
Il reste une grande inconnue à toutes ces expériences : l’avenir de l’humanoïde.
Cordialement
Bon c’est pas le sujet, mais je suis sur le cul de lire que le roundup ne serait pas toxique …
C’est proprement hallucinant … tout ça par une démonstration « scientifique » … bravo !
Pour le reste, cet article est aussi intéressant sur la plan historique que technique. Merci.
L’humain est en haut de toutes les chaines alimentaires.
Quand un être vivant d’une chaine alimentaire est empoisonné, il y a des répercutions sur toute la chaine alimentaire. Et même si le poison fait partie de la gamme « médias-inoffensive » de chez « Monsanto le tueur » parce que « certaines petites choses » ne sont pas accessibles à nos instruments de mesures.
Cette Loi de l’écologie est-elle trop simple pour être comprise par un biologiste du CNRS ?
Intéressant article, l’un des auteurs de « Vers une neuro-psychanalyse » rappelant, à propos de la convergence fonctionnelle entre les copies d’efférence et les indices de réalité de Freud, qui ont trait
speçifiquement à la motricité de la perception, décrit le dispositif de Lenay (2006 ) pour étudier les
conditions nécessaires du statut de la perception:’Ce dispositif consiste en une cellule photoélectrique
connectée à un stimulateur tactile.Le sujet expérimental, aux yeux bandés, doit localiser une cible
sous forme d’une source lumineuse. Quand dans le champ de lumière incidente, la quantité de luminosité dépasse un seuil donné, il y a déclenchement d’un stimulus tactile en tout ou rien.’
Vos propos semblent invalider ce dispositif récent ?
Bizarre, j’aurais parié que vous étiez Copernicien.
Votre approche expérimentale est bonne, elle a permis et permet de faire accepter la problématique au public profane. Il n’y a pas contradiction avec l’approche intuitive, humaniste : l’une offre autre un plus large éventail de possibles que l’autre.
Dans l’actualité :
Le big bang devrait être approché le 30 mars dans le LHC du CERN à Genève . Les collisions entre deux faisceaux de protons en sens inverse à la puissance encore inédite de 2 x 3,5 Tev = 7 Tev ( le concurrent du Fermilab de Chicago en reste à 2 Tev ) ont pour but de trouver l’existence de particules éphémères tel que le fameux boson de Higgs .
Si ça foire pas ( je l’espère car je n’habite pas trop loin ) , dans 18 à 24 mois , il y aura un arrêt technique pour vérification et préparation à un essai à 14 Tev qui est sa puissance maximale nominale .
Arte a diffusé un documentaire impressionnant sur le LHC. Cette machine collectionne records et prouesses en tous genres, comme les pyramides et cathédrales à leur époque. Tout ça pour arriver à prononcer une « vérité sur la réalité » qui ne sera peut-être qu’une illusion, car ce fameux boson de Higgs, censé conférer une masse à tout ce qui est existe, n’est peut-être pas si éloigné que ça du dieu unique nous prodiguant sa lumière. (A vitesse constante, donc, désormais c’est sûr ! 🙂 )
Je rejoins « Crapaud rouge »: une fois mis en évidence (?) ce fameux Boson de Higgs, nos chercheurs en seront quitte pour…continuer les recherches.
Vers quoi ? Un autre Boson, encore plus « PlanKé », sans doute…
C’est ce qui est beau avec la science: Etant la « philosophie du Non », elle ne s’arrête jamais…
Juan
Une citoyenne allemande vient d’être déboutée parla justice car elle demandait d’arrêter le LHC, craignant que les collisions n’entrainent la formation d’un trou noir qui engloutirait le Terre et tout le système solaire. Les juges ont plutôt fait confiance aux physiciens du CERN qui ont dit qu’il n’y avait pas de problème…
J’espère qu’elle a tort, car sinon, ce ne sont pas seulement les voisins comme vous qui se feront annihiler… Même sur Pluton, pas de refuge!
@ Alain A :
Savez-vous que pluton n’est plus « une planète » du système solaire ? Disqualifiée depuis le 24 août 2006 par l’union astronomique internationale (UAI) !
Cordialement,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Allais
l’ether existe mais n’est pas statique mais tourbillonnant comme un fluide
pour etre plus precis,l’ether,c’est de la déformation d’espace
nous vivons dedans et nous en sommes,comme quoi nous sommes peu de choses sans complexité et évolution
A visiter en effet:
A 99 ans Allais se mêle de tout.
Ether,anisotropie d’espace et variabilité de c.
http://allais.maurice.free.fr/Paradoxe.htm
» Imaginons maintenant que vous vous trouviez sur le toit d’un train » J’ai des amis à la SNCF,un club de golf ,une balle ,un bon sens de l’équilibre,je vais aller vérifier tout cela…
J’avoue que je suis un peu short sur le plan théorique…
C’est clair, Piotr, que le port du short va être utile pour faire ce genre de sport…
Ca fait plus « in ». 🙂
J’ai mis short pour ne pas mettre string qui faisait problême avec la censure.
C’est pas encore la Chine …
Je teste les limites du système…
La déduction qu’opère Einstein a lieu à partir de l’incompatibilité entre les équations de Maxwell et la mécanique de Newton, qui étaient toutes deux très bien vérifiées empiriquement. C’est sans doute parce qu’il réussit, avec la relativité, à unifier ces deux domaines que la vérification par l’expérience de Michelson et Morlay lui parait accessoire. Mais ça ne veut pas dire qu’Einstein se fichait des vérifications empiriques, ni que ses déductions n’étaient pas profondément ancrées dans une réalité empirique (à travers la vérification expérimental au préalable des équations de Maxwell et de Newton).
« Parfois aussi, elles empruntent des voies entièrement distinctes et, dans ce cas-là, bien plus souvent qu’il ne serait souhaitable pour l’entreprise scientifique elle-même, débouchent sur des conclusions contradictoires. »
Cette dernière phrase mériterait quelques exemples ? Il me semble qu’au contraire, bien souvent, les déductions débouchent sur des prévisions expérimentales qui se vérifient de manière surprenantes.
« conclusions contradictoires » sur le plan épistémologique ! Difficile de nier leur existence.
Ce n’est toujours pas clair pour moi…
@Paul
« [] l’approche expérimentale et l’approche déductive correspondent à la dichotomie que Holton découvrit dans son article : la conception expérimentale correspond à l’image de la science proposée au profane dans les manuels scolaires ou de vulgarisation, tandis que l’approche déductive correspond bien davantage à la véritable démarche du savant. »
Dans ce cadre là, comment décrire au profane la théorie des cordes ? Cette théorie qui n’a jamais pu décrire la nature telle qu’elle est, mais telle qu’elle devrait être ? L’approche déductive peut aussi correspondre à une fuite en avant dans l’interprétation mathématiques des faits observables, si bien que la science physique peut ignorer dans ses domaines les plus pointus la méthodologie rigoureuse, et surtout son propre but.
Je ferais la même critique de la science économique, l’hypothèse déductive fût une fuite en avant, tandis que le public croyait en une science rigoureuse, quand celle-ci était vulgarisée dans les manuels scolaires.
L’approche déductive doit être corroborée par les faits, c’est peut-être la raison du malaise dans la physique fondamentale qui modélise beaucoup, mais qui ne découvre plus grand’chose.
« L’approche déductive doit être corroborée par les faits »
« Si les faits ne correspondent pas à la théorie, changez les faits » – Einstein 😉
Bonjour,
En effet le profane s’imagine que le scientifique suit « la méthode scientifique », qui est en fait un mythe. Il y a en effet des protocols pour encadrer des expériences, cela s’appelle l’empirisme. C’est une démarche intéressante, puissante qui permet de valider sérieusement certaines théories. Mais je pense que cela n’est pas vraiment de la science; plutôt de la statistique.
Il y a aussi confusion entre la déduction et l’intuition, qui sont des démarches, au sens mathématique du terme, inverse.
La déduction, c’est à partir d’une donnée et de lois, d’arriver à une conclusion en suivant le chemin de la logique.
L’intuition est à mon humble avis la vraie valeur ajoutée d’un scientifique. La démarche intuitive part d’observations, de faits, et trouve une théorie pour expliquer ces faits. Einstein était intuitif.
Un « champ électromagnétique au repos » ? Mais alors, comment pourrait-il se propager ? Ca ne colle pas.
« seule la découverte d’un principe formel universel pouvait déboucher sur des résultats solides » : c’est cela, et rien d’autre, qui a conduit Einstein à poser le principe de la constance de la vitesse de la lumière. Son intuition de jeunesse, aussi brillante fût-elle, lui a indiqué la voie, mais pas la solution. L’expérience de Michelson et Morley ne l’intéressait pas car, si elle avait débouché sur un résultat inverse, (ie: la vitesse de la lumière peut varier), il aurait quand même maintenu sa constance par principe. En effet, cette vitesse peut varier selon les circonstances, en particulier selon la nature du milieu de propagation, mais cela ne contredit nullement le rôle particulier qu’elle joue dans la théorie.
A moins que ce ne soit extrait des oeuvres completes de Pierre Desproges
un champ,quelqu’il soit,n’est jamais au repos,sinon il se dissipe et s’évanouit
çà ne veut pas dire qu’il consomme de l’énergie,il peut etre transfini
c n’est pas constante,cela depend de la viscosité de l’espace
de plus e=mc²,ce c² (c*c) va donc à c fois c,qui dit qu’on ne peut dépasser c,alors?
@ Bruno Frandemiche
A votre affirmation, une réponse de paysan à la Fernand Raynaud : Et la jachère !? Qu’est-ce que vous en faites ? Et j’ai jamais vu un de mes champs disparaître.
Voilà un article qui fera plaisir à tous ceux qui aiment les interféromètres, et ils sont nombreux. D’ailleurs, j’en suis . . .
Et comme disait Flaubert:
« Célèbre par la queue de son interféromètre confocal (de fabri-Perot) »
Hop-là !
Je vois la scène:
Mme Bovary se livrant à un strip tease infernal pour exciter le notaire: Me Confocal.
Oui mais ça coûte très cher un interféromètre…et puis aussi avec des lumières polychromatiques, on peut s’amuser a projeter sur un écran des anneaux qui peuvent rentrer à l’intérieur ou au contraire éclore…en fait c’est assez psychédélique un interféromètre…
Est-ce que cette dichotomie n’est pas qu’apparente ?
surtout, dans le cas de l’approche expérimentale, difficile de concevoir qu’elle ne soit pas précédé de la démarche déductive, Michelson essayait de corroborer une théorie d’ailleurs. En la réfutant, il aura d’ailleurs finalement eu une démarche très scientifique au sens défendu par Popper.
Einstein était tellement brillant qu’il a poussé l’induction très loin, mais est-ce incompatible avec ce principe de réfutabilité ? (je pose la question en vrai naïf, j’ai beaucoup trop peu étudié ce qu’il a écrit pour sous-entendre une réponse ici !!)
D’une certaine manière, la théorie de réfutabilité de Popper n’est-elle pas le point de liaison entre les 2 approches, sans que le scientifique lui-même ait toujours bien, d’ailleurs, de conscience épistémologique sur son propre travail ?
Hhmm.. presque.
L’interféromètre de Michelson se compose de deux bras rigides d’égales longueurs disposés à angle droit. Le but de la manœuvre consiste, vu la « suspicion » de vent d’éther, et donc une différence de vitesse dans deux directions, à montrer le décalage existant.
Michelson et Morley ne décelèrent jamais aucun décalage de cet ordre.
oui, c’est dans ce sens que je dis qu’il essayait de corroborer une théorie, (je ne connaissais pas l’expérience, mais c’est ce que j’en avais compris effectivement).
En échouant, il l’aura malgré lui réfuté; mais cette réfutation, bien qu’involontaire, est toute scientifique puisqu’elle démontre la fausseté d’une des hypothèses, non ?
Je ne vois pas quelle conclusion intuitive on peut tirer de cette citation :
« si je poursuis un faisceau lumineux dont la vitesse est c (la vitesse de la lumière dans le vide), un tel faisceau lumineux devrait m’apparaître comme un champ électromagnétique spatialement oscillatoire au repos » (Einstein 1949 : 53). Et ceci semble intuitivement impossible : le « voyageur lumineux » ainsi que la lumière constituent ensemble un système que l’on ne peut envisager qu’arbitrairement comme étant soit en mouvement, soit au repos, et la perception que peut avoir un observateur dans l’un et l’autre cas ne peut pas être différente ».
Le paradoxe n’est pas là… Si le voyageur lumineux va à la vitesse c et que le rayon de lumière va aussi à la vitesse c, il ne verrait rien parce que le rayon lumieux serait purement statique spacialement, donc…quoi…(c’est là qu’il faudrait continuer l’explication). Si le rayon lumineux n’est pas statique par rapport au voyageur et avance encore à la vitesse c par rapport à lui, pourquoi le copain du voyageur lumineux resté sur Terre ne voit-il pas le rayon à la vitesse 2c ? Tel est le paradoxe.
Dans tout le domaine de la physique, seules deux espériences, celles de Michelson et une autre concernant la physique quantique, apportent des conclusions carrément extérieures de la logique physicienne classique. Je pense que rien n’a été expliqué au fond ni par Einstein ni par de Broglie aves sa physique quantique et qu’ils ont « simplement » brodé des théories mathématiques à partir de ces expériences avec les brillantes conclusions que l’on sait sans pour autant relier ces deux îlots au continent de la physique.
Comme à l’habitude à propos d’Einstein, on ne prête qu’aux riches…et il est dangereux d’en tirer des généralisations hatives.
Si l’auteur avait cherché à creuser… »comment la réalité et la vérité furent inventés », il se serait aperçu qu’Einstein a maintes fois dissimulé ses sources:
Il en fut ainsi de l’expérience de Michelson-Morley, de même que des deux articles célèbres qui l’avaient précédè dans l’histoire de la relativité (Lorentz 1904, et Poincaré 1905 trois semaines avant le sien). De ces trois éléments précurseurs Einstein a toujours prétendu n’avoir pas eu connaissance avant d’écrire son propre article sur l’electrodynamique des corps en mouvement…
Or, il existe une biographie originale, celle de sa première femme Mileva Einstein (née Maric) d’origine serbe, par une compatriote (Desanka Trbukovic-Gjuvic: Mileva Einstein, édition française: »des femmes ») qui avait recueuilli les confidences de Mileva non seulement comme épouse, mais aussi comme compagne d’études et de recherches du jeune Albert au Polytechnicum de Zurich, et même plus tard. On y apprend que non seulement Albert et Mileva se tenaient au courant de toute la physique de leur temps, mais qu’ils avaient constitué un petit groupe de discussion entre amis qui se réunissait régulièrement pour faire le point sur toutes les questions importantes de l’époque. Or, l’expérience de Michelson-Morley (1887) sur l’invariance de c avait fait grand bruit et constituait l’évènement scientifique majeur de la fin du XIXe siècle, de même que l’article de Planck en 1901 sur sa constante h était le second coup de tonnerre en ce début du XXe. Ce n’est pas un hasard si Einstein, en cette « annus mirabilis » que fut 1905, aborda les deux principaux problèmes ainsi soulevés, relativité du mouvement et quanta d’énergie électromagnétique (il ne reçut d’ailleurs le prix Nobel que pour le second, ce qui est souvent oublié). Ne pas connaître l’expérience de Michelson-Morley pour aborder la relativité en 1905 eut été équivalent, pour un physicien fondamentaliste, à ignorer aujourd’hui celle de Wison-Penzias sur le bruit de fond cosmologique pour discuter de la thèse du Big Bang!
S’agissant des deux sources Lorentz 1904 et Poincaré 1905, il suffit pour démentir Einstein sur son inadvertance de la première, de lire cette source originelle dans le petit recueil des éditions américaines Dover, sur la relativité, où elle cotoie l’article d’Einstein l’année suivante. On s’aperçoit alors qu’Einstein avait choisi la même lettre minuscule grecque béta, que celle adoptée par Lorentz, pour désigner le facteur de contraction relativiste. Etant donné la variété des caractères possibles (romains et grecs, minuscules et majuscules), cela représentait une chance sur cent de choisir la même, dans l’hypothèse d’inadvertance qu’a toujours soutenu Albert Einstein !
Quant à la source Poincaré 1905, un résumé paru aux « Comptes Rendus de l’Académie des Sciences » quelques jours avant qu’Einstein n’écrive son propre article (avant d’être développé l’été suivant pour le « Cercle Mathématique de Palerme »), il existe également des indices troublants dans la biographie sus-dite : Albert Einstein, qui lisait couramment le français, était pour cette raison même le correspondant de « Annalen der Physik » afin d’y signaler les articles intéressants paraissant dans le domaine d’intérêt. Or, Mileva confia à sa biographe que le jeune Albert fut pris, durant cette période qui vit en quelques jours la rédaction de son propre article, d’une véritable frénésie de course contre le temps, au point qu’il tomba malade aussitôt aprés en avoir terminé. Mais il prétendra toujours n’avoir pas alors lu l’article de Poincaré !
Sur cet éternel sujet (Poincaré/Einstein), le lecteur curieux pourra consulter trois livres parus en français:
– Jean Hladik : Einstein, Poincaré. Editions Ellipses
– Jean-Paul Auffray : Einstein et Poincaré, Editions du Pommier
– Jules Leveugle : La relativité, Einstein et Poincaré, Planck, Hilbert. Editions L’harmattan
ainsi que l’appréciation d’un autre prix Nobel (d’Economie), physicien de formation, Maurice Allais : http://allais.maurice.free.fr/Paradoxe.htm
Ajoutons, pour terminer le tableau, que le physicien qui eut à expertiser l’article d’Einstein en 1905 est le russe Jaffe, alors assistant de Rontgen (premier prix Nobel de Physique en 1901, pour les rayons X). Jaffe a toujours affirmé que le manuscrit originel était co-signé Albert et Mileva Einstein, et s’étonnait que le nom de Mileva ait mystérieusement disparu lors de l’édition par la revue. Or, personne ne put vérifier car l’article originel ne put jamais être retrouvé. Curieusement, lorsque Albert Einstein reçut le prix Nobel quelques années plus tard, aprés sa séparation avec Mileva, il lui en adressa le montant…
On peut d’autant plus s’interroger sur la nature de cet étrange « deal » qu’Albert Einstein n’était pas particulièrement désintéressé, comme en témoigne l’évènement survenu aprés son émigration aux Etats-Unis:
Bien que le manuscrit originel déjà cité eût disparu, une vente aux enchères de ce manuscript fut organisée qui rapporta un impressionnant paquet de dollars à Albert Einstein. Il avait, pour l’occasion, réécrit le dit « manuscrit originel »… L’histoire ne dit pas si l’ »heureux » acquéreur en fut averti de son vivant.
( la relation des faits figure dans une émission de la Television française qui fut consacrée à Einstein, aux alentours du centenaire de la relativité. )
Réponse très fournie et très intéressante. Mais il faudrait en savoir plus pour savoir qui, du couple Einstein, de Poincarré ou de Lorentz, a été le vrai père de la relativité. Il faudrait surtout se plonger dans les articles de l’époque pour estimer laquelle des contributions fut la plus décisive. Pas évident.
On note que l’Histoire n’a retenu qu’un nom, (et complètement gommé celui de Mileva, évidemment…) et l’on peut se demander si ce n’est pas une loi. Je pense à un autre cas, autrement plus célèbre puisqu’il s’agit de Rome, qui exigea qu’un jumeau trucide son jumeau.
Notons enfin qu’une nouvelle théorie ne peut pas se constituer en évènement si elle ne produit pas un consensus. Or, celui-ci ne peut se former qu’autour d’un faisceau de concepts relativement connus et admis (tout en faisant problème). Il est donc inévitable que plusieurs chercheurs se retrouvent en concurrence sur le fil, comme les coureurs du peloton. Le découvreur de la tectonique des plaques n’a pas eu cette chance: il s’est battu toute sa vie, et en vain, pour faire admettre son idée. Mais elle était bien trop neuve, bien trop éloignée de tout ce qui était admis à l’époque, et apparemment trop absurde.
Hadrien ne manque pas de mémoires.
Clind’oeil à Marguerite…
@ Hadrien (j’adore cet empereur)
On dirait la controverse entre laboratoires USA/France sur la primauté de la découverte du virus du SIDA. Comme quoi, les scientifiques n’auraient pas attendu la fin du XXème siècle pour donner libre cours à leurs pulsions narcissiques…
» La femme d’Einstein n’était pas la moitié d’un imbécile ».
Pour se convaincre des éléments dont disposait Einstein en écrivant son article de 1905, il suffit de le lire dans sa partie cruciale: l’axiomatique qu’il pose comme point de départ (§2).
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» §2 Sur la relativité des longueurs et des durées
Les réflexions qui suivent sont basées sur le principe de relativité et sur le principe de l’invariance de la vitesse de la lumière, deux principes que nous définissons comme suit:
1. Les lois selon lesquelles évolue l’état des systèmes physiques ne sont pas affectées lorsqu’on se réfère à l’un ou l’autre de deux systèmes de coordonnées en mouvement de translation uniforme.
2. tout rayon de lumière se déplace, dans le système de coordonnées de référence stationnaire, avec la vitesse bien déterminée c, que ce rayon soit émis par un corps stationnaire ou en translation uniforme.
Comment Einstein décide-t-il d’adopter l’axiome 2 ? Il nous le dit, six lignes avant:
En accord avec l’expérience, nous considérons la quantité c= 2 AB / T [chemin aller retour / durée totale] comme une constante universelle: la vitesse de la lumière dans le vide. »
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Il est donc dit explicitement par Albert Einstein que l’axiome 2, l’invariance de c, s’appuie sur « l’expérience ». De quelle expérience peut-il bien s’agir, puisque celle de Michelson-Morley fut précisément conçue pour cela, et fut la première à en donner le résultat avec la précision requise…
N.B.
Aprés son livre déjà cité sur Einstein et Poincaré, Jean Paul Auffray publia un ouvrage beaucoup plus engagé à l’encontre d’Einstein:
Jean Paul Auffray: Comment je suis devenu Einstein, Editions Carnot 2005
Il y a une expérience que Einstein aurait bien voulu effectuer, c’est celle imaginée par Mach concernant les phénomènes inertiels. Il avait en effet buté sur ce « principe de Mach », dont il n’était pas certain, et contrairement à la vitesse de la lumière, il en souhaitait une vérification expérimentale. Mais une telle expérience ne restera sans doute à jamais qu’une « expérience de pensée » pour des raisons pratiques.
On lit dans Wilkypedia que c’est Mach qui le premier propsa de renoncer à l’éther, l’on sait d’autre part l’influence qu’a eu Mach sur le jeune physicien qui occupait à Bale ou Berne le poste de controleur du bureau des brevets. Il est impossible qu’Einstein vers 1900 n’ait pas entendu parler des expériences de Michelson Morley, ni des travaux de Lorentz, comme d’ailleurs Henri Poincaré. Le jeune Einstein était à un poste d’observation d’autant plus privilégié que sa charge aux bureau des brevets lui laissait du temps libre.
Ce qui est dit ici, sur la genèse de la relativité restreinte est invraisemblable………..si les expériences de Michelson et Morley ( qui ont perturbés les scientifiques pendanr 15 ans ) avaient infirmées les travaux de maxwell qui remontaient aux années 1860; jamais Lorentz n’aurait produit ses équations et Einstein récupéré tout ce travail préalable…………………..en déclarant que la constance de la vitesse de la lumiére dans le vide était une loi de la nature valable pour tout observateur en déplacement Galiléen, c’est à dire non accéléré.
« Ce qui est dit ici, sur la genèse de la relativité restreinte est invraisemblable » : évidemment ! « ce qui est dit ici » ne concerne nullement une « genèse », c’est-à-dire une histoire, mais le cheminement intellectuel d’Einstein. Il a bien fallu que ce cheminement n’aboutisse qu’après les équations de Lorentz, (sinon Einstein aurait dû les pondre lui-même), mais cela est indépendant de la question de savoir si c’est l’expérience ou la déduction qui l’ont conduit à son principe universel.
Il n’en deumeure pas moins qu’une théorie doit pouvoir être confrontée à l’expérience et non réfutée. Sans quoi elle reste une pure spéculation intellectuelle, fut-elle scientifique. La théorie des cordes en est un bel exemple contemporain. En effet cette théorie est à ce jour non réfutable.
La conclusion de la note 1) est intéressante. Elle signifie clairement que l’ether pourrait fort bien être « ressuscité » si le besoin s’en faisait sentir. Mais, sur le plan épistémologique, l’ether c’est « quelque chose » de radicalement différent de toutes autres choses, et dont on ignore toutes les propriétés faute de l’avoir jamais observé. En fait, ce n’était qu’une béquille intellectuelle, un échaffaudage que l’on supprime sans regret quand une construction est achevée.
« Dans un milieu matériel, la lumière rebondit d’atome en atome, »
« Dans une fluide, les molécules absorbent les photons et réémettent d’autres photons. »
le paradoxe du mouvement a été très longuement disserté par les théologiens rationalistes musulmans exactement dans ces termes
voir Al KINDI( 801-869 post JC) mathématicien-philosophe-théologien
aux prises avec la finitude du monde, et la finitude actuelle de l’espace, les positions d’un mobile ne sont pas infinies. Le mobile fait des bonds, en unités discrètes suffisamment petites que l’oeil ne s’en aperçoit pas.
Retombant devant un nouveau paradoxe, il a été émis l’hypothèse que Dieu faisait mourir le mobile arrivé à une certaine position et le ressuscitait pour accomplir le prochain segment.
C’est à Al Farabi (872-950) que revient le mérite d’avoir séparé la théologie de la science- qui se devait être expérimentale
Question d’une curieuse au savant qui voudra…
Et dans l’eau? La vitesse de la lumière est-elle constante malgré la résistance de la matière Je suppose que non, mais je ne saurais pas dire pourquoi… la masse de l’eau doit empêcher la diffusion…
Bref…aidez-moi… je suis une pauvre « littéraire ».
Très bonne question : comment réconcilier deux expériences, l’observation de Fizeau (1850) qui montrait que la lumière pénétrant dans un fluide en mouvement voyait sa vitesse influencée par ce mouvement et celle de Michelson et Morley (1887), qui établissait que le mouvement de la Terre était sans impact sur la vitesse de la lumière ?
La vitesse de la lumière est ralentie dans l’eau (en dehors d’autres phénomènes optique de type réflexion,diffraction) pour des raisons liées à la masse du milieu environnant (qui modifie l’espace), ce n’est pas une question de frottements.
Des expériences en cours ont pu fortement ralentir la vitesse de la lumière dans certains milieux (dits de bose-enstein) : elles constituent les balbutiement des recherches sur l’invisibilité (ce n’est pas une blague…)
Fastoche ! C’est une question d’indice de réfraction. Dans un milieu matériel, la lumière rebondit d’atome en atome, – c’est du moins comme ça que je l’imagine -, et cela explique que sa vitesse soit inférieure à c. Si donc le milieu matériel est déformé par des mouvements internes, on comprend que l’indice de réfraction puisse être modifié, donc constater que ce mouvement change la vitesse de la lumière.
Alors ça, c’est rigolo: monsieur Pascal Bloch-Eisenstein produit une théorie complètement différente de la mienne. Lequel a tort lequel a raison ?
Suspens…
A tous, merci beaucoup pour vos réponses… c’est finalement passionnant la physique, je vais me « recycler » sur le tard…
« la lumière rebondit d’atome en atome »
Dans une fluide, les molécules absorbent les photons et réémettent d’autres photons. Ce processus n’est pas instantané et dépend du temps de relaxation de la molécule. Dans un fluide en mouvement la molécule aura parcouru une certaine distance entre l’absorption et la réémission.
Il faut bien garder en tête qu’un photon va toujours à la vitesse C durant toute sa durée de vie. Rien ni personne ne peut le ralentir.
BBB
Déjà 3 théories pour répondre à la question posée par Paul suite à la vôre… Comme quoi, il n’y pas pas que les littéraires qui ont de l’imagination.
Je conteste déjà la 3ème: les photons absorbés sont très rarement réémis et alors pas à la même longueur d’onde ni dans la même direction. Restent 2 théories. Celle de l’influence de la gravité sur une particule sans poids (le photon) m’a toujours paru paradoxale (quoique la déviation de la lumière par les trous noirs et autres étoiles lourdes en atteste). Mais qu’est-ce que la gravité, cette force sans rien, qui la porte?
Sauf peut-être que ceux corps qui s’attirent mutuellement cela fait penser à l’amour… Mais voilà que je parle avec légéreté de la gravité 😉 .
@jck
Est-ce que ce rebondissement de photon en photon veut dire que la lumière subit une sorte de fragmentation, de discontinuité, même imperceptible, qui la « dilue » en la divisant…?
Suis-je claire?…hmm!
Bon, c’est toujours la question d’une littéraire qui rêve, mais ça m »intrigue car il semble que sous l’eau, la lumière soit à un moment comme imperceptible, diluée dans le noir, tandis que dans l’air, on perçoit un faisceau assez loin dans le ciel…
@Pascal Bloch-Eisenstein
Et puis alors, les recherches sur l’invisibilité….comment dire, … ça m’inspire carrément…
@ AA
A propos d’amour…
Ne peut-on penser que la lumière dans l’eau permet le mélange, la solidarité du photon et de la molécule d’eau, de sorte qu’ils ne peuvent être que solidaires et non pas en résistance l’un par rapport à l’autre?
@ bric à brac / Fizeau
Cela ramène à la question « qu’est-ce que l’indice optique » pour commencer. C’est le fait que « tout se passe comme si », la vitesse de la lumière était c/n, alors qu’elle est c entre « les bouts de matière », en l’occurence les électrons. C’est le courant des électrons déplacés par l’onde qui a pour effet de la retarder. Ca s’appelle courant lié et c’est contenu dans la polarisation P=epsilon0*chi*E = epsilon0*(n^2-1)*E ou n= indice, E= champ électrique, chi=susceptibilité=n^2-1. (milieu sans perte, ni gain, par pitié).
Ce qui se passe dans l’exp de Fizeau d’un point de vue semi-classique est que les courants induits par l’onde sont en effet portés par des atomes eux-mêmes en mouvement. Une certaine forme de composition des vitesses s’applique alors : pendant une alternance de l’oscillation de l’onde, l’atome s’est déplacé et l’électron (le nuage électronique) a subi les deux influences, les forces exercées par ses voisins pour qu’ils bougent (les plus subtiles m’avait dit un maitre , pas les forces à distances mais les forces « de contact », pas facile de décrire microscopiquement pourquoi les atomes, électrons, nucléons de votre doigt ne sont pas rentrés dans la touche du clavier, le principe de Pauli dit-on… pour faire court), et les forces dues à l’onde en train de passer (le champ E « macroscopique » harmonique de fréquence fixé dans le référentiel du labo).
Je n’ai pas révisé, mais je pense qu’à part une explication « superfutée » par la relativité, toutes les explications semi-classiques se subsument sous la forme que j’ai évoquée.
En ces 50 ans du laser, il y aurait aussi à dire épistémologiquement sur pourquoi il a fallu tant de temps entre l’idée de l’émission stimulée et sa réalisation (50 ans à peu près !). Et enfin sur ‘l’invisibilité » électromagnétique et la circulation des concepts afférents (pas tous bons ) dans un domaine qu’on croit ,vu de loin, emblématiquement bien quadrillé (l’électromagnétisme) voire unifiée et qui ne l’est vraiment pas quand on le voit de l’intérieur !
Vous devriez lire Feynman : Lumière et matière, c’est très accessible et on apprend tout sur la lumière !
C’est effectivement à cause d’absorption/reemission que la vitesse de la lumière est plus lente dans l’eau. Plus précisément : il existe une certaine probabilité pour chaque photon ayant traversé un liquide d’avoir été absorbé puis réémis, et quand on tient compte de ces probabilités, on obtient une vitesse moyenne inférieur à c pour les photons.
Par contre ce n’est pas la masse de l’eau qui va modifier la propagation de la lumière, la masse volumique de l’eau est du même ordre que celle de l’air, pas de quoi voir apparaitre des effets relativistes en tout cas.
@Paul Jorion
C’est bien remarqué. On pourrait croire à une contradiction. Les étudiants en relativité restreinte sont généralement soumis à cette question en TD.
Avec un fluide en mouvement, Fresnel avait observé que ce dernier se comportait comme si la célérité au sein du liquide en mouvement suivait une loi en :
c’=c/n +/- (1-1/n^2)V (le signe du coefficient correctif dépend du sens de la vitesse du milieu par rapport à celui de la lumière)
où c’ est la célérité de la lumière au sein du milieu animé d’une vitesse V
c est la célérité de la lumière dans le vide
n l’indice de réfraction du milieu
(et c/n la célérité de la lumière dans le fluide au repos)
L’expérience de Fizeau consiste justement à vérifier avec une bonne précision la formule de Fresnel.
Néanmoins, Fizeau comme Fresnel n’ont jamais expliqué pour autant le phénomène. Ils l’ont constaté et c’est déjà beaucoup. Quoi qu’il en soit avec les théories de leur époque, ils en auraient bien été incapables. En effet, l’explication du phénomène exige de faire appel à la théorie de la relativité restreinte. Cette expérience a ceci de remarquable qu’elle montre que la relativité restreinte peut avoir des impacts parfaitement mesurable pour des mobiles (ici le fluide) évoluant à très basse vitesse (par rapport à la vitesse de la lumière)! Ce phénomène est simplement le résultat de l’extraordinaire précision de l’optique.
En supposant le laboratoire comme étant un référentiel inertiel (hypothèse parfaitement valide sur de court instant), l’application de la loi de composition des vitesses de la relativité restreinte conduit à la formule suivante:
c’=(c/n+V)/(1+c/n*V/C^2)
Comme V est très petit devant c, on peut faire un développement limité du dénominateur. On retrouve alors la fameuse loi de Fresnel…
On remarquera que si le milieu a un indice proche de 1 (de l’air à condition standard comme dans le cas de l’expérience de Michelson), le coefficient correctif lié à la célérité du milieu (1-1/n^2)V est quasi nul d’autant que l’air est au repos: on retrouve l’invariance de la célérité de la lumière quel que soit le référentiel inertiel!
Nos deux expériences se retrouvent alors « réconciliées ».
@Crapaud rouge & jck
Il y a bien une question d’indice de réfraction dans le problème.
L’interaction entre une onde électromagnétique (la lumière visible étant une superposition d’ondes électromagnétiques de différentes longueurs d’onde) et la matière est une chose complexe.
Les modes d’interaction sont multiples :
– Le rayonnement peut être diffusé. On peut alors prendre l’image d’un rebond comme Crapaud Rouge le dit. Lorsque ce mécanisme de diffusion conserve l’énergie du rayonnement (on emploie parfois le terme de choc élastique) il s’appelle la diffusion Rayleigh. Lorsque le rayonnement perd de l’énergie (on parle alors de choc inélastique), on parle de diffusion Compton (un électron est éjecté).
– Le rayonnement peut également être absorbé par le milieu comme l’indique jck. Cette absorption engendre alors une transition électronique dans le cas de l’interaction avec un atome ou une réaction chimique dans le cas d’une interaction avec des électrons (dit de valence c’est-à-dire impliqués dans une liaison interatomique). Dans le premier cas, i le rayonnement dispose d’une énergie suffisante, l’électron est éjecté de son atome. On parle alors d’ionisation photoélectrique. Toujours dans le premier cas, si l’énergie incidente (l’énergie et non l’intensité) est insuffisante, cela conduit à un simple changement d’orbite des électrons en interprétation semi classique, un changement d’orbitales en interprétation quantique. Effectivement, dans ce cas, on observe un phénomène de relaxation (on dit aussi de désexcitation) qui ramène l’atome ou la molécule excité à un état plus stable. Il s’en suit l’émission d’un nouveau rayonnement dit de fluorescence. Ce nouveau rayonnement peut lui-même à nouveau entrer en interaction avec la matière et engendrer l’éjection d’un électron périphérique. On parle alors d’effet Auger. Enfin pour le second cas (celui d’une interaction avec des électrons de valence), on parle de réaction chimique photoactivée. Il en existe de nombreuses sortes. Je ne continue pas l’objectif n’est pas ici de faire un cours de physique ou de chimie physique.
– Le rayonnement étant de nature électromagnétique il peut également agir sur des dipôles électriques (molécules ou atomes électriquement neutre mais où la charge n’est pas également répartie dans le volume). L’énergie du rayonnement est alors transmise au dipôle sous la forme d’une énergie cinétique de rotation : le dipôle tourne sur lui-même. A cause des chocs avec ses voisins cette énergie de rotation se communique à tous les atomes ou molécules du milieu. D’un point de vue macroscopique, le matériau s’échauffe.
–
Tous ces phénomènes sont possibles. Cela ne veut pas dire qu’ils se produisent tous en toute circonstance. Des conditions bien précises doivent être remplies.
Dans le cas de la lumière visible (ï¬ de 0,4 à 0,8 ïm) et de l’eau pure (pas de solutés ou suspension présents), les seuls phénomènes présents sont la diffusion Rayleigh et l’interaction rayonnement électromagnétique / dipôle.
Ceci dit, le plus important est de remarquer que pour l’eau et les longueurs d’onde du visible, un seul de ces deux phénomènes participe à l’existence d’un indice de réfraction : l’interaction rayonnement dipôle (comportement de l’eau comme un diélectrique) non pas la contribution dispersive conduisant à l’échauffement mais la partie liée à la polarisation du milieu engendré effectivement par un phénomène de relaxation mais pas du tout de la nature indiquée par jck (les ordres de grandeurs des temps de relaxation ne sont pas du tout les mêmes).
@bric à braque baroque
Vous soulevez la question de la propagation de la lumière dans l’eau. On peut même généraliser votre question à celle de tout fluide ou solide suffisamment transparent. Pour répondre directement, la célérité des ondes lumineuses dans un corps (peu importe son état physique) est plus basse que dans le vide. Ici quand je parle de célérité de la lumière je fais référence à la vitesse de groupe c’est-à-dire à la vitesse de transport de l’énergie (il existe également une vitesse dite de phase qui peut potentiellement dépasser c).
Le rapport entre la célérité de la lumière dans le vide et celle dans le corps au repos s’appelle l’indice de réfraction du milieu. Ce dernier est toujours supérieur à 1 (je n’entre pas dans les cas où il peut être un nombre complexe).
Mais une fois, pénétré dans le milieu, la célérité de la lumière est constante. Elle ne varie pas. Il n’y a ni accélération, ni ralentissement. Par contre à l’interface entre l’air (qui a quasiment le même indice de réfraction que le vide soit 1) et le corps d’étude, il peut se passer des phénomènes particulièrement surprenants au sein de certains corps où l’indice de réfraction varie fortement en fonction de la distance de pénétration. Il existe également des milieux où l’indice de réfraction varie dans la masse même du milieu (pas uniquement à l’interface). Dans tous ces cas, la vitesse de propagation fait de même et varie.
Pour le cas de l’eau (excluons le cas de l’interface eau / air sur les premières dizaines d’angstrœms), l’indice de réfraction varie avec la pression qui elle-même varie avec la profondeur (1bar tous les 10 m environ vous dirons les plongeurs). Donc en mer, on a bien une variation de l’indice de réfraction et donc de la célérité de la lumière. Dans le cas de l’expérience de Fizeau ce phénomène ne joue pas de rôle (bien que physiquement présent) car les tubes où l’eau circule sont d’un diamètre très petit (très faible variation de pression et donc d’indice de réfraction).
Par contre, l’eau et bien d’autres milieux atténuent la lumière. Mais il ne s’agit pas d’un phénomène de ralentissement. En d’autres termes, l’énergie d’une onde électromagnétique n’est pas une énergie cinétique c’est-à-dire une énergie directement issue d’un mouvement mécanique comme celle d’une voiture filant sur l’autoroute. Donc il ne faut pas voir le ralentissement constatée de la lumière comme un phénomène de freinage ou de frottement. L’énergie de la lumière est de nature ondulatoire comme celle d’une vague (non déferlante).
Par contre, le milieu tend bien à s’opposer au passage de cette onde. Dans le cas de l’eau aux longueurs d’ondes évoquées (voir plus haut) cela se traduit par un phénomène de relaxation diélectrique (temps de retard) de la polarisation (terme que je vous commenterai si vous le souhaitez) qui lui est la cause du ralentissement.
Il n’ y a pas de contradiction: l’invariance de la vitesse de la lumière n’est vraie que dans le vide.
La matière chargée altérant le champ électromagnétique et donc la propagation de la lumière, un milieu matériel définit donc un référentiel privilégié, et donc rend inapplicable le principe de relativité restreinte.
@ Tous,
Merci pour vos commentaires qui parfois dépassent mon entendement quand il s’agit de formules, mais cela m’a permis d’avancer sur ce problème et je vais lire Feynman, Lumière et matière… très poétique comme titre.
La question du visible/invisible a l’air aussi passionnante… j’aimerais bien savoir ce qu’on sait là dessus…
Mais peut-être que j’abuse…
Invariance mais pas vitesse limite, d’autres ondes dépassent allègrement la vitesse de la lumière cf les expériences du Pr Meyl reprenant celles de Tesla (voir plus bas).
Fastoche….fastoche, pas si fastoche que cela
La vitesse de la lumiére dans l’eau , le verre; dépend de sa longueur d’onde; on doit appeler cela en optique les « abérrations chromatiques » . Le vieux Newton s’amusait à la décomposer avec des prismes .Il se trouve que dans le vide la vitesse de la lumière est indépendante de la longueur d’onde ou de la fréquence.
Le livre de Feymann « Lumiere et matiére » est à recommander car il introduit de maniére concrete le principe de moindre action pour le parcours de la lumiere entre deux millieux, rénovant par la QED les idées de Fermat en optique de base.
J’ai beau lire et relire l’article je ne le comprends pas.
Justement depuis on est revenu de cela et justement « c’est comme si il s’appliquait ».
Et pour l’expliquer on fait appel à la relativité restreinte mais il n’y a aucune contradiction de fait.
C’est d’ailleurs ce qui permet actuellement de faire inintéressantes avancées en matière de mesure inertielles, c’est à dire de mesures qui seraient faites dans un repère que l’on pourrait qualifier « d’immobile » au premier ordre par rapport aux étoiles.
Michelson et gale en 1925 mesurent la vitesse de rotation de la terre grâce à un interféromètre de la taille d’un terrain de football.
De nos jours l’effet d’additivité sur la vitesse terrestre dans un interféromètre de michelson est prouvée.
Les techniques modernes de localisation font appel à ce type de mesure.
Il est à remarquer que dans certains commentaires, certains font référence à la matière donc au groupe et d’autre à l’information, qui n’est autre que la phase ou décalage d’un élément de matière sur un autre.
Pour donner une image, deux trains observés, ne peuvent pas aller plus vite l’un par rapport à l’autre que la vitesse de la lumière. Par contre les wagons peuvent nous sembler bouger au sein du convoi plus vite que la vite de la lumière.
C’est ce que l’on appelle vitesse de groupe et vitesse de phase.
Et pas un mot de quiconque sur le socle de la relativité restreinte, soit la transformation de Lorentz…???
Sans ça, Einstein serait resté un rond de cuir du bureau des brevets, non?
Meuh non ! Il aurait pondu lui-même ces fameuses équations. Dans son livre de vulgarisation, La Relativité, il en fait une démonstration personnelle fort élégante. (A laquelle je n’ai rien compris, mais faut pas le dire.)
Votre article est très intéressant, il ouvre la porte à de nombreuses autres discussions possibles sur l’évolution de la pensée scientifique à propos d’elle-même.
Dans ce domaine, les énormes progrès apportés du début du XX siècle jusqu’aux années 50 par l’école de Mathématiques française et allemande sur la logique (au sens mathématique) et l’art de la démonstration ont grandement contribué à ce débat et ont plus que fécondé le monde de la physique théorique qui aujourd’hui ne croit plus à la déduction pure ex nihilo. Aujourd’hui la pensée théorique est de dire qu’il n’existe pas de déduction pure, la déduction doit toujours partir d’un postulat qui lui ne peut être prouvé théoriquement. Par contre ce postulat peut éventuellement être constaté expérimentalement (éventuellement car tout dépend du postulat).
Einstein, et cela n’enlève rien à son mérite, a plusieurs fois dans sa carrière pensé avoir démontre certains points alors que son raisonnement présentait des failles. C’est arrivé aux meilleurs. Même Poincaré, pourtant éminent mathématicien, a plusieurs fois commis la même bourde en physique comme en mathématique. Mais tout comme Einstein il avait un don certain (une intuition diront certain) pour trouver des voies élégantes qui s’avéraient très fructueuses.
C’est par exemple le cas de l’invariance (dans le vide) de la vitesse de la lumière qu’Einstein considérait comme une simple conséquence (déduction) de la non invariance de l’équation de propagation de Maxwell (la nullité du d’Alembertien) sous une transformation galiléenne. Il n’en est rien. Il s’agit d’une intuition et non d’une démonstration au sens mathématique.
Aujourd’hui, l’invariance de la vitesse de la lumière (dans le vide) quelle que soit le référentiel inertiel est un postulat. Il n’est nullement prouvé théoriquement. L’expérience de Michelson (1881 avec une précision médiocre selon Michelson lui-même) puis celle de Michelson & Morley (en 1887 avec une précision de 10^-2) puis celle de Joos (1930 à une précision de 10^-3) puis celle de Brillet & Hall (en 1979 à une précision de 10^-7) étaient donc bel et bien utiles. Elles montrent que ce postulat, cette hypothèse intellectuelle, n’est pas qu’une solution élégante à un problème mais bel et bien une réalité constatée par l’expérience (à un certain degré de précision qui n’a cessé de s’améliorer).
Bien entendu, la communauté scientifique n’a pas attendu 1979 pour constater que la théorie de la relativité restreinte basée sur ce postulat et le principe de la relativité, tout aussi non démontré théoriquement, permettait d’expliquer qualitativement en quantitativement de nombreux phénomènes jusque là inexpliqués.
Mais il ne faut pas se méprendre sur le sens du mot expliqué. Il ne doit pas être pris comme une vérité intangible et absolu. La physique ne fait qu’essayer de trouver des invariants, des solutions élégantes, qui de toutes façon qui ne sont rien d’autres que des hypothèses non démontrables. A l’expérience de montrer si ces conjectures correspondent à des objets mathématique purs ou bien à une réalité constatée (à un certain degré de précision). Rien n’est définitivement expliqué et cela n’est pas ce que cherche à faire la physique.
Certains pourront même dire qu’elle ne fait que déplacer le champ des interrogations: « D’accord, les postulats de la relativité restreinte permettent d’expliquer certaines choses mais pourquoi ces postulats sont ils ceux qui prévalent dans notre univers? N’est-il pas possible d’envisager qu’il aurait pu en être autrement? Ces postulats étaient ils valides dès les premiers instants de l’univers? »
Ces questions autrefois appartenaient à la métaphysique pure. Aujourd’hui, elles appartiennent au domaine de la physique théorique qui s’intéresse au premier instant de notre univers.
En conclusion, la pensée évolue. Il est nécessaire qu’elle évolue. Cela exige une certaine ouverture d’esprit du scientifique. On ne peut que regretter que cet aspect soit trop souvent ignoré du grand public qui a tendance à voir le savoir scientifique comme une vérité absolue et prouvée qui aurait par bonheur supplanté le dogme religieux… Par là même, il devient lui-même un dogme et les dogmes, qu’ils soient religieux ou non, sont tôt ou tard une prison pour la pensée.
PS: Notre monde ne serait il pas justement enfermé dans un dogme économique?
Donc résumons:
La théorie de l’éther fut abandonnée car par construction était inobservable. Depuis on a établi la théorie du Big Bang, qui sur ce sujet précis est exactement dans le même cas de figure.
Une raison particulière à cela ou faut-il en « déduire » que la science n’est rien d’autre qu’une affaire de choix, à l’instar d’autres disciplines réputées moins « nobles »?
En branchant une plaque de métal isolée placée bien haut à un condensateur relié à la terre vous obtenez un courant électrique. Pas de photons , autre chose, pas d’éther sans doute mais bien de la matière et non des « particules ondulatoires » je crois :
http://www.youtube.com/watch?v=_18E6lo3gN4 entre autres videos sur youtube, tesla radiant energy
Le big bang a des conséquences observables ( ça vient de tomber aujourd’hui : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=7643 ) contrairement à l’éther.
@quentin – ou n’importe qui d’autre qui se sente en mesure d’apporter des éléments d’explication:
Une chose me pose problème relativement à la théorie de l’expansion de l’univers. C’est une question de nature topologique:
Les objets que nous observons sont réputés appartenir au passé – et ce de manière exclusive.
Faut-il alors en déduire que nous sommes situés au point le plus éloigné de l’origine physique du big-bang ou bien les objets plus éloignés que nous de cette origine (et donc littéralement projetés dans notre propre futur) soient également invisibles pour une raison encore à définir? J’imagine ici l’exemple d’une route, sur laquelle je suis en mesure de voir les voitures me précédant – elles matérialisent mes lieux de passage futurs – et non pas uniquement celles qui me suivent – qui matérialisent mes positions successivement passées.
Remarques subsidiaires: La « matière noire » n’est-elle pas un élément tout aussi contestable que l’éther, construite qu’elle est sur cette base commune de l’in-observabilité? Pourrait-on lui trouver un lien avec cette notion « d’objets futurs »?
Nous voyons les objets autour de nous tel que dans le passé parce que l’information met du temps à nous parvenir, mais c’est réciproque, nous ne sommes pas au « point le plus éloigné du big bang ».
La matière noire est censé avoir des conséquences observables, c’est pour ça qu’on l’invoque, justement pour expliquer des observations qu’on n’explique pas autrement.
Disons, pour prendre une image qui vaut ce qu’elle vaut, c’est comme si on voyait une lueur inexpliquée à un endroit et du coup on supposait qu’il y existe une lampe cachée derrière un mur qui explique la présence de cette lueur… La lampe n’est pas observable directement, mais ses effets le sont, c’est ce qui compte sur le plan scientifique. Maintenant s’il n’y a aucune lueur, dire qu’il y a une lampe derrière le mur n’est pas une affirmation pertinente scientifiquement (cas de l’éther).
Ensuite on peut émettre d’autres conjonctures (s’il y a vraiment une lampe derrière le mur, ça doit faire « kling » si j’envoie un caillou par exemple) et ainsi on vérifie la cohérence et la plausibilité d’une théorie donnée.
La méthode scientifique au fond ce n’est rien de plus que du bon sens de ce type appliqué à des domaines différents, il ne faut pas y voir autre chose, ni mystifier quoi que ce soit (quoi qu’a pu en dire toute une tradition post-moderne).
@quentin
Il me semble alors que l’une de ces deux affirmations soit péremptoire, ou du moins que les deux entrent en contradiction:
– « Nous ne sommes pas au point le plus éloigné du big bang. »
– L’âge de l’univers est de 13,7 milliard d’années.
L’âge supposé de l’univers résultant d’une estimation du temps de voyage de la lumière au point le plus éloigné de l’observateur, il convient alors – si on prête fois à la thèse selon laquelle l’univers répond à la topologie d’un tore – ou plutôt d’un hypertore – de poser les postulats suivants:
1/ Le point d’où provient la lumière observée se situe au centre du tore (ou disons pour simplifier du cercle).
2/ L’observateur se situe sur la circonférence du tore (du cercle).
L’âge de l’univers se résumerait ainsi à la mesure du rayon d’un cercle, pourvu que ces deux postulats soient valides, sans quoi cette l’estimation qui en résulte est invalide, non?
@quentin: 26 mars 2010 à 17:12 dit : »Nous voyons les objets autour de nous tel que dans le passé parce que l’information met du temps à nous parvenir, mais c’est réciproque, nous ne sommes pas au « point le plus éloigné du big bang ». ».
Cela veut-il dire que, par ex., l’amas de galaxies, vieille de 200 millions d’années av. J.-C., que j’observe dans mon télescope est toujours constitué, en 2010 ap-J.-C.(année de mon observation), du même nombre de galaxies, à la même distance l’une de l’autre, est toujours au même endroit du ciel, existe toujours ??
@Dissonance :
Je ne savais pas que l’univers était un tore. A ma connaissance, on ignore sa géométrie exacte.
Je ne vois pas ce qu’il y a de contradictoire entre les 2 phrases citées.
@André :
C’est quelque chose qu’on ne peut pas savoir. On peut le supposer tout au plus, compte tenu de ce qu’on sait sur les amas de galaxie : à mon avis il est vraiment peu probable que l’amas ait explosé depuis ou que les galaxies se soient dispersées (ceci dit je ne suis pas cosmologiste).
@quentin
Pour ce qui est de la contradiction que j’évoque, elle est relative à une question de géométrie tout à fait élémentaire:
Pour mesurer le rayon d’un cercle, on considère deux points: L’un est le centre du cercle, le second appartient à la circonférence du cercle. Dans notre cas, le centre représente le lieu du big bang et la mesure du rayon permet de déduire l’âge de l’univers.
Mais si l’on choisit un point à l’intérieur de la surface délimitée par le cercle – c’est à dire n’appartenant pas à sa circonférence – par définition on n’obtient pas le rayon du cercle mais un segment dont la longueur lui sera strictement inférieure. Relativement à la question de l’âge de l’univers, cela revient à dire que celui-ci serait alors sous-estimé dans de telles conditions.
Sur la question de la forme de l’univers, il existe plusieurs thèses dont une défendue par J.P. Luminet, qui lui confèrerait celle d’un espace dodécaédrique de Poincaré – assimilable à une sphère – ce qui ne remet pas en cause le raisonnement ci-dessus a priori –
D’autres thèses circulent, comme celle évoquée par Mr Roland Lehoucq dans « L’univers a-t-il une forme? » et qui mentionne effectivement l’hypothèse de la forme torique.
Lorsque Luminet a fait paraître son article dans Nature en 2003, il y avait au moins 1 personne dans son équipe (car il n’a pas publié seul) qui préférait l’hypothèse du tore au dodécaèdre.
Mais bon, un papier dans Nature, ça ne se refuse pas.
L’age de l’univers n’est pas estimé par rapport à une distance qui nous séparerait d’un hypothétique « lieu du big bang ». En fait le big bang a eu lieu il y a x milliards d’années en tous les endroits de l’univers actuel qui étaient à l’époque concentrées en un seul point, il n’y a donc pas de lieu privilégié à priori.
Par contre quand on regarde à une distance donnée, on sait que les photons ont mis x milliards d’années à nous parvenir, et donc on voit ce lieu tel qu’il était il y a x milliards d’années, non pas tel qu’il est maintenant. Cependant, quel que soit la direction vers laquelle on regarde, la vision est à peu près similaire. Il n’y a pas une « direction du big bang », donc pas de « lieu du big bang », donc peu importe l’endroit du cercle où l’on se trouve.
@quentin
Remarque préalable:
Quelle que soit la géométrie considérée (euclidienne ou pas), la définition d’une distance reste invariante: c’est la mesure entre deux points. C’est pourquoi si vous admettez la notion de distance, vous ne pouvez par conséquent pas vous soustraire à la notion de lieu. Or vous en convenez: La notion de distance est nécessaire pour calculer l’age de l’univers.
Ainsi si j’interprète correctement ce que vous m’en dites tout en conservant cette notion de lieu (parce que c’est tout le propos de la topologie) , la seule conclusion à laquelle j’aboutisse est la suivante: Le point-origine du big-bang se situe précisément au lieu de l’observation. L’observateur voit alors l’univers s’étendre « autour de lui », et le temps mesuré restant le même indépendamment de la direction choisie suppose que l’univers soit contenu dans une sphère.
Toutefois l’hypothèse d’un observateur placé précisément au point d’origine du big bang me paraît statistiquement au moins aussi improbable que celle pour moi de gagner la super-cagnotte du loto. En plaçant deux observateurs en deux lieux distincts du cosmos, il serait d’ailleurs facile d’invalider cette hypothèse: Il suffirait qu’ils obtiennent des résultats d’observation identiques.
La notion de lieu est relative, elle n’a rien d’absolu. Dans le passé tous les lieux se rapprochent en un point.
Etant donné que je ne suis pas cosmologiste mais simple amateur, je ne pense pas pouvoir vous en dire beaucoup plus.
De toute façon, on peut même supposer qu’il y ait un lieu du big bang – mettons qu’on appelle ainsi le centre d’inertie de l’univers.
Ce n’est pas parce que le big bang a eut lieu il y a x années qu’on se trouve forcément à x années-lumières de ce lieu. Et ce n’est pas parce qu’on regarde le lieu du big bang qu’on y voit le big bang. Si ce lieu se trouve à 5 milliards d’AL, on y verra des étoiles et des galaxies telles qu’elles étaient il y a 5 milliards d’années. Donc dans tous les cas je ne vois pas d’incohérence.
Je vous soumets une réflexion qui m’est apparue au cours de cette discussion:
L’astrophysique moderne cherche à résoudre des problèmes de géométrie dynamique tout en conservant des principes de géométrie statique. Ce que j’appelle géométrie statique est la géométrie classique (euclidienne ou non) dans laquelle on établit par exemple la notion de distance entre deux points existant à un même instant t.
Or justement, l’astrophysique telle qu’on la connait s’occupe d’observer des objets qu’on pourrait qualifier de virtuels – en référence au terme fort bien connu de l’optique classique, bien qu’ici la problématique ne soit pas la même – puisque ce ne sont que leurs images diffusées à travers l’espace-temps qui sont mesurées, tandis que les sources peuvent pour un certain nombre d’entre elles ne plus exister au moment de leur observation. Les mesures de distances ainsi réalisées sont effectuées à travers le temps entre des objets présents et passés, ce qui est une approche tout à fait déroutante.
La question que cela suscite chez moi étant la suivante: Les principes de la géométrie statique sont-ils encore pertinents alors qu’une composante temporelle a été introduite dans la problématique. En l’occurrence je ne doute pas que les physiciens tiennent compte de la « contraction des longueurs », notion de base dans le modèle relativiste, dans leurs savants calculs, mais je m’interroge: La prise en compte de ce paramètre-là est-elle suffisante? Est-il valide de procéder à la mesure d’une distance entre un objet qui existe et un autre qui n’existe pas (plus)?
Je vais peut être vous paraitre désobligeant, mais pour ma part je ne me permettrais pas de porter un tel jugement sur la cosmologie sans avoir le bagage mathématique nécessaire pour savoir formaliser ce jugement de manière précise, savoir vérifier si il est juste, et le cas échéant proposer une alternative.
Les astrophysiciens sont par milliers, sans doute tous très intelligents et créatifs, certainement pas tous dogmatiques ni formaté. Je suppose que beaucoup parmi eux ont du recul sur leur discipline, une vue d’ensemble et une culture qui s’étend à d’autres domaines. Donc je ne pense pas qu’un tel aspect leur aurait tous échappé.
Ce que vous dites est paradoxal: Votre description témoigne de votre conscience de la manière dont la science se construit, à savoir par apports successifs, cependant vous semblez réticent à l’idée que ce mécanisme puisse s’appliquer au thème dont nous parlons: Comme si cette théorie là avait été livrée clé en main et qu’aucun de ses aspects ne soit à reconsidérer, ce qui serait tout de même une grande première dans l’histoire des sciences. Vers la « fin de l’histoire » des sciences?
Il y a surement de nombreux aspects à reconsidérer, et je suis sûr que de nombreux astrophysiciens y travaillent en ce moment même. S’attaquer sérieusement à ces problèmes demande simplement d’y consacrer un peu plus que quelques minutes de réflexion au détour d’un forum et d’un blog, c’est un travail à plein temps, et nos réflexions sont sans doute intéressantes sur le plan philosophique, mais j’estime raisonnable de ne pas oublier d’où nous parlons, et donc de ne pas trop s’avancer.
C’est un peu comme si quelqu’un prétendait ici, sur la base d’un raisonnement abstrait, que les moteurs des fusées ne sont pas du tout adéquats parce que leurs concepteurs comprennent mal certains aspects (et que ça expliquerait les accidents au décollage).
Loin de moi l’idée d’affirmer que les moteurs de fusée sont optimaux et qu’il ne faut plus chercher à les améliorer, et je ne voudrait même pas empêcher cette personne de s’exprimer sur le sujet. Simplement mon opinion personnelle est qu’il est infiniment peu probable que ce qu’il dit soit intéressant pour ceux qui travaillent à plein temps sur les fusées. Quand bien même on pourrait accuser ceux-ci d’avoir un peu « la tête dans le guidon », je suppose qu’il y a quand même un minimum de connaissances à avoir pour prétendre apporter quelque chose de nouveau sur le sujet des moteurs de fusée. Je pense que c’est pareil pour l’astrophysique.
Ce n’est pas de l’ordre de la prescription mais de l’ordre du constat si vous préférez…
les gars ,le passé c’est du passé ,la théorie des cordes va remiser la méca quanta aux oubliettes …
Késako la » théorie des cordes »? Peut-être impossible à expliquer en deux phrases, mais sait-on jamais?
@M-branes à 11 dimensions :
La théorie des cordes ? Une physique sans expérience et une mathématique sans rigueur (Jm Souriau, vrai mathématicien lui). A quoi sert une théorie du tout en astrophysique quand elle devient une science physique sans rapport avec l’expérimentation ? A rien du tout, on a un très gros problème en science fondamentale, mais à part ça tout va bien …
si on tape dans la balle de golf à 100+100Km/h, va-e-elle vraiment à 200, et pas à 199,999 km/h ?
si on fait pareil à 150Km/s, atteint-on aussi facilement les 300 ?
ceci pour supposer qu’il peut y avoir une sorte de transition lente vers la constante entendue comme maximum.
–
l’autre idée qui m’interpelle c’est le gars qui cours après un photon ! ne voit-il pas le photon partir à la vitesse constante de façon continuelle ?
(dans les films quand ils figent le temps ils continuent bien à recevoir la lumière !)
Question tout-à-fait pertinente. La formule d’addition des vitesses en relativité restreinte est:
va+vb
————–
1 + va*vb
——-
c^2
http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A9_restreinte#Loi_de_composition_des_vitesses
La vitesse de la balle est donc très très très légèrement inférieure à 200km/h
@Paul Jorion:
Sinon, l’invariance des lois de la physique par changement de référentiel (galiléen), c’est Galilée, et non Newton.
Le grand scientifique J.P.Luminet rappelle qu’un nom est injustement oublié sur ces questions de physique fondamentale: Georges Lemaître (1894-1966).Il est à l’origine de l’idée d’un Univers en expansion, et non-statique.
C’est lui qui est à l’origine de la théorie dite du « Big Bang », alors qu’Einstein se référait toujours à un « univers statique ».
Il est l’inventeur de ce que l’on appelle aujourd’hui « le modèle standard », excusez du peu…
Son plus grand défaut, peut-être : il a été ordonné prêtre en 1923…
Tout a fait exact, on appelle le modele d’un univers en Expansion ; « le modele de friedmann-Lemaitre » il fut modélisé vers les années 1920, alors que la récession des galaxies ne fut observée par Hubble qu’en 1925.
L’abbé Lemaitre avait utilisé la relativité génerale au prix d’hypotheses sur l’isotropie de l’univers, et avait prédit la singularité du big bang, étonnant pour un esprit religieux.
M’enfin lrien explique pourquoi la vitesss de la lumière est st
Et j’ajouterai: G.Lemaître, physicien Belge, né à Charleroi, mort à Louvain…
Bonsoir à tous,
Je n’ai personellement jamais été d’accord avec cette théorie de vitesse absolue ni avec les conclusions de l’expérience de Michelson. Si il n’y a pas eu de changement dans la figure de diffraction c’est parce que la vitesse d’un photon est invariable par rapport à la source qui l’émét.
Si on considère cela, l’expérience de Michelson doit être recommencée avec une source ou un mirroir en mouvement. En faisant varier la vitesse de celle ci on verra très certainement une différence dans la figure de diffraction. L’étirement de la longueur d’onde (étoile s’éloignant en raison du big bang et théorie de l’expansion) peut s’expliquer aussi par ce postulat. Si ces étoiles s’éloignent à une vitesse v et qu’elles émettent des photons à une vitesse c, ils arrivent sur nous avec une vitesse c-v ce qui allonge la longueur d’onde. Un simple exemple, le soleil émet des photons vers la terre et aussi de sa face opposée vers la direction opposée. Ces deux photons sont émis à une vitesse c par rapport au soleil. Mais chaque photon voyage à 2c par rapport à l’autre. Un jour viendra où les scientifiques opposés aux théories d’Einstein arriveront à prouver qu’il avait tord.
Voilà, de quoi relancer le débat…
Mais oui, c’est dingue ce que vous dites, dans le bon sens du mot bien sûr, d’un côté et de l’autre, les photons voyageant en sens inverse, cela double nécessairement la vitesse de la lumière, même si celle-ci, de part et d’autre, a une vitesse inchangée…
Cela me conforte dans l’intuition d’un univers insaisissable car toujours dynamique, en mouvement. les lois scientifiques, à mon sens, subissent elles-mêmes le phénomène de la relativité, car une situation n’en est pas une autre…nous sommes dans un univers de variables où la loi s’applique dans certains cas et ne peut l’être dans d’autres. de quoi donner le tournis et inquiéter quant à une possibilité d’énoncer des lois intangibles. Mais, finalement, s’approcher d’une vérité, « vérité floue », comme il existe je crois une « mathématique floue », n’est-ce pas relativement satisfaisant pour l’esprit humain?
Le tâtonnement a du bon en ce qu’il interdit la pensée unique et autorise toutes les hypothèses… grande et magnifique diversité du monde.
Merci pour vos interventions à tous qui élèvent la pensée, et permettent de méditer…
MyName is : dans une source courante, les photons sont émis par des atomes en mouvement dans la vapeur.
On le fait aussi avec des jets
Ca ne change rien de rien
« Mais chaque photon voyage à 2c par rapport à l’autre. Un jour viendra où les scientifiques opposés aux théories d’Einstein arriveront à prouver qu’il avait tord. » : alors là, vous pourrez attendre longtemps ! D’autant plus que « les théories d’Einstein » ne sont pas seulement de son fait, mais aussi celui d’autres chercheurs, dont son ex-épouse, comme le racontent les commentaires précédents. De plus, l’élégante démonstration des équations de Lorentz par Einstein dans son livre de vulgarisation, une démonstration extrêmement courte, repose sur 2 photons émis en sens inverse sur le même axe, donc qui s’éloignent l’un de l’autre à la vitesse 2c. A ma connaissance personne ne le conteste, et cela ne contredit pas la théorie.
@bric à brac baroque
Non les lois scientifiques, jusqu’à présent, ne subissent pas le « phénomène de la relativité ». Elles ne s’appliquent pas « dans certains cas mais pas dans d’autres » mais, jusqu’à présent toujours, « dans tous les cas », et sur des millions d’expérience. Elles sont donc au contraire étonnamment robustes. Je ne saurais vous dire pourquoi, mais il se trouve que c’est ainsi que sont les choses.
On peut parler de « vérité flou » seulement dans la mesure où ces lois (ou plutôt leurs traductions empirique) sont fondamentalement probabilistes, mais c’est tout.
@ Quentin
Merci pour ces précisions…j’allais un peu vite en besogne, en fait il était plus juste peut-être de dire que tant qu’une loi n’a pas été prouvée mais n’est que probable, elle peut encore évoluer, je suppose, se compléter, voire s’inverser? En tout cas se discuter…
Oui je pense qu’on peut dire ça, et puis il y a beaucoup de phénomènes qu’on n’explique pas ou qu’on comprends assez mal. Si les lois scientifiques ne sont pas relatives, ça ne veut pas dire pour autant qu’elles sont complètes…