CERA Astronomie et Environnement

Saturne Inscrit le : 25 Oct 2004 Messages : 307

Bonjour

Dans cette rubrique nous essayerons de répondre à la question suivante:
Que se passerait-il si la vitesse de la lumière était nulle ou infinie ?

scratch

Saturne Inscrit le : 25 Oct 2004 Messages : 307

La question d’un monde avec une vitesse de la lumière différente de la notre a déjà été posée par le physicien George Gamow dans son célèbre Roman les aventures de M Tompkins.

Ici, la réponse sera plus délicate car seul deux cas extrêmes ont été choisis, soit une vitesse de la lumière nulle soit une vitesse de la lumière infinie.
Tout d’abord vitesse de la lumière nulle, on peut je pense sans se tromper dire que le monde serait totalement noire, tout objet serait un trou noir, en effet il faudrait un temps infini pour que la lumière parvienne à nos yeux. Mais la vitesse de la lumière n’est pas seulement la vitesse de la lumière, elle est également la vitesse maximale de toute interaction dans la nature.
Dans ce cas plus d’interaction faible, forte, éléctromagnetique ou gravitationnelle.
Il ne peut plus avoir de cohésion entre les corps, donc pas de neutrons, pas de protons, pas d’êtres humains, pas de Terre, pas de système solaire, pas de galaxies et peut-être d’Univers.
Imaginons un constituant ultime de la matière (si ça existe) quelconque (qui ne doit pas sa cohésion à des interactions). Imaginons que nous voulons accélérer ce corps ( ce que nous ne pouvons pas faire en raison de ce qui a été dit précédemment), nous ne pouvons pas en raison du fait que sa masse est infinie. (à cause de la relativité restreinte : en effet m=mo/sqrt(1-(v²/c²)) avec la vitesse de la lumière c=0, la vitesse du corps v=0 et m0 est la masse du corps au repos. On a donc une forme indéterminée (c²/v²)=0/0, mais en bon cosmologiste et en mauvais mathématicien, on va poser que c²/v²=0/0=1, dans ce cas on se retrouve avec une masse du corps infinie malgré que l’on est au repos) Pour le photon (ou le graviton) qui est de masse au repos nulle on se retrouve avec m = 0/0, encore une forme indéterminée, la relativité restreinte devient ici inopérante.
La masse au repos de tout corps massif étant infinie dans tout l’Univers, cet univers doit être infiniment courbé, mais un univers infiniment courbé ne peut pas commencer son expansion (à moins d’une constante cosmologique elle aussi infinie, mais on se retrouve encore une fois avec une forme indéterminée), un tel Univers ne peut exister (et de toute façon s’il existait, il serait inintéressant). Les rayons lumineux (qui ici n’existent pas) seraient infiniment déviés par la présence d’un corps massif (qui ne peuvent exister non plus). Le temps ne s’écoulerait pas
En fait en prenant les relations de la relativité restreinte, on trouve pour tous les calculs des formes indéterminées que se soit pour la masse, l’énergie, la quantité de mouvement. On ne peut dire grand-chose sur cet univers, on trouve que des quantités infiniment grandes ou petites.
Ici le temps de planck serait infini, ainsi que la longueur de Planck, et une masse de planck nulle. La plus petite longueur et le plus petit temps concevable seraient infinis.

Maintenant une vitesse de la lumière infinie, ici, c’est plus compliqué, premièrement les transformations de Lorentz de la relativité restreinte se réduisent en transformations de Galilée. Tous les événements de l’univers ont lieu simultanément. Problème, le cadre théorique que l’on utilise habituellement, c'est-à-dire relativité générale et restreinte suppose une vitesse de la lumière finie ce qui n’est pas le cas.
Si on suppose que les lois de la gravitation restent valables alors les trous noirs ne peuvent pas exister.
Lplanck=0
Tplanck=0
M planck=infini
La plus petite masse concevable serait infinie

En fait, en toute rigueur, il est impossible de répondre à cette question car le cadre théorique utilisé habituellement devient inutilisable en raison des infinis dans les équations. Il me semble en plus que certains points de mon développement sont contradictoires.
En gros mon développement à peu d’intérêt, il serait peut être plus intéressant d’étudier un cas avec une vitesse de la lumière non nulle et non infinie car les théories usuelles resteraient valables.

@+ yeux

Invité

J'avais développé le même raisonnement et je voulais juste comparer si nos opinions convergeaient.

En effet, nous trouvons pareil, si on utilise les équations de la physique quantique et celles de la relativité.

Pour résumer, selon moi, un univers ayant une célérité nulle implique l'impossibilité de mouvement et l'inexistence physique de la matière.Mathématiquement, nous pourrions désigner un tel univers par l'expression "ensemble vide", plutôt que d'y attribuer des grandeurs physiques (mêmes nulles) qui ne peuvent être qu'impossibles puisque la matière ni l'espace ni le temps n'existe pas.

Pour un univers à célérité infinie, il n'y a plus d'effets relativistes, les vitesses s'additionnent comme dans un espace que Sir Isaac Newton avait imaginé avec des repères galiléens.

Bref, des univers extrêmes dans lesquels le concept de quantification n'a aucun sens : ce seraient des univers purement quantiques ou purement relativistes, et donc respectivement caractérisés par un hasard absolu
ou par un déterminisme absolu.Or ils ne peuvent pas exister.

Pour attribuer une existence physique à tout objet, la quantification et la finitude des grandeurs physiques sont essentielles.

Les concepts du zéro et de l'infini en physique sont-ils des phantasmes ?

Very Happy

Cordialement.

Stavisky.

C'est dingue, non!
Il est vrai que les théoriciens doivent tout explorer.
Parmi les suppositions, il existe peut-être des réalités.
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La Joconde détournée?

Saturne Inscrit le : 25 Oct 2004 Messages : 307

Bonjour,

Je viens de m'apercevoir que j'ai dit une grosse betise un peu plus haut:
"Tous les événements de l’univers ont lieu simultanément.", ce qui ne veux absolument rien dire !
Je voulais simpliment dire qu'un évenement qui a lieu à un endroit dans l'Univers sera vu instantanement et simultanément partout dans l'Univers dans le cas d'une vitesse de la lumière infinie.

A bientôt pour correction de mes autres erreurs (si j'en trouve encore).

@+ Wink

Mercure Inscrit le : 10 Mar 2005 Messages : 5

Je sais que c'est une question stupide yeux

mais bon: pourquoi cette appellation de masse au repos pour m0?

Invité

Pourquoi y a t-il une masse au repos ?
La masse au repos est celle d'une particule dont le mouvement relatif par rapport à un référentiel est de vitesse nulle.

Dans le domaine de la mécanique de Newton, les vitesses relatives s'ajoutent ou se retranchent.Et le concept d'espace et de temps sont des absolus, c'est-à-dire invariants.
Par exemple, si on a deux voitures qui ont chacune une vitesse de 100 km/h par rapport au sol, et si elles se croisent, alors leur vitesse relative l'une par rapport à l'autre sera de 200 km/h.

Cependant, depuis la théorie de la relativité d'Einstein (laquelle on fêtera le centenaire cette année), on sait que l'espace et le temps ne sont pas absolus, et qu'il existe une vitesse limite qui est la célérité de la lumière.La masse non plus n'est pas absolue, elle est relative.La masse d'une particule en mouvement augmente avec la vitesse de celle-ci.
Par exemple, si on a deux particules qui se croisent et dont chacune d'elles ont une vitesse proche de la célérité de la lumière, alors les vitesses ne s'additionnent pas.Elles obéissent à la formule de Lorentz : Vr = (V1 + V2) / (1 + (V1*V2/C²))

avec Vr = vitesse relative entre les particules
avec V1 et V2 les vitesses respectives de chacune des particules
avec C = célérité de la lumière

On s'aperçoit que deux objets fonçant chacun à la vitesse de la lumière, et qui se croisent, n'additionneront pas relativement leur vitesse pour dépasser la célérité.

Si V1 = V2 = C, alors Vr = 2*C / (1 + (C²/C²)) = C.

La masse en fonction de la vitesse est calculable :

m = m0 / racine(1 - (v/c)²)

avec m = masse résultante ;
avec m0 = masse au repos ;
avec v = vitesse de la particule ;
avec c = vitesse de la lumière dans le vide.

De même, plus la vitesse d'une masse sera grande, plus le temps mesuré en cette masse paraîtra s'écouler au ralenti.
Aussi, lorsque la vitesse croît, la longueur est contractée dans la direction du mouvement.

J'espère avoir éclairé tout le monde avec ce petit cours de physique.
Cordialement.

Mercure Inscrit le : 10 Mar 2005 Messages : 5

Merci beaucoup mais je voudrais savoir quelle est la valeur de m0

Invité

La masse m0, volontiers, mais la masse de quoi ? De quelle particule ?

Mercure Inscrit le : 10 Mar 2005 Messages : 5

m0 (masse au repos) est une constante caractéristique du corps

Invité

La masse au repos est une constante d'un corps quelconque, tout dépend de quoi il s'agit : proton, neutron, électron, atome, molécule, astéroïde, fusée.Les valeurs sont propres à chacun de ces exemples.

Mercure Inscrit le : 10 Mar 2005 Messages : 5

la masse au repos d'un corps humain par exemple le mien

Saturne Inscrit le : 25 Oct 2004 Messages : 307

Salut

Si quand tu te peses sur une balance, ta masse est de 60 kg alors ta masse au repos est de 60 kg.

Pour bien conprendre cette notion de masse au repos, on va prendre un exemple.
Imagines que tu es dans un train qui va à une vitesse proche de la vitesse de la lumière (je sais ça n'existe pas). Tu mesures ta masse dans le train sur une balance, tu t'apperçois que ta masse est toujours de 60 kg.
Maintenant, une vache regarde passer le train, si elle avait un moyen de mesurer ta masse elle verrait que taest masse gigantesque.

Pourquoi?
Par ce que ta vitesse par rapport au train et à la balance est nulle.
Par ce que ta vitesse par rapport à la vache est proche de celle de la lumière. (Voir formule de Stav)

En realité la masse au repos et la masse relativiste sont des concepts totalement inutiles dans la vie quotidienne car les vitesses des corps les uns par rapport aux autres sont faibles devant la vitesse de la lumière, on parle alors simplement de masse.

Attention en physique une vitesse n'a de sens que par rapport à quelque chose.

@+
Wink

Soleil Inscrit le : 17 Oct 2004 Messages : 21536

Salut

J'ai vérouillé ce sujet http://cera-astronomie.forumactif.com/viewtopic.forum?t=739&sid=2bafec1e61b8e3f30a0210bb558fc4a1
étant donné qu'il y avait 2 sujet sur le même théme Smile

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Astronomiquement Votre, Clavius

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Neptune Age : 19 Inscrit le : 08 Déc 2005 Messages : 401

Merci Stavyski pour toutes ces explications ma foi fort claires... Smile

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Jules Renard