L'expérience de Hafele-Keating en tant que test expérimental de la relativité restreinte d'Einstein

[lamouette]

Ce sujet va nous changer des sujets habituels et peut être nous questionner.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9 ... le-Keating
Mon intuition à propos de cette experience à propos de la théorie de la relativité d'Einstein me pose question depuis longtemps. Je me suis vite demandé si cette expérience avait vraiment démontré la théorie d'Einstein. Il me semble surtout qu'elle montre que les horloges atomiques sont sensibles à l'influence du sens de la rotation de la terre quand elles sont en mouvement par rapport à la terre.
Une autre intuition c'est que la relativité constatée de l'espace temps tient au fait que nous ne savons pas ce qu'est le temps, nous ne savons pas le dissocier de la notion d'espace donc nous nous la representons par rapport à l'espace en tant que dimension.
Le temps pour nous est calculé par rapport à la distance que met la terre à faire une révolution par rapport à un point referentiel , ou d'après le soleil etc ou bien le temps que mets la lumière à parcourir une distance donnée . Ces moyen de mesurer ne sont déjà pas concordants car la vitesse de la lumière est invariable quelque soit le milieu alors que la terre ou les autres astres sont soumis à des forces qui modifient leur vitesse.
Il n'est donc pas étonnant que l'horloge atomique puisse sembler être influencée elle aussi puisque soumise à ces lois physiques. Les calculs théoriques correspondent aux mesures , oui, mais les calculs utilisent les mêmes référentiels théoriques, il est normal que ça corresponde. Il est normal que les temps soient différents puisque l'horloge utilise le temps quantique alors que l'autre référence de comparaison utilise le temps que met la terre a faire une révolution , le temps newtonien.
Pour moi il est possible que ce soit notre représentation du temps qui est relative à des référentiels eux même relatifs, pas le temps lui même. L'espace temps nous est relatif, pas forcément le temps.
D'ailleurs il y a des scientifiques qui se demandent si le temps existe vraiment.
https://www.quebecscience.qc.ca/science ... -le-temps/
En réalité personne n'a démontré que le temps existe mais on ne sait pas utiliser la physique sans y faire entrer la notion de temps et personne n'a jamais démontré non plus que le temps n'existait pas.
Comment peut on dans ce cas faire une démonstration de la relativité de l'espace-temps en faisant entrer une notion que nous avons nous même inventé? Elle fonctionne en fonction de cette interprétation particulière mais n'est pas une vérité absolue.

[lamouette]

Juste pour la rigolade on peut parfois remarquer qu'un éminent scientifique comme Etienne Klein sait parfois être incohérent:
"Pour dire que le temps n’existe pas, il faut savoir exactement ce qu’il est."

[patrick63]

Ton raisonnement est pour le moins étrange: les valeurs de décalage mesurées par Hafele et Keating correspondent exactement (aux incertitudes expérimentales près) à celles déduites des équations de la relativité et au lieu de conclure que cela confirme la théorie d'Einstein, tu nous dis: "les horloges atomiques ne fonctionnent pas comme on le pense". Comment dans ce cas expliques-tu la concordance des valeurs? Concordance largement vérifiée depuis et ces effets prédits par la relativité sont à l'origine de la désynchronisation des horloges des satellites dont ceux qui permettent le GPS.

Quant à la citation de Klein, je le trouve assez profonde et susceptible de généralisation ( par exemple, remplace le terme "temps" par le terme "dieu"). D'un point de vue plus général, l'idée de bien définir ce sur quoi on débat me parait excellente.....

[lamouette]

J'ai parlé d'une intuition passée Patrick, je ne dis pas qu'elle est juste ou fondée. Mon raisonnement a évolué depuis et je doute encore.
je n'ai pas dit que les horloges atomiques ne fonctionnent pas comme on le pense, je dis qu'elles utilisent un autre référentiel .Ce référentiel est lié à l'atome , c'est ça qui fait leur précision. Nos referentiels habituels du temps sont liés à d'autres referentiels moins précis et qui ne concordent pas entre eux. La subdivision d'une année en seconde ne concorde pas avec d'autres mesures du temps, ça ne tombe pas juste , d'où les années bissextiles qui sont un bricolage. L'année lumière ne correspond pas non plus avec ces deux autres referentiels , ça ne tombe pas juste en comparaison. Mais c'est surement cette dernière mesure qui serait la plus juste étant donné que la vitesse de la lumière est invariable.
En disant cela on a déjà presque illustré la relativité puisqu'on compare des mesures faites avec des référentiels différents , ce qui a été fait avec l'experience Hafele et Keating , puisqu'on compare le temps quantique de l'horloge atomique en utilisant comme variable la vitesse de rotation de la terre , ce qui est fait dans l'experience avec l'avion , en le faisant dans un sens puis dans l'autre, hors la terre ne change pas de sens de rotation dans l'experience
Les calculs théoriques d'Einstein rejoignent l'experience évidement puisqu'ils tiennent compte de la différence entre temps quantique et temps seconde qui est lié au temps que la terre met à faire une rotation et comme nous le savons ces temps ne concordent pas exactement.
Ce n'est pas le temps qui est relatif, c'est la façon dont on le mesure et où on le mesure , Einstein a bel et bien commencé sa démonstration en s'expliquant dans ces termes.
Il y a une autre variable , c'est qu'on sait que les horloges atomiques peuvent être influencées par leur milieu et dans quelle conditions elles sont situées, en mouvement etc
Dans les voyages en espace on tien compte de ces phénomènes et on corrige les données des horloges atomiques. Mais ces deux phénomènes ne sont pas liés.

[lamouette]

Quant à la citation de Klein, je le trouve assez profonde et susceptible de généralisation ( par exemple, remplace le terme "temps" par le terme "dieu"). D'un point de vue plus général, l'idée de bien définir ce sur quoi on débat me parait excellente.....

ca ne marche pas non plus , ça ferait : pour dire que Dieu n'existe pas il faudrait savoir ce qu'il est . Si il n'est pas on ne peut pas dire ce qu'il est.
Si comme je le pense tu raisonnes autrement que rationnellement il faut opérer à une transposition et modifier le sens de cette phrase pour la comprendre autrement et là on ne dirait pas ce qu'il est mais ce qu'il représente symboliquement , par exemple. Ou bien ça nous renvoie à notre ignorance , il faudrait être Dieu pour comprendre.

[Gérard]

Personnellement, je conjecture que si nous pouvions percer le mystère du temps, alors nous verrions Dieu, l'infini de Dieu ...
Il est vrai que le temps m'a toujours posé question et que j'ai toujours eu du mal avec Einstein et avec l'espace-temps. Voire aussi le nombre de théories autour de cette notion (multivers, théorie des cordes, ...) toutes aussi mystérieuses pour moi.
Le temps, nous tentons de le mesurer avec des méthodes toujours plus précises et stables (aujourd'hui méthode quantique, mais demain ?).

[lamouette]

Oui Gérard , je suis d'accord avec toi , qu'on appelle Dieu ou comme on veut autrement . Par contre je n'ai pas de mal avec Einstein ce génie, juste avec certaines interprétations.
Einstein a bousculé le monde scientifique de son époque, il a montré une voie, il faut continuer éternellement de le bousculer pour progresser, à toute époque.
C'est le plus souvent l'utilisation de la science qui est critiquable et souvent en tant qu'idéologie et même avec parfois des attitudes obscurantistes , à l'opposé de la philosophie d'Einstein.

[hesus]

Avant d'épiloguer sur le temps, il serait bon déjà de partir de l'unité SI et non d'autres unités.

Et justement, cette unité est défini via la fréquence du césium 133. On est bien sur une mesure du temps identique puisqu'une horloge atomique utilise l'élément servant de référence à la définition de la seconde. Donc si les temps concorde puisque la définition SI est identique.

[lamouette]

ok Hesus, mais il faut préciser
"mesure de temps identique" , quand on parle d'identique on opère à une comparaison entre au moins deux paramètres. Là tu ne parle que d'un paramètre, ; l'horloge atomique et sa subdivision en seconde.
Mais dans l'experience la terre tourne à une vitesse qui n'est pas théorique , non liée à l'atome cesium 133.
Nous reproduisons le sens de ce que disais Einstein au tout début avec son exemple du train en mouvement , nous faussons la mesure par le moyen dont nous faisons la mesure.
Mais nous savons corriger l'erreur de mesure par les calculs, ou bien nous accordons les différents référentiels entre eux par les calculs.
Si on suivait le raisonnement jusqu'au bout cela voudrait dire que le temps serait différent selon le sens de rotation de l'avion et donc selon le sens de rotation de l'avion par rapport au sens de rotation de la terre . Mais le temps existerait sans que la terre existe , sans que l'homme existe, il a existé avant, il existera après.
Pour moi on peut interpréter que l'experience montre qu'on ne sait pas mesurer le temps absolu en toute condition et qu'un référentiel n'est pas universel.

[hesus]

Je parle du système de mesure rien de plus.

La vitesse est défini par ce système de mesure par l'expression de sa dimension. La vitesse est réelle, mais l'expression de sa valeur dans un système de dimension est lui lié à l'atome.

Pour l'expérience du train, si tu parle du paradoxe du train, on ne fausse rien du tout, ce n'est pas une erreur de calcul. Ce sont des équations de changement de référentiel, tout comme nous en avons eu avant comme par exemple la transformation de Galilée. Dans le cas de la relativité restreinte c'est la transformation de Lorentz.

[lamouette]

tu n'es pas assez précis.
Comment est mesurée la vitesse de rotation de la terre? Où, comment, dans quelles conditions?
Avec l'experience du train on fausse en comparant des mesures faites avec des référentiels différents, c'est ce que je voulais dire.
Pourquoi est ce que j'insiste sur la vitesse de rotation de la terre? Parce que l'avion part et arrive en un point A donné sur la terre , mais la terre elle aussi est en mouvement et que même sil l'avion change de sens la terre ne change pas de sens de rotation.
Le point A est en mouvement . On doit donc mesurer précisément la vitesse de rotation de la terre au point A, mais depuis quel point?

[hesus]

La vitesse de rotation de mesure à partir de son axe de rotation et est invariante quelque soit le point du solide. Si on parle d'un point on parle de la vitesse linéaire.

Comment les scientifiques arrivent à la mesurer avec précision, aucune idée mais tu peux regarder du coté de l'IERS.

C'est là ou tu ne comprends pas cette notion de référentiel. On ne fausse pas, on se sert de transformer pour passer d'un référentiel à un autre. Sans on ne peut pas le faire.

[lamouette]

la vitesse de rotation de la terre est variable, mais passons. l'axe de rotation n'est pas stable non plus. Disons que nous le négligeons.
Je ne conteste pas du tout la théorie d'Einstein ni les résultats de cette expérience mais leur interprétations. Pour moi cette expérience illustre la théorie d'Einstein plus qu'elle ne la démontre.
Quand on parle de relativité on parle de désynchronisations d'horloges atomiques en fonction de la distance qui les sépare et non de réelle élasticité du temps, il y a juste un décalage , pas une modification de durée.
http://www.bibnum.education.fr/sites/de ... nalyse.pdf
Dans cette experience ,il n'y a pas de différence de distance en comparaison, mais de distance parcourue, c'est différent mais on peut penser que ça peut se rejoindre .
Autre question, pourquoi le décalage se produit -il en fonction du sens de rotation de l'avion par rapport à la terre? La seule variable n'est plus que la distance. On peut facilement déduire que le sens de rotation de la terre a une influence, puisque c'est la variable par rapport au sens de déplacement de l'avion.

[hesus]

En quoi elle serait une illustration ?

Déjà mettons nous d'accord du le vocabulaire, pour moi une illustration est l'utilisation d'un expérience déjà maitrisée pour donner l'exemple. La démonstration elle est une première, on test la théorie sans réellement savoir si l'expérience donnera les mêmes résultats.

Si c'est une illustration, c'est qu'il y a déjà eu des expériences similaire, avant celle-ci, qui a permis d'être sur de son résultat.

Pour le reste, il faut déjà bien se rappeler de ce qui était invariant avant la relativité : le temps.

Dans ce modèle précédent, il n'y aurait eu aucune différence entre les 3 horloges à l'arrivée. Le temps étant invariant, quelque soit la situation son décompte était le même dans tous les référentiels.

Dans l'expérience ce sont les vitesses qui compte et non la distance (bien que les 2 soient forcements liés).

Enfin l'article que tu mets en lien ne parle pas du tout d'illustration mais bien de démonstration avec une expérience très riche et apportant des preuves de la relativité (voir page 26 et 27 sur les conclusions).

[Nikolaz29]

RIP André Brahic ou Molière; c'est selon.

[lamouette]

En quoi elle serait une illustration ?

Déjà mettons nous d'accord du le vocabulaire, pour moi une illustration est l'utilisation d'un expérience déjà maitrisée pour donner l'exemple. La démonstration elle est une première, on test la théorie sans réellement savoir si l'expérience donnera les mêmes résultats.

Si c'est une illustration, c'est qu'il y a déjà eu des expériences similaire, avant celle-ci, qui a permis d'être sur de son résultat.

Pour le reste, il faut déjà bien se rappeler de ce qui était invariant avant la relativité : le temps.

Dans ce modèle précédent, il n'y aurait eu aucune différence entre les 3 horloges à l'arrivée. Le temps étant invariant, quelque soit la situation son décompte était le même dans tous les référentiels.

Dans l'expérience ce sont les vitesses qui compte et non la distance (bien que les 2 soient forcements liés).

Enfin l'article que tu mets en lien ne parle pas du tout d'illustration mais bien de démonstration avec une expérience très riche et apportant des preuves de la relativité (voir page 26 et 27 sur les conclusions).

bof, une démonstration n'est pas forcément première , il peut en exister différentes avec des méthodes et des raisonnements différents. Elle peuvent être contestables, non définitives.
L'article de Pierre Spagnou parle de démonstration, en effet, mais dans un premier temps de démonstration renforcée de l'experience de Hafele-Keating , pas d'une preuve de la relativité directement.
Dans un deuxième temps il ne parle que distance entre horloges et de voyage, il ne parle pas de vitesse.

Pour en revenir à l'experience de Hafele-Keating, qui va nous expliquer pourquoi les horloges sont décalées selon le sens de rotation des avions par rapport à celui de la terre?
La vitesse n'est plus absolue mais relative dans ce cas.

[hesus]

Oui la vitesse est relative. Si le temps l'est, la vitesse l'est forcément aussi puisque la vitesse c'est la distance divisé par unité de temps.

[lamouette]

oui mais relative à la vitesse et au sens de rotation de la terre ?
Si on veut avancer dans la discussion il ne faut pas tourner en boucle et ne se servir que de la formule d'Einstein et en faire un postulat.
Il faut se servir du cadre de l'experience.

[hesus]

Sans aller jusqu'à la relativité. Si tu places ton repère au centre de la terre, les 2 avions n'ont pas la même vitesse. Ils peuvent l'avoir par rapport à la croute terrestre, mais la rotation de la terre donne aussi une vitesse à cette croute.

La vitesse de l'avion allant dans le même sens que la rotation de la Terre aura une vitesse supérieur à celui allant en sens opposé par rapport au centre de la Terre. D'après les début de calcul p.12 on voit qu'il prend en compte cette vitesse linéaire lié à la rotation pour l'horloge restant au sol.

[Eataine]

Mais le temps existerait sans que la terre existe , sans que l'homme existe, il a existé avant, il existera après.

Ca, c'est ton hypothèse... Sans m'aventurer aussi loin que toi dans des domaines aussi pointu où même les spécialistes nt du mal, il me semble que justement, dans la théorie du Big bang, le temps commence à ce moment...

Pour le reste, il est actuellement impossible de mélanger dans une même théorie la physique quantique (l'infiniment petit) et la gravitation (l'infiniment grand). Si tu persévères dans cette voie, y'a un Nobel au bout... (mais c'est pas gagné, hein)