La Théorie de Relativité Restreinte d’Einstein — Science étonnante #45
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La Théorie de Relativité Restreinte d’Einstein — Science étonnante #45


Est-ce que vous avez déjà eu cette sensation étrange quand vous êtes dans un train à la gare que le train d’à côté se met à bouger mais qu’en fait vous ne savez pas vraiment si c’est ce train ou le vôtre qui vient de démarrer ? Si vous avez déjà ressenti ça vous avez tout ce qu’il faut pour comprendre la théorie de la relativité restreinte la théorie de la relativité vous le savez on l’associe principalement à Einstein mais il faut savoir que le principe de relativité est en fait beaucoup plus ancien et que plusieurs des idées importantes date de l’époque de Galilée dans la première moitié du XVIIe siècle en exagérant un peu on pourrait dire qu’Einstein s’est contenté de reprendre les idées de Galilée et de faire une petite modification dans une formule mais une modification qui sera lourde de conséquences pour bien comprendre tout ça on va donc commencer par la théorie de la relativité galiléenne or du temps de galilée il n’y avait pas de train pour ressentir cette sensation bizarre dont j’ai parlé au début mais on imaginait à peu près la même chose avec des bateaux supposez que vous ayez un grand mât d’une certaine hauteur planté sur la plage et que vous lanciez une pierre du sommet de ce mât en connaissant l’angle et la vitesse et là la pierre va retomber au sol au bout d’un certain temps et à une certaine distance de la base du mât ok bon maintenant imaginons que vous fassiez exactement la même expérience sur un bateau qui navigue sur une mer calme en ligne droite et à vitesse constante et bien si vous lancez la pierre du sommet du mât de la même manière que sur la plage le résultat sera exactement le même c’est à dire que la pierre va toucher le pont du bateau à la même distance de la base du mât et avec le même temps de chute quand on s’amuse à lancer des objets qu’on le fasse sur la plage ou bien sur un bateau qui se déplace en ligne droite à vitesse constante le résultat est le même et galilée nous propose de pousser le bouchon plus loin en imaginant tout un tas d’autres expériences supposez que vous soyez enfermé dans un laboratoire sans fenêtre avec à votre disposition des billes des ressorts des liquides des aimants des projectiles des élastiques tout ce que vous voulez vous pouvez bien concevoir n’importe quelle expérience que votre laboratoire soit situé sur la plage ou à l’intérieur d’un bateau qui se déplace à vitesse constante vous aurez exactement les mêmes résultats et donc si on vous a enfermé dans un laboratoire de ce genre vous n’avez aucun moyen de déterminer si vous êtes en mouvement sur le bateau ou bien immobile sur la plage et c’est exactement pour la même raison que vous avez cette sensation bizarre dans le train s’il avance sans accélération et sans à-coups aucun moyen de ressentir s’il bouge vraiment ou bien s’il est immobile il ya une formule attribuée à lille et qui résume bien ça le mouvement et comme rien c’est à dire que du point de vue de la physique il n’y a aucune différence entre le fait d’être immobile et le fait d’avancer en ligne droite à vitesse constante ce qu’on appelle en mouvement rectiligne uniforme et s’il n’ya aucune différence c’est qu’en fait ces notions n’ont pas de sens absolu et c’est là la première clé la vitesse n’est que relative on parle toujours de vitesse par rapport à quelque chose pareil quand je dis immobile un on doit toujours précises et immobile par rapport à quoi et on peut pas dire d’un objet qui serait immobile dans l’absolu alors ça nous paraît contre-intuitif 1 parce qu’on vit sur terre et qu’on a en permanence le sol sous nos pieds donc on a l’impression que si moi je suis sur la plage et vous dans le bateau bah je suis quand même un peu plus immobile que vous mais en fait non pas du tout d’ailleurs vous savez certainement que même avachi dans votre canapé vous n’êtes pas du tout immobile 1 par exemple vous déplacez à cent mille kilomètres heure par rapport au soleil Pour bien comprendre que les vitesses donc un sens relatif reprenons l’expérience des bateaux mais cette fois avec des vaisseaux spatiaux imaginez un coin de l’espace vide loin de tout de galaxies et deux vaisseaux en mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre avec dans chaque vaisseau le même laboratoire quelles que soient les expériences que l’on fasse les résultats seront les mêmes dans les deux vaisseaux et donc on n’a aucun moyen objectif de faire une distinction entre les deux le capitaine du vaisseau ainsi regarde par le hublot aura l’impression d’être immobile excellent vaisseau 2 qui vient vers lui mais le capitaine du vaisseau 2 aura exactement la sensation inverse est en fait y en a pas un qui a plus raison que l’autre 1 il n’y a aucun moyen de décider que l’un serait plus en mouvement ou plus immobile que l’autre pour bien comprendre à quel point cette idée peut paraître contre intuitive on va prendre quelque chose que l’on entend souvent au sujet de la relativité restreinte dont on va parler tout à l’heure on lit parfois des affirmations du genre quand on va à une vitesse proche de celle de la lumière on vieillit moins mais non juste dit comme ça ça peut pas être vrai la notion de vitesse elle est relative pas absolue donc dire aller à une vitesse proche de celle de la lumière tout court ça n’a pas de sens là moi en ce moment si vous voulez je vais à 280 mille kilomètres par seconde si un vaisseau passe près de moi à cette vitesse-là de son point de vue à lui il est immobile et je me déplace à cette vitesse le mouvement et comme rien il faut vraiment abandonné cette idée que la vitesse serait absolu sur la vraie jouable mais c’est vraiment important parce que ça n’est que le début ok donc à ce stade résumons ce que nous dit galilée et qui forment donc le principe de relativité galiléennes si vous avez deux laboratoires qui se déplace en mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre qu’il s’agisse de train de bateaux ou de vaisseaux spatiaux les résultats des expériences seront toujours les mêmes et donc il n’existe aucun moyen de les distinguer et de définir que l’un serait plus immobiles ou plus en mouvement que l’autre un point tout de même avant d’avancer l’idée que les mouvements soit en ligne droite et à vitesse constante est vraiment essentiel si on commence à mettre des accélérations des virages des rotations et bien ça ne marche plus par exemple si vous avez un bateau qui fait des ronds serré dans l’eau même dans votre laboratoire sans fenêtre vous pouvez le distinguer de celui de la plage posez une bille sur le sol elle restera immobile sur la plage mais elle sera mise en mouvement par la force centrifuge dans le bateau donc il existe un moyen absolue de distinguer ce bateau j’espère qu’à ce stade de la vidéo ces concepts vous parle et on va continuer encore un petit peu avec galilée parce qu’une fois qu’on l’aura bien approfondie vous allez voir einstein ce sera dur à tous mais pour ça je vais devoir introduire un peu de formalisme et quelques gros mots dont j’ai évité de parler jusqu’ici comme par exemple l’idée de référentiels La première chose à noter c’est que pour parler de ce qui se passe dans nos expériences on a besoin de l’espace et du temps et on va même tout de suite les combiner pour former l’espace-temps ce qu’on va appeler un événement c’est un point de l’espace temps c’est à dire quelque chose qui se passe un endroit précis de l’espace à un instant précis un événement ça peut être par exemple l’impact de la bille sur le pont du bateau où la collision entre deux objets ou une explosion et c’est tout ce qui se produit en un point précis de l’espace-temps est un événement un truc important quand on fait des expériences ou des calculs c’est de pouvoir mettre des coordonnées aux événements c’est à dire qu’on veut pouvoir à leur attribuer avec des chiffres une position précise dans l’espace et un instant précis dans le temps on veut pouvoir dire la bille a touché le sol à tel endroit et à tel moment les coordonnées d’un événement ça prend généralement une forme x y z pour l’espace était pour le temps est donc un référentiel c’est simplement quelque chose qui permet d’attribuer des coordonnées aux événements dans l’espace et dans le temps alors généralement on prétendre ça avec des grilles par exemple si je trace une grille sur la plage avec une échelle de longueur ça permet de dire exactement où est tombé mabille mais une grille ça suffit pas il faut aussi une horloge qui permettent de dire à quel moment s’est produit l’impact en fait idéalement un référentiel ce serait une sorte de grille géante en 3d avec des horloges en chaque point de la grille et qui permettent dès qu’un événement a lieu quelque part de lui attribuer des coordonnées des espaces et de temps alors voyez bien que cette idée c’est une vue de l’esprit en pratique on se trimballe pas avec des griffes géantes sur lequel serait fixé des milliers d’horloge mais l’important pour avoir un référentiel c’est d’avoir une procédure qui permette de faire tout comme dans mon exemple du bateau le type sur la plage à son référentiel et celui sur le bateau a le sien et ils sont différents si je prends un événement donné par exemple l’explosion d’une fusée de feu d’artifice on pourrait attribuer à cet événement certaines coordonnées dans le référentiel de la plage et d’autres coordonnées dans le référentiel du bateau évidemment ce qui fait toute la subtilité de la faire c’est qu’un référentiel peu bougé par rapport à un autre ici le point de coordonnées spatiales 000 du bateau par exemple la base du mas ne va pas toujours être présentées par les mêmes coordonnées dans le référentiel de la plage puisque vue de la plage il bouge au cours du temps bon maintenant qu’on est armé de cette notion de référentiels reprenons ce que nous dit galilée il nous dit que si je fais la même expérience sur le bateau et sur la plage je vais avoir le même résultat mais ça veut dire quoi exactement l’âme l’expérience et le même résultat eh bien ça veut dire les mêmes chiffres pris chacun dans son référentiel par exemple je lance la vie avec un angle de 30 degrés à deux mètres par seconde d’une hauteur de 10 mètres tous à mesurer dans le référentiel de la plage et pour reproduire l’expérience dans le bateau je mets dans son référentiel et j’utilise les mêmes valeurs une hauteur de dix mètres 30 degrés et une vitesse de 2 mètres par seconde dans le référentiel du bateau et quand je dis que le résultat sera le même c’est que si la première bille tombe à deux mètres de la base du mât dans le référentiel de la plage et bien la seconde tombera de mettre dans le référentiel du bateau et grâce à cette idée on peut donner un sens un petit peu plus générale à la relativité selon galilée si les résultats des expériences sont les mêmes c’est à dire que les lois de la physique sont les mêmes dans les deux référentiels les lois de la physique ah oui généralement quand on fait la physique on utilise des équations idéalement une équation nous permet de prédire le résultat d’une expérience on peut représenter ça comme une petite machine on lui donne en entrée les conditions de l’expérience telle position telle vitesse etc elle nous fuit en sortie le résultat par exemple la bille est tombé à tel endroit ce qu’implique le principe de relativité c’est que les lois de la physique les équations a utilisé pour prédire les résultats d’expériences doivent être les mêmes dans deux référentiels en mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre si vous êtes sur la plage et que vous avez trouvé les bonnes équation pour prédire le mouvement de la bille bas vous pouvez les filets à votre pote qui est sur le bateau il pourra les utiliser et ça va fonctionner c’est une manière de formuler le principe de relativité qui peut vous paraître un petit peu abstraite mais on va voir qu’elle joue un rôle important ok donc je vous expliquais qu’on pouvait utiliser plusieurs référentiels que chacun pouvait faire ses petites expériences dans son coin et pour l’instant ce sont un peu comme deux mondes qui s’ignorent mais si quelqu’un s’amuse à lancer une bille depuis le mât du bateau qu’est ce qui nous empêche d’analyser cette expérience depuis la plage concrètement le fait que l’habit touche le pont du bateau est un événement pour donner les coordonnées dans le référentiel du bateau et on peut se demander quels sont les coordonnées de ce même événement dans le référentiel de la plage de manière plus générale si je connais les coordonnées x y z t d’un événement dans un référentiel comment je peux les calculs et dans un autre référentiel bon pour commencer il ya un cas simple c’est quand les deux référentiels sont fixes l’un par rapport à l’autre par exemple je peux choisir un certain référentiel sur la plage et vous vous décidez d’en prendre un autre qui est simplement décalée pour passer des coordonnées d’un événement du premier référentiel vers le deuxième il puis d’ajouter le décalage rien de très compliqué on dit qu’on applique une translation autre possibilité on est tous les deux sur la plage mais mon référentiel est simplement tourné par rapport aux autres il faut faire un peu de géométrie mais là non plus pas de grosses difficultés si on a un même événement on passe sans problème de ses coordonnées dans le premier référentiel assez coordonnés dans le deuxième on dit qu’on applique une rotation voyons maintenant le cas le plus intéressant celui de deux référentiels en mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre imaginons qu’on soit au même point de la plage à la star 0 mais que je me mette à avancer en ligne droite à 10 ans 2 m par seconde si un événement surgi à trois mètres devant vous au bout de cinq secondes et bien moi entre temps j’aurais parcouru 10 mètres et donc dans mon référentiel à moi il sera sept mètres derrière moi allez on peut même mettre tout ça en formule si un référentiel se déplace à vitesse eu par rapport à un autre on passe de la coordonnées x dans le premier référentiel à la coordonnée exprime dans le second référentiel avec la formule exprime égale x – ufg-lfp wattez c’est à dire qu on retranche la distance parcourue pendant le tenter si les formules vous soula retenez juste qu’il existe un moyen de passer des coordonnées d’un référentiel dans un autre qui n’est pas très compliqué et qu’on appelle ça la transformation de galilée il ya quand même un truc que j’ai légèrement passés sous silence pour l’instant c’est la question du temps je vous ai expliqué comment passer des coordonnées des espaces d’un référentiel vers un autre mais le temps c’est aussi une des quatre coordonnées d’un événement et bien c’est simple le temps dans deux référentiels et toujours le même par exemple sur la plage et sur le bateau des primes et galt est en fait la seule chose qu’on s’autorise c’est un décalage c’est à dire que chacun peut prendre l’origine du temps où ça lui chante c’est un peu comme avec les calendriers vous savez chacun peut choisir lens 0 où ça lui fait plaisir mais à la fin on utilise tous la même année comme mesure de durer bref au final j’ai un moyen de changer de référentiel c’est à dire j’ai une opération mathématique qui me permet de calculer les coordonnées des espaces temps d’un événement dans un référentiel si je les connais dans un autre et bien maintenant explorons les conséquences de cette transformation de gallica Si je suis dans le bateau et que je marche à deux mètres par seconde sur le pont au bout d’une seconde je serais passée à la position exprime égal 2 m ok imaginons maintenant que le bateau se déplace à dix mètres par seconde par rapport à la plage et regardons ce même déplacement vue de la plage je dois faire un changement de référentiel je considère les deux événements je démarre et je m’arrête g leurs coordonnées dans le référentiel du bateau et je calcule leurs coordonnées dans le référentiel de la plage en appliquant la transformation galilée alors ici c’est facile au bout d’une seconde belge aurait parcouru dans le référentiel de la plage non pas deux mètres mais 12 m tout ça est parfaitement naturel si j’avance à deux mètres par seconde sur le pont du bateau et que le bateau se déplace à dix mètres par seconde la vue de la plage je me déplace à 12 mètres par seconde c’est à dire que les vitesses s’ajoute alors ça vous paraît peut-être complètement naturel mais notez que pour bien faire ce raisonnement on a dû passer des coordonnées dans le référentiel du bateau aux coordonnées dans le référentiel de la plage et donc utiliser la transformation de galilée le fait que les vitesses s’ajoute ce qu’on appelle la loi de composition des vitesses ça se déduit donc de la transformation galilée voyons maintenant d’autres conséquences de cette transformation même si vous avez peut-être les trouvais un peu évidente imaginons que je sois sur la plage avec un bâton qui mesure 1 m c’est à dire que ces extrémités a et b ont dans le référentiel de la plage des coordonnées qui sont séparés d’un mètre je peux aussi calculer les coordonnées de ces deux points dans le référentiel du bateau alors pour ça je change de référentiels grâce à la transformation de galilée et je trouve des coordonnées qui sont évidemment différentes 1 et qui en plus change au cours du temps par contre si je calcule les cas entre ces deux coordonné c’est à dire la longueur du bâton vu depuis le référentiel du bateau c’est toujours la même un m la longueur du bâton est la même quand on la mesure dans les deux référentiels et plus généralement c’est pas seulement vrai de la longueur d’un objet physique mais même la distance qui sépare deux événements est un truc absolue par relatif ça dépend pas du référentiel alors ça vous paraît peut-être normal mais d’un autre côté on a vu que les vitesses sont relatives pas absolue donc c’est assez rassurant de se dire que les distances elles le sont et puis notez quand même que pour arriver à ce résultat on a dû passer par la transformation galilée on a un terme technique pour ce genre de choses on dit que les distances sont des invariants elles sont laissées inchangées par application d’une transformation de galles et autres invariants vous l’avez peut être deviné ce sont les durées si je mesure la durée écoulée entre deux événements par exemple de coups frappés sur un tambour peut la mesurer dans n’importe quel référentiel je trouverais la même chose une conséquence du fait que les durées sont un invariant c’est qu’on peut avoir une notion de simultanéité si deux événements sont simultanés dans un référentiel c’est à dire qu’ils sont séparés par un intervalle de temps qui est zéro et bien cette séparation sera toujours zéro dans n’importe quel référentiel et donc les deux événements sont simultanés dans tous les référentiels donc les distances sont à variantes et les durées sont invariante souvent on combine ces deux constatations pour dire que dans la physique de galilée l’espace et le temps sont absolus et une fois de plus tout ça vous paraît peut-être complètement naturel et intuitif mais retenez que d’un point de vue technique pour y arriver on a dû passer par la transformation galilée allez encore un dernier petit point essentiel et on en aura terminé avec galilée je vous ai dit tout à l’heure que le fait que les résultats d’expériences soient les mêmes dans deux référentiels en mouvement rectiligne mini forme l’un par rapport à l’autre trahissait le fait que les lois de la physique devait être les mêmes je vous rappelle un d’un point de vue pratique ça veut dire que si vous avez des équations qui vous permettent de calculer ce qui se passe dans une expérience vous pouvez utiliser les mêmes équations dans un autre référentiel dans lequel vous auriez fait la même expérience très bien mais pour l’instant j’ai absolument rien dit sur ce qu’étaient ces équations qui permettent de calculer les phénomènes et ben le principe de relativité ne nous le dit pas mais il ya une idée absolument fondamental à comprendre c’est que le principe de relativité limite fortement les possibilités à cause de lui les équations ne peuvent pas être n’importe quoi à prendre un exemple vous avez sans doute qu’une des lois qui régit le mouvement des objets c’est la fameuse loi de newton f égal m à c’est à dire que la masse fois l’accélération est égale à la force ou à la somme des forces qui s’applique cette loi elle a été proposée par newton donc mais seulement une cinquantaine d’années après le principe de relativité de galilée imaginons qu’à l’époque newton et eu un copain on va l’appeler neuton qui lui voulait proposer une autre loi f égal mv c’est à dire que la somme des forces est égale à la masse fois la vitesse n’ont normalement pour savoir lequel des deux a raison entre newtown et ne t’ont bas ont fait des expériences et on regarde laquelle des deux lois marche le mieux sauf que là on peut disqualifier la proposition ne donc sans faire la moindre expérience grâce au principe de relativité ce principe nous dit que les lois doivent être les mêmes dans deux référentiels qui sont en mouvement rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre alors reprenons notre place et notre bateau qui avance à disons 10 mètres par seconde quelqu’un sur le pont du bateau fait une expérience avec une bille mesure sa vitesse horizontale par exemple 5 mètres par seconde et appliquent f égalem vais donc f égale m x 5 mai pour celui qui est sur la plage à cause de la composition des vitesses la vitesse de l’habiller de 15 mètres par seconde donc si le principe de relativité est vrai il doit appliquer la même loi est fait ghalem v et lui va donc écrire f égale m x 15 et là on a un problème la somme des forces peut évidemment pas être égal à l’un et à l’autre donc sans faire la moindre expérience rien qu’en la regardant on peut savoir que la loi de notes on ne peut pas marcher parce qu’elle n’est pas compatible avec la transformation galilée bon je vous laisse vous convaincre que la loi de newton est fait galéma elle elle est compatible parce que l’accélération sera bien la même dans les deux référentiels attention ça nous dit pas que la loi de newton et forcément la bonne ça nous dit juste que celle de notes on a les fosses à coup sûr le principe de relativité impose des restrictions forte sur les lois physiques possibles il nous dit pas lesquels sont les bonnes mais il permet de faire un bon tri préliminaire est d’ailleurs cette idée de restreindre les lois physiques possibles à partir de considérations qui sont en fait des considérations de symétrie elle est vraiment essentiel parce que c’est sur elles que se font toute la physique théorique moderne qu’on parle de relativité restreinte de relativité générale ou même de théorie quantique des champs bon donc avant d’attaquer la relativité restreinte un dernier résumé de la situation le principe de relativité galiléennes nous dit que dans des référentiels en mouvement rectiligne uniforme les uns par rapport aux autres les résultats des expériences sont les mêmes les lois de la physique sont les mêmes qu’on change de référentiels en utilisant les transformations gars l’idée que la notion de vitesse est relative que les vitesses se compose ans ajoutant simplement que les distances et les durées sont des invariants que la simultanéité existe de façon absolue et que la loi de newton est fait galéma fait partie des lois compatible bien après tout ces préliminaires essentiel on va pouvoir rentrer dans le vif du sujet Depuis la fin du xviie siècle et jusqu’au début du 20e le couple galilée newton a fonctionné parfaitement et j’espère que vous avez bien maintenant en tête la distinction entre les deux galilée c’est pour le principe de relativité et newton c’est pour la loi est fait galéma qui se trouve être compatible avec la transformation de galilée alors quand je dis que ça a fonctionné parfaitement c’est que par exemple on a pu utiliser ces équations pour prédire le mouvement des planètes où la trajectoire des boulets de canon mais à la fin du 19e siècle il ya une idée qui a commencé à émerger et qui collait pas avec ce tableau c’est l’idée que la vitesse de la lumière serait la même dans tous les référentiels alors pour bien comprendre ce que ça veut dire on va prendre un exemple classique et puis allez on va revenir au train imaginons que je sois dans un tgv qui avance à 100 mètres par seconde et que vous soyez une vache qui regardent le train passer si je lance une balle à dix mètres par seconde devant moi et bien pour vous là bas lire à 110 mètres par seconde sans plus 10 c’est la proposition des vitesses mais avec la lumière et bien ça ne marche plus si je tire un rayon lumineux disons avec un laser ce rayon gras pour moi qui suis dans le train à la vitesse de la lumière environ 300 mille kilomètres par seconde soit 300 millions de mètres par seconde on a envie de penser que pour vous ce rayon devrait aller à 300 millions + 100 mètres par seconde en ajoutant les vitesses et bien non pour vous il ira aussi à 300 millions de m par seconde ça paraît bizarre non eh bien ça l’est encore plus si on commence à imaginer que le train errait à dison 200 mille kilomètres par seconde et bien même s’il travaille à 200 mille kilomètres par seconde est que le rayon laser va trois cent mille kilomètres par seconde vu du sol le rayon ira toujours à 300 mille kilomètres par seconde pas 500 milles la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels alors je vous affirme que ça comme si on avait vraiment fait l’expérience avec un train allant à 200 mille kilomètres par seconde évidemment ça n’est pas le cas vous avez le droit de douter de ce que je vous raconte ce qui a convaincu les physiciens de ça à l’époque c’est principalement deux choses un résultat d’expériences et une considération plus théorique l’expérience c’est celle de michael sohn et morlaix je vais pas là détaillé mais son but était de détecter des variations de la vitesse de la lumière suivant l’orientation de la direction la lumière par rapport aux mouvements de la terre si mikkelsen et morlaix avait détecté des changements ça aurait pu prouver l’existence d’un référentiel absolue dans lequel se serait déplacé la lumière qu’on appelait les terres sauf que l’expérience n’a rien trouvé pas de variation de vitesse pas des terres elle a donc confirmé l’idée que la vitesse de la lumière est bien la même dans tous les référentiels l’autre raison de croire fermement cette idée bizarre venait d’une théorie les équations de l’électromagnétisme de james maxwell à la fin du 19e siècle maxwell avait réussi le tour de force qui consiste à unifier l’électricité le magnétisme et la lumière grâce à une série d’équations qui porte maintenant son nom alors rassurez vous je vais pas détailler tous que ces symboles barbares signifie le seul truc important à savoir c’est que ces équations implique aussi que la vitesse de la lumière soit la même dans tous les référentiels bref au début du 20e siècle on avait un souci d’un côté le principe de relativité et la transformation galilée qui nous disent que les vitesses sont toujours relative et se compose en s’additionnant et de l’autre les équations de maxwell et l’expérience de mikkelsen et morlaix qui nous disent que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels alors comment on s’en sort et bien l’idée clé d’einstein c’est de conserver le principe de relativité mais de remplacer la transformation de galilée on garde la notion que dans deux référentiels en mouvement rectiligne uniforme les résultats d’expériences sont les mêmes les lois de la physique sont les mêmes et donc on peut parler distinguer mais on change la formule qui permet de transformer les coordonnées d’un événement d’un référentiel à un autre et on la remplace par celle ci on appelle ça la transformation de lawrence et dans cette formule c’est désigne la vitesse de la lumière alors là vous demandez peut-être d’où sort cette formule habitable et ce qui a bien pu pousser einstein a proposé ça pour remplacer la transformation de galilée qui était pourtant si simple là vous vous souvenez que je vous ai dit que le principe de relativité imposé des restrictions sur les lois physiques possibles et que par exemple la loi de newton est fait galéma était compatible avec la transformation galilée mais pas la loi flm v eh bien figurez vous qu’à l’époque on avait déjà remarqué que les équations de maxwell celle de l’électromagnétisme n’était pas compatible avec la transformation galilée par contre poincaré avait montré qu’elle était compatible avec une variante la transformation de lawrence est donc ce café einstein c’est de suggérer que la bonne transformation à utiliser dans le principe de relativité ça ne soit pas la transformation galilée mais plutôt la transformation de lorraine en exagérant à peine on pourrait dire que l’essence de la relativité c’est juste ce petit changement sauf qu’on va voir que les conséquences sont énormes pour tout d’abord on a dit que le problème principal qu’on avait c’est le fait que la vitesse de la lumière soit la même dans tous les référentiels les a on peut vérifier si la transformation de lorraine se résout ce problème quand on passe de la transformation de galilée à celle de lawrence la loi de coûts position des vitesses change on passe de la simple addition qu’on a vu à un truc que plus compliquée donc la première chose dont on peut s’assurer c’est que cette nouvelle formule permet effectivement d’avoir une vitesse de la lumière qui soit identique dans tous les référentiels si la vitesse v dans le premier référentiel et et gallas et la vitesse de la lumière vous voyez que la vitesse dans le second référentiel sera automatiquement et gallas est également donc ça marche évidemment le fait que ça fonctionne n’est pas non plus un hasard total je vous ai dit que la transformation de lawrence c’étaient celles avec lesquelles sont compatibles les équations de maxwell qui prédisent que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels donc tout ça est cohérent bon donc pour la vitesse de la lumière c’est très bien sauf que c’est pas la seule chose qu’il faut vérifier comme toujours en science quand on propose une nouvelle théorie il faut faire quand même un peu attention on peut pas complètement cassé et rejeter ce qu’on avait avant et qui fonctionnait bien or la transformation de galilée l’addition des vitesses ça marchait quand même pas mal et donc un point très important c’est que contrairement aux apparences la transformation de lorraine ce n’est pas si différente que ça que la transformation galilée en particulier quand la vitesse y eut entre les deux référentiels est faible par rapport à ses la vitesse de la lumière est bien la transformation de lawrence et sa composition des vitesses se réduisent à celle de galilée il ya en particulier ce petit bout de formule ici qu’on appelle le facteur de lawrence on note souvent gamma pour simplifier et quand la vitesse y est suffisamment faible disons inférieur à 1 100e de la vitesse de la lumière eh bien il devient très très proche de 1 ce que nous dit einstein au final c’est donc de garder le principe de relativité mais de remplacer la transformation galilée par celle de lawrence pour les vitesses faibles ça ne fait quasiment aucune différence mais ça assure que la vitesse de la lumière sera bien la même dans tous les référentiels bref on a résolu la contradiction avec tout de même un petit prix à payer c’est que vous avez vu les formules sont un chouïa plus compliqué hein et puis il ya aussi quelques conséquences assez contre-intuitive dont il va falloir qu’on parle On a vu tout à l’heure que la transformation de galilée préserver les distances si vous êtes sur la plage et moi sur le bateau on attribuera des coordonnées différentes aux extrémités du navire mais on sera d’accord sur sa longueur la différence entre les deux coordonnées et bien ça aussi bizarre que ça puisse paraître on le perd avec la transformation de leur ex et ça devient manifeste surtout quand on commence à aller à des vitesses relative qui sont très épais imaginons que le navire à une vitesse v que dans son référentiel la poupe soit là coordonnées x égal zéro et la proue x égale elle elle est donc la longueur du bateau dans son référentiel vous pouvez appliquer la transformation de lawrence pour voir ce que deviennent ces coordonnées dans le référentiel de la plage et je vous épargne les calculs mais vous allez trouver l gamma vous souvenez un gamin c’est ce qu’on appelait le facteur de lawrence un truc qui vaut quasiment 1 quand la vitesse relative d’aidé au référentiel est faible mais qui augmente quand on s’approche de la vitesse de la lumière donc si mon bateau va à 10 ans ou même 1000 mètres par seconde vue de la plage vous serez d’accord avec moi sur sa longueur mais silva disons à la moitié de la vitesse de la lumière dans votre référentiel la longueur du bateau sera d’environ 15 % inférieure à celle dans mon référentiel alors à ce stade il est vraiment important de bien comprendre ce que ce résultat veut dire en relativité restreinte on entend parfois que la vitesse raccourci les objets d’ailleurs on appelle ce phénomène la contraction des longueurs mais bon moi j’aime pas trop cette formulation parce que contrairement à ce qu’elle laisse penser il n’y a pas de modifications physiques qui seraient induites par la vitesse c’est juste qu’en relativité restreinte les notions de longues heures de distance sont relatives elles dépendent du référentiel de l’observateur alors ça paraît un peu dur à avaler au début mais d’un autre côté c’est ce qu’on a dû faire avec la vitesse dans la relativité galiléennes psychologiquement vous devriez être prêt de même qu’il n’ya pas de sens a parlé de la vitesse d’un objet de façon absolue eh bien il n’y a pas de sens non plus à parler de sa longueur ou plus généralement de la distance qui séparait deux événements et bien sûr sans surprise ce que je viens de vous annoncer pour les distances on va se le taper aussi pour le temps et les durées si on prend deux événements par exemple deux coups frappés sur un tambour qui serait situé sur le bateau on peut prendre les coordonnées dans l’espace temps de ces deux événements dans le référentiel du bateau et calculer ce que sont ses coordonnées dans le référentiel de la plage en appliquant la transformation de lawrence cette fois ci dans le référentiel du bateau la durée qui sépare les deux coups étaient et bien dans le référentiel de la pl ce sera gamma tu es toujours le fameux facteur de lawrence comme tout à l’heure si la vitesse du bateau par rapport à la plage est faible devant la vitesse de la lumière gama est quasiment 1 et donc dans les deux référentiels la durée et la mêmeté mais si la vitesse du bateau s’approche de celle de la lumière gama est plus grand que 1 et la durée mesuré dans le référentiel de la plage sera plus grande que celle mesurée depuis le bateau on appelle parfois ce phénomène la dilatation du temps mais même remarque que tout à l’heure c’est une formulation un peu trompeuse il faut bien comprendre ce que ça veut dire juste quand relativité restreinte la notion de durée elle est relative s’avère qu’elle n’est plus la même pour tous les observateurs et donc ça n’a pas de sens de parler de la durée qui séparait deux événements alors à nouveau ce résultat peut vous paraître un peu difficile à avaler mais je vais vous en donner une illustration concrète qui est quelque chose qu’on peut mesurer et qui confirme ses idées à tout moment du jour et de la nuit des rayons cosmiques frappe la terre lorsqu’on appelle rayons cosmiques ce sont en fait des particules par exemple des protons qui nous arrive à grande vitesse de l’espace quand ses rayons pénètrent dans l’atmosphère il entre en collision avec les noyaux atomiques des molécules de l’air ce qui provoque l’émission de tout un tas d’autres particules qui forment ce qu’on appelle une gerbe et parmi ces particules on trouve des murs alors un million pour faire simple c’est une variante de l’électron avec quand même une petite différence essentielle c’est qu’un million et instable il a une durée de vie moyenne d’environ 2 microsecondes quand les muons sont créés dans la gerbe ils sont propulsés à une vitesse énorme 99 5 % de la vitesse de la lumière alors naïvement à cette vitesse là et sachant qu’ils ont une durée de vie de deux micro secondes les muons devrait parcourir environ 600 mètres en moyenne avant de se désintégrer ce qui est bizarre c’est qu’en pratique on observe que les murs sont capables de voyager sur des distances beaucoup plus importante de l’ordre de plusieurs kilomètres comment on explique ça et bien justement par le fait que les notions de durée et de distances sont relatives considérer les deux événements suivants la création du mur et sa désintégration alors quand on dit que la durée de vie moyenne du mur et de deux micro secondes on parle de sa durée de vie vue depuis son propre référentiel maintenant si on regarde ces deux mêmes événements création et d intégration mais dans le référentiel de la terre et qu’on calcule la durée qui les séparent à cause de la dilatation du temps on va trouver une valeur plus élevée comme le mur on est la terre sont en mouvement relatif à une vitesse de 99 5% de celle de la lumière le fameux facteur de lawrence vaut environ 10 et la durée de vie moyenne du mur ont vu dans le référentiel de la terre et d’une vingtaine de microseconde ce qui explique que de notre point de vue celui du référentiel de la terre le mur on parcourt des distances beaucoup plus importante que ce qu’on avait naïvement calculé je sais c’est totalement contre intuitif et le problème c’est que si on prend ces notions de dilatation du temps contraction des longueurs sans faire un peu attention on se retrouve vite à raconter des bêtises pour ne pas se tromper c’est pas si compliqué oublier cette histoire de temps qui se dilate et revenait à des notions d’observation c’est à dire qu’ils mesurent quoi il faut bien identifier les événements dont on parle et chercher leurs coordonnées d’espace-temps dans les différents référentiels et bien sûr se rentrer dans la tête cette notion de relativité le fait qu’on a pas le droit de parler de la distance ou la durée comme si c’était un truc absolue venons en maintenant à une autre conséquence de la relativité restreinte mais qui est reliés la perte de la notion de simultanéité on a vu que dans la relativité de galilée le temps est absolu et donc la notion de simultanéité l’est aussi on peut prendre deux événements distincts dans l’espace par exemple le choc de deux billes respectivement sur le pont du bateau et sur la plage et affirmer le cas échéant qu’ils sont simultanés en relativité restreinte ça ne marche plus je vous ai pas les calculs mais on peut très bien avoir un référentiel dans lequel ces deux événements auront des coordonnées temporelles différentes c’est à dire que dans ce référentiel l’un des deux se produira avant et l’autre après en relativité restreinte la simultanéité devient relative et c’est quelque chose d’assez perturbant par exemple en temps normal j’ai le droit de me demander qu’est ce qui se passe en ce moment dans la pièce d’à côté sauf que ce qu’on vient de dire c’est que la notion d’ en ce moment elle n’a plus un sens absolu en relativité restreinte elle devient d’ailleurs d’autant plus floue qu’on parle de deux lieux qui sont éloignés dans l’espace entre ici et là que les à côtés ça va mais par exemple ça n’a aucun sens de se demander ce que curiosity est en train de faire en ce moment ce petit robot est sûre Mars qu’en moyenne 200 millions de kilomètres de nous la lumière met d’ailleurs une dizaine de minutes pour y aller et ça correspond en quelque sorte un à l’incertitude que l’on peut avoir sur la notion de simultanéité entre les deux référentiels donc ce que curiosity est en train de faire en ce moment bah ça dépend pour qui bon donc il est temps de résumer où nous en sommes avec la relativité restreinte telle qu’elle a été proposée par einstein et de bien faire la comparaison avec la relativité galiléennes en relativité restreinte on conserve le principe de relativité l’idée que les référentiels en mouvement rectiligne uniforme sont impossibles à distinguer que les résultats d’expériences ils sont les mêmes et que les lois de la physique ils sont les mêmes mais pour passer d’un référentiel à l’autre on remplace la transformation galilée par celle de l’aurès du coup la vitesse de la lumière devient absolue c’est un invariant identique dans tous les référentiels par contre les autres vitesses elles restent relatives mais la loi de composition devient différente d’une simple addition les distances et les durées ne sont plus absolues la simultanéité aussi devient relative et enfin c’était notre point de départ les équations de maxwell font partie des équations compatibles et du coup le sommes des forces égales emma de newton il est plus compatible et bien non il ne marche plus on est obligé de le remplacer par une variante qui ressemble beaucoup à un sauf qu’au lieu d’utiliser des vecteurs on utilise des vecteurs d’espace-temps avec quatre composantes qu’on appelle des quadri vecteurs et je vous ai parlé détails mais on s’en sort donc à ce stade vous devriez avoir une bonne vue de ce qu’est la relativité restreinte de comment elle se compare à la relativité galiléennes et de pourquoi elle a toutes ses conséquences un peu contre intuitive pour finir et pour bien vous montrer comment approcher toutes ces bizarreries je voudrais vous parler de ce qui est un peu l’exemple classique de la relativité restreinte ce qu’on appelle le paradoxe des jumeaux alors là comment raconte l’histoire en général on prend deux jumeaux jumelles bien sûr ayant par exemple le 30 ans l’un reste sur terre et l’autre s’en va dans l’espace dans une fusée dont la vitesse par rapport à la terre et disons 85% la vitesse de la lumière ce jumeau embarque une montre et un calendrier et il décide au bout de cinq ans de faire demi tour il retourne sur terre et y met 50 plus à l’avenir son voyage a donc duré dix ans il a maintenant 40 ans sauf que quand il atterrit surprise sur terre il s’écoule et non pas 10 ans mes 20 ans et son frère a maintenant 50 ans alors cette histoire est pas du tout une fable c’est exactement ce qui est prédit par la relativité restreinte et d’ailleurs on a pu le vérifier sur des temps plus en utilisant non pas des jumeaux mais des horloges atomiques ultra précises ce qui est bizarre dans ce résultat c’est qu’ils donnent vraiment l’impression que c’est la vitesse qui fait vieillir moins vite alors j’ai beaucoup insisté là dessus à la notion de vitesse elle est relative donc ça peut pas être ça ça peut pas être le fait d’aller à une vitesse proche de celle de la lumière qui explique que le jumeau dans la fusée vieilli mois d’ailleurs pour bien le voir on peut essayer de renverser la situation le jumeau qui restait sur terre du point de vue de celui qui est dans la fusée il s’éloigne aussi à une vitesse qui est 85 % de celle de la vitesse de la lumière donc il devrait aussi vieillir moins vite on a l’impression que la situation des deux jumeaux est un peu symétrique c’est là qu’il ya un paradoxe apparent mais qui se résout bien si on regarde les choses avec rigueur le premier jumeaux celui qui reste sur terre ne subit aucune force on dit qu’il est inerte et donc en mouvement rectiligne uniforme tout du long le second en revanche mais il doit faire demi-tour un moment donné donc il est pas un mouvement rectiligne uniforme du début à la fin l’expérience en pratique il doit certainement subir une décélération plus une accélération donc la situation des deux jumeaux en fait n’est pas symétrique alors on peut analyser ça en regardant les trajectoires dans l’espace temps si on se place d’un référentiel de la terre la trajectoire du premier jumeaux c’est de rester à la même coordonnées spatiales et d’avancer dans le temps la trajectoire du second en fait celle ci ils se déplacent plus il fait demi tour et revient on voit donc que les deux trajectoires relie les mêmes points de l’espace temps les deux événements qui sont le décollage et l’atterrissage mais en utilisant des trajectoires différentes la trajectoire du premier jumeaux elle est inerte tout du long il est en mouvement rectiligne uniforme du début à la fin mais ça n’est pas le cas de celle du second jumeau de manière générale on peut montrer que de toutes les trajectoires qui relie deux points l’espace temps c’est toujours celle qui est inerte dans laquelle le temps semble le plus long est d’ailleurs on pourrait utiliser ce résultat pour expliquer un autre paradoxe des jumeaux c’est celui qui se produit en présence de fort champ gravitationnel ce qui est un des ressorts narratifs du film interstellar pour ceux qui l’ont vu mais pour bien expliquer tout ça il faudrait que je vous parle de relativité générale et ça sera pour une prochaine vidéo autres sujets reliés que je sortirai bientôt c’est le fameux e égal mc2 qui est effectivement lié à la relativité restreinte mais ça demande un peu de temps pour être traitée correctement alors je vais faire une deuxième vidéo si vous voulez des points de vue complémentaires sur la relativité restreinte vous pouvez aller voir les vidéos de science for all qui notamment des terriens peu mieux que moi le formalisme et aussi d’y penser qui donne bien la perspective historique que moi j’ai carrément complètement escamoté et enfin comme toujours pour les plus curieux j’ai écrit un billet de blog qui donne pas mal de précision et de compléments technique merci d’avoir suivi la vidéo comme d’habitude n’hésitez pas à liker partagé m des pousses bleus la cloche facebook et twitter pour des nouvelles de la chaîne et vous pouvez bien sûr me souvenir sur tipis et si vous aimez aussi la lecture pour les jeter un oeil à mon livre qui s’appelle insoluble mais vrai voilà à bientôt

100 thoughts on “La Théorie de Relativité Restreinte d’Einstein — Science étonnante #45

  1. Le billet qui accompagne la vidéo : https://sciencetonnante.wordpress.com/2017/09/13/relativite-restreinte-einstein/

    Avec des éclaircissements et précisions sur :
    * pourquoi cette vidéo n'est PAS une vidéo d'histoire des sciences
    * les référentiels galiléens ou inertiels
    * pourquoi il n'y a pas d'autre option que la transformation de Galilée ou celle de Lorentz (merci la théorie des groupes)
    * comment on fait pour mesurer la longueur d'un bateau en mouvement.
    * pourquoi les muons voient une épaisseur d'atmosphère terrestre contractée
    * pourquoi malgré la perte de la simultanéité, la causalité est sauve.
    * le fait qu'il y a quand même un truc invariant en relativité restreinte, la distance d'espace-temps
    * pourquoi il y a un problème avec le magnétisme en relativité galiléenne

  2. Pas une seule fois, t'as parlé de la MASSE.
    Le Muon qui va à la vitesse de la lumière à en fait une masse infinie.
    Et t'as parlé de la particule élémentaire qu'on nomme le Macron et qui écrase tout sur son passage.

  3. Brillantissime ! j'ai 60 ans et si on m'avait expliqué la physique comme cela à l'école les cours auraient été passionnants !

  4. Salut ScienceEtonnante 🙂 on aime beaucoup ce que vous faites. Intéressé par un échange téléphonique pour faire connaissance ? 01 40 26 78 78. Antoine LAMY, Directeur d'Optimal Sup Spé. A bientôt !

  5. Très bonne vidéo seul petit défaut vers la fin tu dis que la lumière met plusieurs de dizaines de minutes à aller jusqu’à mars alors qu’elle n’en met seulement 3 min et 20 secondes environ

  6. La théorie de la relativité n'est pas une découverte d'Einstein mais de Henri Poincaré. (https://www.youtube.com/watch?v=UHyiqb7uXxA)

  7. C'est Giordano Bruno , en 1600 , donc juste avant Galilée qui fit l’expérience du bateau 🙂

  8. Bravo, superbe vidéo, super bien expliquée 👌🏻👌🏻
    Moi qui suis une brêle, j’ai pu comprendre beaucoup de choses 😊

  9. Je comprends pas bien : si un gars dans un train à 200.000 km/s envoie vers l'avant un photon… Après une seconde, vu que par rapport à lui il va à 300.000 km, le photon sera à 500.000 km de l'endroit initial ? Ou à 300.000 km (pour un observateur extérieur) ? Ou alors le photon sera à des endroits différents selon l'observateur ???

  10. Perso j'ai eu tellement de mal à comprendre et pourtant il y a 3/4 du sujet qui est un mélange de tout ce que j'apprends en 2nd

  11. 29:29 Peut être que personne me répondra mais est ce que du point de vue du muon il a parcouru seulement 600m ou bien je suis plus perdu que ce que je croyais .. ?

  12. Excusez mais c quelle police d'écriture à 8:24 ? Pour le vecteur position du tir parabolique dans le référentiel terrestre.

  13. Je n'ai pas compris l'exemple avec les 2 jumeaux comment après son retour l'un peut être plus vieux que l'autre ? C'est surment lié à la théorie du voyage dans le temps de Einstein et de Hawking mais sa me paraît tellement illogique, comment est ce possible que le temps passe moins vite à une certaines vitesse

  14. g l impression qu on m a torture le cerveau . t a dit une phrase je me suis cru dans labyrinthe tu m a perdu mais g poursuivit la video et puis des que g vu la formule pour la loi de la physique g arreter la video car v trooop . vraiment einstein t es un monstre bravo

  15. J'adore alors sa veut dire si en mets une plante dans une train qui roule a plus de 1000 kmh elle poussera plus vite .

  16. 20:59 La seule équation que je comprends dans ce bordel, c'est la 2eme: on peut "dupliquer" des aimants en les coupant en deux.

  17. Ce qui faut pas oublier c que r quel observent un mouvement à une vitesse on la modifie car on a pas la mm perception entre le sujet et l'observateur

  18. Moi quant je suis dans un train, pour savoir si c'est moi qui bouge, j'ai deux solutions, 1 ressentir si ya des mouvements. 2 au travers des fenêtres de l'autre train, si le paysage bouge derrière le train c'est que c'est moi qui bouge, et si le paysage derrière ne bouge pas, alors c'est l'autre train qui bouge. Mais le plus incroyable c'est que losque que l'on dit une phrase de 3 mots, juste 3 mots, le premier mot ne sera pas prononcé au même endroit de l'espace que le dernier. 😅 Tout comme mon message j'ai commencé à écrit une autre position qu'à la fin du message. Et ça c'est ouf.

  19. pour le caillou lancé du haut du mat, la 1ère expérience est due à Giordano Bruno et non Galilée.

  20. J’ai un doute dès le début de la vidéo:
    Si quelqu’un bouge par rapport à moi, c’est moi qui bouge par rapport à lui (l’image des vaisseaux spatiaux). Dans la vidéo est dit que ce n’est pas une valeur absolue.
    Or quand même, il y a un moyen de savoir qui bouge vraiment, car vitesse et énergie sont liées. Donc on peut dire que c’est celui qui dépense ou acquière une certaine énergie cinétique qui est en mouvement.
    Je n’arrive pas à concilier cette pensée avec l’idée de la relativité…. hum.

  21. Merci bcp. pour la vidéo. Mais ce que je ne comprends pas c'est quelle matière subit la déformation ds l'espace ? Et si la lune par exemple tourne autour de la terre grâce à cette déformation c'est tjrs parce qu'il y'a gravite de Newton je crois . Merci de me repondre

  22. C parce que lorsque le mouvement est reciligne uniforme dans le référentiel terrestre considéré comme gallileen les forces qui s'exercent sur lui se compensent et lorsque on est immobile c'est parce que les forces se compensent du coup on a le même ressenti.👍

  23. Votre chaine est très bien car elle se contente d'expliquer (clairement et justement). Ce n'est pas le cas d'Astrogeek qui sombre trop souvent dans le jargon "cool" pour vulgariser ses explications et qui ne peut s’empêcher de partir en croisade contre les complotistes.

  24. Bonjour j'ai une question : comment se compose une vitesse si v' n'est pas dans la même direction que la vitesse relative ? Je m'explique. Si je suis dans un train qui va à 100 km/ h et que je lance une balle non pas vers l'avant ou l'arrière mais sur un des côtés du train, comment se compose la vitesse de la balle. L'observateur externe (la vache) voit un mouvement oblique (une diagonale ) alors que je vois un mouvement rectiligne (une droite). Mais dans ce cas là comment calculer la composition des vitesses car l'équation v '= v + U me semble incorrecte dans cette situation.

    Merci a ceux qui prendrons le temps de me répondre. Et merci à science étonnante pour cette passionnante vidéo.

  25. Intéressant dommage pour la fin avec la théorie des jumeaux. Toute théorie qui part du postulat erroné aura un résultat erroné. Le jumeaux sur terre n'est pas inerte. La fusée ce déplace dans l'espace; la terre aussi, je dirais même plus notre, soleil aussi, notre galaxie aussi etc…

  26. Une Question pour éclaicir ma compréhension, Lorsque que l'on observe un objet en déplacement a 99% de la vitesse de la lumière et qu'on mesure son accélération a 1G quel est l'accélération du passager ?

    1 – identique —> 1G = 1G
    2 – inférieur —> G*cos(90*.99) = 0.016 G
    3 – Supérieur —> G/cos(90*.99) = 64 G

  27. J'avais toujours bcp de mal à admettre qu'il fallait "admettre" cette loi de la relativité restreinte. Parceque je me disais : pourquoi n'ai je pas le droit de jeter la bille sur ce bateau en mouvement en décidant que le reférentiel galiléen est la plage immobile ? : ma bille aurait un comportement tout autre (elle pourrait reculer) …. Une bonne manière de dire que l'homme ne peut pas maitriser les lois de la nature …. Mais qui décide que le référentiel est celui du bateau ? … pourquoi n'est ce pas, je sais pas moi, la surface de la bille ? …..

  28. Avez vous remarquez que plus de gens connaissent Galilée ou Einstein que de Joseph Gayetty ?
    Les 2 premiers ont consacrés leur vie à "comprendre" le monde alors que le dernier y a apporté des solutions

  29. Alors, chapeau, si un bourrin en math comme moi a pu piger presque tout, ç'est que vous êtes un sacré vulgarisateur ! merci !

  30. J'ai bien tout écouté durant mes 35:54 de terrien. Mais ce que je ne sais toujours pas, c'est à quoi ça sert de savoir ça…

  31. Je suis pas du tout dans la physique mais est ce que ce ne serait pas "logique" qu'on ne puisse jamais dépasser la vitesse de la lumière car la théorie qu'on ne peut pas ajouter de vitesse me fait penser à ça mais si un train roule a 500 000km/s et qu'on tire un rayon à 300 00km/s à l’intérieur, il se passe quoi?? "Théoriquement"
    (la vitesse de la lumière m'a toujours fait penser à une forme de teleportation "avec parcours physique")^^

  32. Je ne maîtrise pas du tout le sujet, mais il me semble que les distances et les durées dépendent également de la vitesse de déplacement de l'observateur.
    Comment peut-on dire qu'il s'agit d'invariants ?
    Peut-être que la réponse à ma question est dans la distinction faite entre Relativité restreinte et Relativité générale ?
    J'ai eu ma réponse en regardant la suite de ta vidéo : distance et durée ne sont plus des invariants dès lors qu'on se déplace à une vitesse très élevée.

  33. Comment est ce qu'on peut dire de facon absolue que c"est le jumeau dans l'espace qui accelere et pas celui sur Terre ?

  34. Quel boulot ! Chapeau l’artiste. C’est peut être bête mais je me demande néanmoins l’impact sur le physique dans l’expérience des jumeaux. Celui sur terre aura bien les rides de 20 ans supplémentaires, mais qu’en est-il de celui parti faire un tour ? J’imagine qu’il n’a pris que 10 ans de rides! C’est si difficile à concevoir que ça en fait peur 🙂

  35. Aucunes vitesses n'est innategnable!..
    Le seul probleme est l'acceleration.
    ( etre capable d'accelerer sans arret avec une force G tolerable et une esperance de vie incroyable, nous pourrions allez plus vite que n'importe quoi

  36. Jeune, pédagogue et brillant en plus….je suis envieux d'un tel savoir, d'une telle interligence…Merci beaucoup…

  37. Magistrale explication. Limpide et particulièrement didactique pour le non-mathématicien. Il existe une corrélation entre la "Relativité" et "Incertitude" (quantique). L'une et l'autre approche de la nature échappent aux sens. Selon ces deux approches, les lois de la natures (le réel) ne sont pas le monde (… de nos sens).
    Le monde des particules échappe complètement à nos sens et donc à notre entendement. Le monde de la mécanique quantique relève (donc !) d'avantage du réel que le monde issue de nos sens.
    Les mathématiques servent à s'affranchir de nos sens pour "comprendre" le réel. Les mathématiques sont au philosophe ce que les instruments sont au sous-marin en plongée. Le meilleur outil pour appréhender le réel est donc (oh paradoxe): l'imagination. Même l'imagination la plus fertile est incapable de concevoir un sens qui ne soit pas une extension d'un de nos sens.

  38. Bonjour,
    Reprenons l'exemple du train et du laser.
    La lumière émise par le laser va à 300 000 km/sec pour le gars qui est dans le train et aussi celui qui est dans le champ? y'a un paradoxe non? ou alors c'est pour cela que le temps se déroule plus lentement dans le train pour que la lumière n'aille pas trop vite par rapport à l'observateur dans le champ. J'ai juste?
    Merci pour cette superbe vidéo sinon

  39. Bonjour. Félicitation pour cette très bonne vidéo didactique. Avez-vous déjà pensé d'éditer toutes ces explications en format écrit, qui seraient dès lors disponibles à un plus grand nombre. Pourquoi réserver toutes ces explications aux seuls propriétaires "curieux" qui disposent du matériel informatique ?

  40. Ce commentaire a été ajouté car je trouve le contenu trop important pour être expliqué en 35 minutes ! Guy.

  41. Je ne comprends pas comment la vitesse peut être variable si la distance et le temps sont des inconstants. La vitesse c'est bien la distance/temps non? Quelqu'un peut m'éclairer sur ce point? Ou alors je n'ai pas compris la notion de "relative"

  42. 710 K de vue, mais étant donnée qu'il faut y regarder à 20x par personne, alors combien de personnes différentes ont regardées cette vidéo ? (Vous avez 20Mn) 😀

  43. Super interressant, par contre, pour l'histoire des coups de tambour vers 14:02 je pense pas que la coordonnée de temps serait invariable puisque le bateau s'éloigne, le premiers coup de tambour va se faire entendre rapidement, mais plus le bateau sera loin, plus le second coup de tambour mettra du temps à atteindre le bateau.

    Je pinaille, c'est de la vulgarisation m'enfin :')

  44. Le meilleur vulgarisateur. A chaque fois que je progresse d'une année dans mes études (de bio) et que je re regarde tes vidéos, je me rends compte que je comprends toujours de nouveaux trucs (alors que la vidéo est la même).
    Le contenu est riche, intéressant, et la majorité des explications (selon moi), est accessible au grand public.
    Top !

  45. Super cette vulgarisation
    Bravo à ce jeune homme plein d'avenir pédagogique … et certainement scientifique !

  46. Mon raisonnement est il correct ? Soit une étoile située à 50 années lumière du Soleil dans le référentiel terrestre. Si je me dirige vers cette étoile à une vitesse proche de la lumière, dans le référentiel de ma navette spatiale, il s'écoule juste une journée pour atteindre cette étoile. J'ai donc pas beaucoup besoin d'emporter des réserves alimentaires !
    Avec une accélération constante, on devrait atteindre cette vitesse assez rapidement ! Il y en a qui dise qu'il faut du temps pour aller sur Mars, drôle de raisonnement, il faut réveillez Einstein vite.

  47. Comment diable un français peut-il s'arranger pour ne pas dire le rôle essentiel du génie français Poincaré dans la relativité restreinte ???

  48. Bonjour vous trouverez sûrement ma question idiots mais que ce passerait il si un homme marche à la même vitesse d'une balle de révolver et qu'une fois cette vitesse atteinte il sort sont armes et tire esque ça balle va plus vite ou ça fait explosé sont révolver ?

  49. Des dizaines de fois regardé cette video et des videos de e-penser et autre personnes sérieuses.
    Tu pourrais faire une video sur e=MC2 en fait la vraie m=e/c2
    Car appliquée aux photon, il y a un soucis. Un paradoxe pour etre plus précis

  50. Et peux tu faire un cours sur la conscience qui modifie la matière et les expériences proches de la mort où t'as une conscience universelle qui te montre le monde cosmique de la haute sagesse spirituelle avec des anges et tout ça pour pas un rond à payer !

  51. Y a pas comme une erreur ?
    Sur le bateau en mouvement , le temps que l'objet retombe sur le pont, le bâteau aura parcouru une distance qui fait que l'objet ne retombera pas à la même distance du mat planter sur la plage, à moins que l'impulsion donné à l'objet avant sa chute soit différente de l'objet laissé tombé sur la plage (pour compenser) , 🤨 la vitesse donné à chaque 'objets avant la chute doit être différente, si non ça marche pas ?!?! Si sauf erreur de ma part.

  52. Rien n'est fixe dans l'absolu donc tout est relatif. Si rien n'est fixe c'est par ce que tout se transforme sans cesse. La "théorie" de la relativité" est donc d'abord un principe dépendant de la tme générale. (transformation de la matière et de l'énergie) cf les trois clés de l'univers (fnac)

  53. Théorie d'Einstein qui n'est pas de lui…
    Pendant combien de temps encore va t on continuer à propager ce mensonge ?

  54. bravo pour ces explications. Faudrait que les profs s'inspirent de ces illustrations pour agrémenter les cours et surtout les rendre plus explicites

  55. Il y a qlq chose qui m'intrigue et qui m'échappe un peu. Quand je suis dans un train et que je saute sur place, je vois bien que je recule. Même sur un bateau qui avance beaucoup moins vite que le train, si je saute le bateau avance, pendant que je reste en air et ça me fait reculer…
    Ca m'a poussé a me demander deux choses: 1) es ce que une expérience similaire peuvent être fait pour la planète terre avec des moyen simple ?
    2) j'ai quand même des doutes que si je lance mon cailloux sur la plage, dans le train ou sur le bateau qu'il n'avancera pas exactement pareil à cause qu'une fois dans l'air et bien il quitte le référentiel du bateau, du train ou de la plage pour aller dans un référentiel qui est en autre mouvement par rapport à ces derniers. Du coups le caillou ne fera pas exctement la meme distance pour revenir son propre référentiel de depart. Or sur le train ou dans le bateau, la distance parcourue va dépendre dans quelle direction je lance le caillou. Sur terre j'ai l'impression que l'orientation du lancé n'a pas d'influence. Qu'en penses tu ?

  56. Si vous voulez vraiment plonger dans les formules et dans les explications approfondies des concepts et de la manière de les obtenir, je vous recommande fortement le bouquin de N.David Mermin. Tous les concepts et toutes les démos de la relativité restreinte à destinations des non-physiciens, un livre excellent pour qui veut comprendre le sujet (attention: 300 pages).

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