[Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

ydelta · [↑]

Au début du 17ème siècle, un jeune astronome, physicien et mathématicien italien énonce une théorie qui allait révolutionner la physique et poser les bases de la mécanique reprise ensuite par Newton : celle de la chute des corps.
Alors même que cette loi contredisait l'expérience et qu'il était impossible à l'époque de la démontrer formellement, il affirme que tous les corps chutent à la même vitesse dans le vide sous l'action de la gravité.
En clair, si vous faîtes tomber une balle de tennis et une boule de pétanque du haut de la tour Eiffel dans une cloche à vide, les deux toucheront le sol en même temps.

Maintenant si vous essayez à la maison, l'expérience ne sera pas concluante, l'objet le plus lourd chutera plus vite, de l'ordre d'un facteur 3 pour la boule de pétanque par rapport à une balle de tennis... pour la simple raison qu'il y aura la force de frottement de l'air et la poussée d'Archimède résultante.

Comment Galilée à pu donc démontrer que sa théorie était vraie ? Comme souvent en physique théorique, quand on ne peut pas le prouver par l'expérience, on démontre une loi en faisant des hypothèses sur les lois existantes qui aboutissent à des conclusions aberrantes et donc par raisonnement on prouve qu'une théorie est vérifiée. C'est exactement ce qu'a fait Galilée en remettant en cause les croyances de l'époque, en l'occurance celle énoncée par Aristote 1000 ans plus tôt qui prédisait que les objets lourds chutaient plus vite que les objets légers. Pour démontrer l’erreur d’Aristote, il a l’idée géniale de montrer la chute de deux corps attachés comparée à la chute d’un seul de ces corps. D’après Aristote, le corps lourd et le corps léger attachés tomberont avant le corps lourd seul. Cependant, d’après la loi d’Aristote, le corps lourd attaché au corps léger tombera avant le corps léger attaché au corps lourd car ce corps léger freinera le corps lourd tel un parachute. Le corps lourd attaché au corps léger tombera donc moins vite que le corps lourd seul. La loi d’Aristote prédit donc une chose et son contraire et ne peut donc pas être vraie !

Le pari de la physique, c’est qu’on peut expliquer le réel par l’impossible, donc je vous propose de regarder cette vidéo de Brian Cox, un physicien anglais qui présente une émission de vulgarisation scientifique sur la BBC, qui met en scène la chute libre d'un paquet de plumes et d'une boule de bowling dans la plus grande chambre à vide du monde (celle la NASA utilisée pour l'expérimentation spatiale, capable de "pomper" les 30 tonnes d'air que représentent le volume de cette chambre). Les deux corps vont tomber à une vitesse d'accélération de 9.81 m/s^2 dans un synchronisme parfait qui montre que la vitesse en chute libre dans le vide est totalement indépendante de la masse.

Vous allez voir c'est toujours impressionnant de voir une théorie qui parait impossible se réaliser sous nos yeux :)

Au delà de cette expérience presque "poétique", le plus saisissant c'est la conclusion de Brian Cox qui fait le lien avec ce qu'allait démontrer 200 ans plus tard un certain Albert Einstein avec sa théorie de la relativité : le mouvement c'est comme si il n'y avait pas de mouvement. Les plumes et la boule de bowling sont en réalité immobiles par rapport à un observateur qui serait dans un référentiel se déplaçant à une vitesse d’accélération de 9,81m/s^2 et donc si nous voyons une chute c'est uniquement parce que nous sommes tous dans un même référentiel ("immobile" par rapport à nous mêmes car il n'y a rien d'immobile dans l'univers mais c'est encore un autre sujet pour un prochain fil peut-être )

Dernière modification par ydelta (22-09-2019 02:28:39)

Bee Gee · [↑]

Enfin un topic digne d'intérêt, ça nous change un peu des poubelles volantes.

L'astronaute David Scott en avait fait démonstration lors du vol Apollo 15, rendant ainsi hommage à Galilée

https://www.youtube.com/watch?v=QlQIPje4FYQ

Sans les Galilée, sans les Newton nous n'aurions pas ces si belles poubelles volantes qui traversent l'Atlantique en quelques heures. Quand vous montez dans ces poubelles ayez une pensée pour ces grands esprits.

Les faits sont très souvent contredits par l'expérience de tous les jours ou la plume tombe moins vite que le marteau, la Lune va d'est en ouest alors qu'en réalité c'est l'inverse, la terre semble plate, elle semble être au centre de l'univers, etc.

A une époque contredire ce qui nous semble une évidence de nos jours pouvait amener à un destin funeste, comme Giordano Bruno brûlé en 1600 sur le campo de Fioro à Rome pour avoir osé contredire la croyance officielle. A cette époque les gilets jaunes auraient subi le même sort, on pleurniche mais les choses ont quand même sacrément évolué.

...

NezHaut · [↑]

Bee Gee a écrit :

A cette époque les gilets jaunes auraient subi le même sort, on pleurniche mais les choses ont quand même sacrément évolué.

Là encore, question de référentiel. On peut toujours trouver pire... Mais c'est une mauvaise façon de penser. Il vaut mieux se comparer au meilleurs... Sinon on se satisfait de la médiocrité.

Pour revenir au sujet, à noter que si Newton est toujours utilisé pour les calculs gravitationnels car c'est une approximation acceptable, il ne faut pas oublier qu'il avait tord sur le fond. La gravitation selon Newton est une erreur, et c'est la source des travaux d'Einstein sur la relativité générale. Avec Newton, point d'Espace / Temps, point de trous noirs, point de lentilles gravitationnelles, etc, etc, etc... Tous les champs gravitationnels doivent rester "moyens" pour convenir à la théorie. Même Mercure est trop proche du Soleil et de son champ gravitationnel, et Newton se casse les dents...

Dernière modification par NezHaut (20-09-2019 09:14:00)

Magnum · [↑]

[large]"Eppur si muove!"[/large] Le coup de pied dans la termitière. Mais qui était vraiment [large]Galileo Galilei[/large]

ydelta · [↑]

NezHaut a écrit :

Pour revenir au sujet, à noter que si Newton est toujours utilisé pour les calculs gravitationnels car c'est une approximation acceptable, il ne faut pas oublier qu'il avait tord sur le fond. La gravitation selon Newton est une erreur, et c'est la source des travaux d'Einstein sur la relativité générale.

Effectivement c’est bien de le rappeler, et cela illustre le fait qu’en physique quand on rencontre une expérience qui dément la théorie alors en vigueur il existe deux choix possibles : un choix dit « ontologique » qui consiste à dire que la théorie est vraie et donc les résultats de l’expérience doivent être interprétés différemment et un choix « legislatif » qui consiste dans ce cas à remettre en cause la loi en question.

L’exemple que tu prends sur la théorie de la gravitation newtonienne est très intéressant car on a pu assister à l’illustration de ces deux choix dans un cadre presque similaire.
En effet la planète Uranus a été découverte en 1781 et les calculs de gravitation de Newton ne donnaient pas exactement la position qu’on pouvait observer à la lunette astronomique. Les astronomes ont donc débattu mais comme Ils croyaient dur comme fer en Newton, ils ont supposé qu’une autre planète interférait via son champ gravitationnel avec l’orbite d’Uranus autour du soleil. Ils ont fait les calculs et ont ensuite pointé leurs télescopes vers la position calculée et ont découvert effectivement une nouvelle planète dans le système solaire : Neptune !
On peut donc dire que Neptune a été découverte « mathématiquement » grâce aux équations de Newton avant d’être observée. A ce moment-là les astrophysiciens ont opté pour un choix ontologique.

Plus de 100 ans plus tard au début du 20ème siècle, on a rencontré un problème similaire. On s’est aperçu que le périhélie (cad le point de l’orbite le plus proche du soleil) de Mercure avait un décalage de 43 secondes d’arc par siècle par rapport aux calculs de Newton. C’est une toute petite différence angulaire (equivalent à celle d’un cheveu à 1 mètre de distance) mais c’était pas zéro. A ce moment-là les physiciens ont voulu reprendre une approche ontologique en concluant qu’il devait y avoir une autre planète (comme pour Neptune) qui interférait avec l’orbite de Mercure et ils l’avaient baptisée « Vulcain » avant même de l’avoir observée tellement ils étaient sûr d’eux...
Le problème c’est qu’ils ont pointé leurs téléscopes à l’endroit des calculs réalisée avec les formules de Newton et, manque de chance, pas de planète ! Stupeur et tremblement, comment cela était possible ?
C’est alors qu’un jeune homme, un certain Albert Einstein, annonça que la théorie de la gravitation de Newton était tout simplement fausse et qu’il fallait donc opter pour un choix « législatif » et reformuler la théorie. Il présenta alors sa propre théorie de la gravitation (qu’on appelle à tort théorie de la relativité générale alors qu’elle porte uniquement sur une des 4 forces fondamentales qu’est la gravitation mais c’est un autre débat).

Comme le souligne NezHaut, Einstein a révolutionné la physique à l’époque en stipulant que la gravitation n’était en réalité pas une force mais une courbure de l’espace-temps entraînée par la masse des corps qui composent l’univers et qui se déplacent en réalité dans un mouvement rectiligne uniforme mais dans un espace quadridimentionel courbé

Dernière modification par ydelta (20-09-2019 23:50:33)

cro · [↑]

Merci pour ce partage

Bee Gee · [↑]

NezHaut a écrit :

Bee Gee a écrit :
A cette époque les gilets jaunes auraient subi le même sort, on pleurniche mais les choses ont quand même sacrément évolué.
Là encore, question de référentiel. On peut toujours trouver pire... Mais c'est une mauvaise façon de penser. Il vaut mieux se comparer au meilleurs... Sinon on se satisfait de la médiocrité.
Pour revenir au sujet, à noter que si Newton est toujours utilisé pour les calculs gravitationnels car c'est une approximation acceptable, il ne faut pas oublier qu'il avait tord sur le fond. La gravitation selon Newton est une erreur, et c'est la source des travaux d'Einstein sur la relativité générale. Avec Newton, point d'Espace / Temps, point de trous noirs, point de lentilles gravitationnelles, etc, etc, etc... Tous les champs gravitationnels doivent rester "moyens" pour convenir à la théorie. Même Mercure est trop proche du Soleil et de son champ gravitationnel, et Newton se casse les dents...

On progresse pas à pas, il a fallu attendre un peu plus de 2 siècles pour passer de Newton à Einstein, ce dernier sachant très bien que sa théorie de 1915 n'est pas complète, 1 siècle après on en est toujours à ce point, faudra t'il encore attendre 1 siècle de plus ? Il n'empêche qu'avec papa Newton on se pose sur le Lune à qq dizaines de mètres près, dès Apollo 12, à une époque ou l'informatique n'en était qu'au balbutiement.

Il n'empêche que la mécanique de Newton fonctionne aussi pour plein de choses de notre vie courante dont le vol des avions et que même parfois c'est mal compris par bon nombre de pilotes,... car mal expliqué,... notamment sur les histoires de stabilité longitudinal,... foyer, point neutre, marge statique ... dont fait les frais Boeing MAX et même Airbus, certaines compagnies limitant l'occupation des sièges arrières sur le NEO, c'est parait il le progrès…. évidemment les ingés savent tout cela parfaitement bien et connaissent les vrais correctifs qui auraient été nécessaires, mais couteux, et non des bidules électroniques mal torchés.

a+

CHURCHILL · [↑]

Merci c'est un excellent sujet pour le bar (qui ne serait pas non plus hors sujet dans l'actualité) . Merci .

bricedesmaures · [↑]

L’avantage de parler des poubelles volantes, c’est qu’elles montrent bien que la gravité existe au sens propre et au sens figuré.

ydelta · [↑]

Puisqu’on parle de Newton et sa contribution à la mécanique du mouvement, j’aimerais aussi mentionner Maxwell, le « père » de l’électromagnétisme, une des autres forces fondamentales et qui représente une branche majeure de la physique et sans qui il n’y aurait pas grand chose de notre civilisation moderne (lumière artificielle, appareils électriques, micro-ondes, optique pour ne citer que quelques exemples).

Il se trouve qu’il existe un lien entre Newton, Maxwell et Einstein. Quand ce dernier a commencé à s’intéresser à la physique des particules (aujourd’hui appelée physique quantique) il s’est rendu compte qu’il y avait une contradiction entre les lois de la mécanique de Newton et les lois de l’électromagnétisme formalisées au travers des équations de Maxwell, un physicien écossais de la seconde moitié du 19ème siècle.
En effet, comme on l’a rappelé plus haut, depuis Galilée on sait que le mouvement c’est comme « rien », tout se passe comme si on n’était pas en mouvement (on parle ici d’un mouvement rectiligne uniforme dit inertiel, c’est à dire sans variation des moments d’inertie comme accélération, freinage, virage...). Quand vous êtes dans une voiture ou un train ou un avion en mouvement tout se passe comme si vous n’étiez pas en mouvement. Cela veut dire que les lois de la physique s’appliquent exactement de la même façon que si vous étiez resté au bord de la route, sur le quai de la gare ou dans le terminal de l’aéroport. Tout mouvement perçu est toujours en référence par rapport à quelque chose, qu’on appelle un référentiel galiléen. Or il existe un principe dit d’équivalence qui stipule que tous les référentiels galiléens se valent, on ne peut pas dire qu’un est plus juste ou meilleur qu’un autre.

Le problème c’est que dans les équations de Maxwell sur l’électromagnétisme, les ondes électromagnétiques se propagent sur un support en le faisant vibrer. On sait bien par exemple que les ondes sonores se propagent dans l’air à une certaine vitesse (celle du son) en faisait vibrer les molécules d’air. Dans ce cadre la lumière est considérée comme un phénomène ondulatoire qui se propage aussi sur un support en le faisant vibrer à des fréquences diverses. Ce support pour la lumière est appelé à l’époque l’ether luminifère dont la seule et unique propriété est d’être parfaitement immobile.
Tous les physiciens de l’époque étaient convaincus de l’existence de cet ether et certains avaient même calculé la vitesse de la terre par rapport à l’ether (car comme chacun sait la terre tourne sur son axe et autour du soleil donc elle est en mouvement).

Or Einstein qui étudiait à la fois la mécanique et l’électromagnétisme s’est rendu compte de la contraction entre les deux théories : l’une stipulait que tout les corps étaient en mouvement par rapport à un référentiel selon le principe d’équivalence et l’autre qu’il existait un ether totalement immobile...

Il a donc publié un papier en 1905 (année baptisée de miraculeuse pour la physique) en commençant par cette phrase « l’ether nous pose des problèmes, supprimons l’ether et nos problèmes s’en iront » :)

Il a ensuite démontré que la lumière n’était en fait pas une onde mais un corpuscule, c’est à dire un objet physique à part entière qui évolue dans un champs au moyen de quanta (c’est à dire sous forme de paquets minuscules) qu’il a baptisés les photons.

C’était une révolution car on a ensuite compris que ces photons étaient des particules sans masse qui se déplaçaient dans un champ scalaire vide (enfin presque vide mais on y reviendra plus tard si ça vous intéresse) à une vitesse constante de 300 000 km/s (arrondie) et cette constante allait devenir une des plus importantes de la physique et la base des théories de la relativité générale et restreinte d’Einstein. Il fera ensuite le lien entre masse et énergie via cette constante de la vitesse de la lumière au moyen de la formule certainement la plus connue en physique: E = MC^2

A suivre...

Dernière modification par ydelta (21-09-2019 11:43:25)

coromon · [↑]

Pour un complément d'info :

NEPTUNE6P2V7 · [↑]

à la question qu'est ce qui est plus lourd 1kg de plomb ou un kilo de plume ; Ali disait à son maitre d'école << 1 kg de plomb misieur . >>
réfléchi un peu Ali
<< bhen misieur ti te met sous le balcon et je te jette un kilo de plume sur la tête et un kilo de plomb ti va voir ci quoi qui ti fait le plus mal ...>>

ydelta · [↑]

Alors pour revenir quelques instants à la raison pour laquelle tous les corps chutent à la même vitesse, il suffit de prendre un exemple simple et d'y appliquer la deuxième loi du mouvement de Newton pour bien comprendre comment ça marche (je rassure les moins matheux, c'est des maths niveau collège )

Que nous dit cette deuxième loi ? (qu'on appelle aussi "principe fondamental de la dynamique de translation" -> ça c'est pour vos prochains dîners mondains )

Elle nous dit que l'accélération subit par un objet ou un corps est proportionnelle à la force résultante qui agit sur lui : Force résultante (mesurée en Newton) = masse (en kg) x accélération (en m/s)
Donc plus la force agissante est élevée plus l'accélération, pour une masse donnée, sera importante. Ou encore plus la masse est élevée plus l'accélération sera faible pour une force donnée.
Prenons l'exemple d'une balle de tennis A et d'une boule de pétanque B avec une masse respective m(A) et m(B) et appliquons l'équation de Newton évoquée plus haut :

La balle A subira une force F(A) équivalente à sa masse m(A) multipliée par l'accélération qu'elle subit (qu'on appellera a(A)
F(A) = m(A) x a(A)

La balle B quant à elle et de manière similaire subira une force égale à :

F(B) = m(B) x a(B)

Or on sait que dans le vide et en l'absence de contraintes aérodynamiques, la seule force exercée sur un objet est son poids (appelons-le P) qui équivaut à sa masse multipliée par la pesanteur (qu'on va nommer G).

On a donc P(A) = m(A) x G = F(A)
et P(B) = m(B) x G = F(B)

Si on développe les deux égalités on obtient :

m(A) x a(A) = m(A) x G

m(B) x a(B) = m(B) x G

les deux termes de masse s'annulent et donc

a(A) = G
a(B) = G

En conclusion l'accélération que subissent la balle A et la boule B est égale à la force gravitationnelle de la terre qui équivaut à 9.81 N/kg ou 9.81 m/s^2

Bon maintenant ça c'est Newton, pour Einstein comme évoqué précédemment, c'est la terre qui accélère vers "le haut" à cette vitesse et donc les objets en chute libre sont en réalité en apesanteur et donc dans un référentiel de mouvement rectiligne uniforme avec une vitesse nulle, la raison pour laquelle ils sont immobiles les uns par rapport aux autres. Ils se font ensuite "rattraper" par la terre au moment où ils la heurtent simultanément.

En tout cas dans les deux interprétations de la gravité, la vitesse en chute libre est donc totalement indépendante de la masse des corps qui chutent, CQFD

Dernière modification par ydelta (22-09-2019 02:28:13)

Bee Gee · [↑]

Ce bon Albert est connu surtout par sa théorie de la relativité, restreinte en 1905, puis la générale en 1915, avec l'intégration de la gravité,... déjà un défi énorme pour le bon sens commun… on oublie cependant son apport important dans la mécanique quantique, de par son attitude critique qui a fait remuer le cul de ses petits camarades.

S'il n'a pas reçu de Nobel pour la relativité il l'a reçu pour tout autre chose, l'effet photo-électrique et ses conséquences.

Ce bon Albert attribuait ses découvertes à son retard mental, enfant il a mis longtemps à parler, il a réfléchi sur des choses simples plus tard que ses congénères, comme le temps l'espace, la simultanéité,... Sa grande force était l'expérience de pensée en imaginant son propre corps impliqué dans un scénario du genre "que se passerait il si …" la relativité d'Einstein était latente dans la relativité de Galilée, (le mouvement est comme rien) il a su "pousser le bouchon" plus loin, là est tout son génie

Ayez une pensée pour ce bon Albert chaque fois que vous utilisez votre GPS, sans les équations de la relativité générale, ça ne fonctionnerait pas, tout simplement.

Il y a beaucoup à dire de meilleurs experts que moi prendront bien la suite !

Dernière modification par Bee Gee (21-09-2019 10:52:40)

NezHaut · [↑]

A mon sens, un de ces apports les plus consequent vient de son equation la plus connue et pourtant la moins bien comprise du grand public : E=mc2 : la masse et l'energie ne sont que 2 faces d'une meme pieces. Deux aspects d'une meme "entite". Elles sont d'ailleurs toutes les deux responsables de la courbure de l'espace / temps.

Au passage, contrairement a la gravite Newtonienne, celle d'Einstein n'indique PAS que 2 objets de masses differentes tombent au sol en meme temps...
C'est totalement imperceptible a notre echelle (et a beaucoup d'echelles, tout comme la relativite du temps), mais le champ gravitationnel autour de l'objet le plus lourd etant plus fort, la distorsion de l'espace / temps y est plus importante, et donc le "temps avant impact" en comparaison d'un objet de masse plus faible, different... Il s'agit d'une interaction entre 2 champs gravitationnels, celui de la Terre, et celui de l'objet (en approximation, en realite il y a tous les champs de tous les corps presents qui entrent en compte). Si le champ de l'objet est different (objet faible masse vs grosse masse), alors l'interaction est differente... Il est evident que dans la pratique (les calculs), le champ terrestre etant monstrueusement plus important que celui de l'objet, on peut negliger ce dernier, et donc negliger la difference entre des objets de masse importante et de masse faible...

Mais Jupiter et la boule de bowling ne tomberaient pas au meme moment... Ce n'est pas pour rien que Newton ne donne pas de bons resultats des qu'on parle d'objets de masses importantes... Ce qui est negligeable dans les champs faibles ne l'est plus du tout dans les champs forts.
Pour envoyer des satellites en orbite terrestre, ca marche, pour trouver des trous noirs, beaucoup moins...

Et Newton se casse les dents pour expliquer que les etoiles, les planetes, les trous noirs, devient la lumiere... Si on renprend les calculs montres par Ydelta (exacts), comment expliquer qu'un "objet" de masse nulle (le photon) soit devie par la gravite d'un autre objet ?? Absurde. C'est bien le fait qu'en realite la gravite ne soit PAS une force, mais une deformation de l'espace / temps qui permet de l'expliquer : la lumiere n'est pas devie. Elle se deplace en ligne droite, mais dans un espace courbe...

Pour les anglophones :

https://www.youtube.com/watch?v=Xc4xYacTu-E

https://www.youtube.com/watch?v=IJhgZBn-LHg

Dernière modification par NezHaut (21-09-2019 11:31:03)

NEPTUNE6P2V7 · [↑]

Bee Gee a écrit :

Ce bon Albert est connu surtout par sa théorie de la relativité, restreinte en 1905, puis la générale en 1915, avec l'intégration de la gravité,... déjà un défi énorme pour le bon sens commun… on oublie cependant son apport important dans la mécanique quantique, de par son attitude critique qui a fait remuer le cul de ses petits camarades.
S'il n'a pas reçu de Nobel pour la relativité il l'a reçu pour tout autre chose, l'effet photo-électrique et ses conséquences.
Ce bon Albert attribuait ses découvertes à son retard mental, enfant il a mis longtemps à parler, il a réfléchi sur des choses simples plus tard que ses congénères, comme le temps l'espace, la simultanéité,... Sa grande force était l'expérience de pensée en imaginant son propre corps impliqué dans un scénario du genre "que se passerait il si …" la relativité d'Einstein était latente dans la relativité de Galilée, (le mouvement est comme rien) il a su "pousser le bouchon" plus loin, là est tout son génie
Ayez une pensée pour ce bon Albert chaque fois que vous utilisez votre GPS, sans les équations de la relativité générale, ça ne fonctionnerait pas, tout simplement.

Il y a beaucoup à dire de meilleurs experts que moi prendront bien la suite !

Einstein a été distingué par la communauté scientifique pour son étude de l'effet photo-voltaïque, ce qui lui a légitimement valu le prix Nobel .

Mais la majeur partie du temps vous oubliez, Poincaré, Hilbert, Lorentz ou encore Planck... Sans eux, pas de Estein dans vos pensées

Dernière modification par NEPTUNE6P2V7 (21-09-2019 12:11:10)

Magnum · [↑]

Ce bon Albert a su concrétisé et coiffer au poteau Lorentz et Poincaré qui avaient préparé le terrain sans en saisir la portée.

ydelta · [↑]

Alors effectivement si on vient à parler de ce bon Albert, il y a énormément de choses à dire, je viens d'ailleurs de changer le titre du fil car le sujet s'élargit un peu au delà de la simple gravitation.
Comme souligné plus haut même s'il y a eu bien d'autres physiciens brillants (Planck, Bohr, Dirac, Shrödinger, Heisenberg Feynman, Paoli, Fermi, les Curie pour n'en citer que quelques uns), c'est vrai qu'Einstein a laissé une empreinte particulièrement forte dans l'histoire de la physique théorique.

Comme l'a rappelé BeeGee Albert n'était pas un élève particulièrement remarqué pour ses résultats scolaires, il était étourdi et en réalité comme beaucoup de gens très intelligents, l'école l'ennuyait. Il 'a quittée à 15 ans pour rejoindre ses parents en Italie. Ceci dit même s'il n"était pas l’archétype du bon l'élève toujours assis au premier rang, il était doué pour les mathématiques et il a appris le calcul différentiel et integral en autodidacte. Il a ensuite voulu quand même obtenir un diplôme universitaire et a intégré l'Institut Polytechnique de Zurich (aujourd'hui ETH) après avoir échoué une première fois à l'examen d'entrée.

C'est en 1905 (Annus Mirabilis pour beaucoup de physiciens) qu'il va créer un séisme en publiant la même année 4 papiers qui allaient chacun révolutionner la physique alors qu'il était complètement inconnu et simple officier de 3ème classe à l'office des brevets de Berne. C'était un travail administratif (alimentaire) pour entretenir sa famille (il était jeune marié et avait un bébé de 1 an). Parmi ces papiers on retrouve le fameux articule sur l'effet photoélectrique (qui lui vaudra le Nobel) et dans lequel il montre par l'expérience que la lumière possède les caractéristiques duales d'onde et de corpuscule et reprend l'idée de Planck sur les quanta pour l'appliquer aux photons.

Mais pour beaucoup le plus révolutionnaire des papiers était le troisième dans lequel il suggère que le temps absolu n'existe pas et jette les bases de sa théorie de la relativité restreinte qui porte sur les 4 interactions fondamentales (gravitation, électromagnétisme, force nucléaire forte et faible). On parle souvent de sa théorie de la relativité générale (qui est en fait uniquement une théorie de la gravitation) alors que la théorie de la relativité restreinte est en fait plus large (et donc aurait du être appelée générale et inversement )

Dans son travail de fonctionnaire à Berne à l'office des brevets, Einstein doit étudier les propositions des ingénieurs qui tentent de répondre à un problème érigé en cause nationale à l'époque : celui d'unifier les horloges dans tout le territoire suisse. Cela parait trivial mais à l'époque Genève avait 3 horloges : celle qui affichait l'heure à Genève, l'autre à Berne et la troisième l'heure du train en provenance de Paris. Il fallait donc trouver un moyen de synchroniser le temps de toutes les horloges du pays.

Einstein a donc vu passer des dépôts de brevets et a pu réfléchir lui aussi au problème et ce troisième papier synthétise en quelque sorte ses conclusions en va créer un séisme. Il faut rappeler qu'à l'époque de la publication de ces papiers, Albert était inconnu sur le plan universitaire et il s'agissait d'un journal scientifique prestigieux Annalen der Physics avec un comité de lecture dans lequel figurait un certain Max Planck !

Ce troisième article intitulé "Sur l'électrodynamique des corps en mouvements" Einstein va tenter comme je l'indiquais dans un message précédent, d'unifier la théorie sur l'électromagnétisme de Maxwell et la mécanique classique de Newton en proposant un cadre dans lequel les deux théories ne seraient pas incompatibles. L'article ne fait que quelques pages, il ne comporte que très peu de formules mathématiques mais sa puissance réside dans le raisonnement implacable d'Einstein. Pour résumer il est écrit à partir de questions simples comme si un enfant se les posait, mais (et c'est le génie d'Einstein) mises bout à bout, allaient stupéfier la communauté scientifique de l'époque et créer une petite révolution.

Evidemment l'article original n'est pas construit en ces termes exacts mais on peut résumer le raisonnement d'Einstein à travers les 3 questions c-dessous qu'il pose et auxquelles il apporte ensuite des réponses plus compliquées pour alimenter sa théorie de la relativité restreinte.

Première question : "Qu'est ce que je veux dire quand je dis qu'un train arrive à 7 heures à la gare" (imaginez la tête de Planck lisant pour la première fois ce papier ). Réponse : "je veux dire que le train arrive en quai de gare quand la petite aiguille de ma montre pointe sur le 7"

Deuxième question (qui va commencer à chatouiller un peu) : "qu'est ce que je veux dire quand je dis qu'un train arrive à la gare de Zurich à 7 heures quand je suis à Berne ?"

Enfin dernière question (la question qui tue) : "qu'est ce que je veux dire quand je dis qu'un train arrive à 7 heures à la gare de Zurich quand je suis en déplacement par rapport à la gare ?"

Dans ce papier, Einstein explique qu'en réalité le temps ne doit pas être considéré comme absolu mais relatif à un observateur. Chaque observateur possède son propre temps et la façon dont il perçoit le temps dépend de sa vitesse de déplacement. Pour Einstein la vitesse de la lumière est une vitesse maximale infranchissable (car sinon on remettrait en question de principe de causalité et donc on pourrait théoriquement remonter dans le temps...). Donc le temps est relatif à la vitesse de déplacement de l'observateur par rapport à la vitesse de la lumière.

Sur terre on ne perçoit pas cette relativité du temps car on se déplace très lentement par rapport à la vitesse de la lumière donc on a l'impression que les horloges sont synchronisées. Quand on se déplace en avion à près de 1000 km/h, on ne se déplace qu'à environ 0.00009% de la vitesse de la lumière...) donc il ne perçoit pas les effets de cette déformation du temps. Mais évidemment les photons (qui par construction se déplacent à la vitesse de la lumière) vont avoir une importance cruciale dans la construction du modèle standard de la physique des particules, de la formation de la masse et du calcul de l'énergie de masse (par la formule E = MC^2)

Voilà c'est une histoire passionnante, suite au prochain épisode

Dernière modification par ydelta (21-09-2019 20:33:24)

Magnum · [↑]

La suite

La physique que nous connaissons risque bien d'être bouleversée à cause ou grâce à une nouvelle découverte. Pour vous donner une idée de l'ampleur de cette révolution, il est possible qu’Einstein se soit trompé.

En effet, des physiciens du CNRS (Centre national de la recherche scientifique, France) et du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) ont fait une découverte révolutionnaire. Des particules élémentaires (neutrinos) ont été mesurées à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Cela remet totalement en cause la théorie de la relativité d'Einstein puisque celui-ci affirme qu'il s'agit d'une limite infranchissable.

Toutefois, le chercheur ne s'est pas réellement trompé, seulement actuellement d'autres éléments entrent en compte et également des appareils nettement plus performants.

Ainsi, la théorie de la relativité de ce bon Einstein forme la base de la physique moderne. Elle affirme que 300 millions de mètres par seconde correspondent à une limite infranchissable pour toutes particules ou corps existants.

Or au cours de l'expérience internationale Opera, les chercheurs ont constaté que les neutrinos parcouraient les 730 kilomètres séparant les installations du CERN à Genève du laboratoire de Gran Sasso (Italie) à une vitesse de 300.006 km/s. Ce qui représente 6 kilomètres par seconde de plus que la vitesse de la lumière.

Même si cela peut paraître négligeable aux yeux d’une personne lambda, dans le domaine physique cette différence tient de la révolution. Cette découverte très sérieuse devrait tout simplement bouleverser le monde scientifique. Pour exemple, les chercheurs furent tellement surpris du résultat qu'ils ont réitéré l'expérience pendant 3 ans sur 15 000 neutrinos. La marge d'erreur est infime, seulement 10 milliardième de seconde.

Le CNRS précise que cette théorie peut être réfutée ou concrètement établie, des mesures indépendantes sont nécessaires avant d'affirmer quoi que ce soit. La découverte est trop fondamentale pour être agrée aussi rapidement.

L’information essentielle est qu’il se peut que la vitesse de la lumière ne soit pas la vitesse limite.

Bee Gee · [↑]

Pour sûr que c'est une histoire passionnante, merci ydelta pour ce résumé qui m'économise de relire et de la salive ! rires !

Cher Magnum, Einstein ne s'est pas trompé l'expérience Opéra était foireuse pour une vague histoire de connexion, ça a été reconnu dans la suite des événements et la théorie reste toujours valable.

Einstein inclus le savoir de Newton et Galilée et il a toujours affirmé que la RG n'est pas complète puisqu'elle n'inclut pas la physique quantique.

L'évolution va pas à pas on réunissant 2 objets de nature semblant différente comme par exemple le magnétisme et l'électricité c'est devenu l'électromagnétisme si important dans nos vie quotidiennes, Albert à réuni l'espace et le temps puis la gravité, la prochaine étape devrait concerner la RG et le monde quantique, si cela veut dire quelque chose, ça fume dans les calebasses, pour le moment on a des tas de théories mais non encore abouti, ce jour là on en saura davantage sur la matière et l'énergie noire.. peut être..

C'est bien parce que c'est sans fin que c'est passionnant.

Dernière modification par Bee Gee (21-09-2019 16:54:18)

CHURCHILL · [↑]

Donc c'était demain ! Continuez c'est passionnant on ne s'en lasse pas.

coromon · [↑]

Pour ceux qui s'intéresse à la relativité restreinte, un site (et aussi en version livre) :

La relativité animée

D'autres video sont accéssibles sur le site et sur youtube.

NezHaut · [↑]

ydelta a écrit :

On parle souvent de sa théorie de la relativité générale (qui est en fait uniquement une théorie de la gravitation) alors que la théorie de la relativité restreinte est en fait plus large (et donc aurait du être appelée générale et inversement wink )

Les termes "restreinte" et "generale" se rapporte au domaines d'application des theories, et sont donc parfaitement corrects... La relativite restreinte ne s'applique que dans un certain type de referentiels (inertiels) et n'est donc pas vraie tout le temps. La relativite generale elle, est independante du referentiel, d'ou son nom (c'est d'ailleurs basiquement une extension de la relativite restreinte aux referentiels non inertiels, avec prise ne compte de la gravitation).

ydelta a écrit :

Quand on se déplace en avion à près de 1000 km/h, on ne se déplace qu'à environ 0.00009% de la vitesse de la lumière...) donc il ne perçoit pas les effets de cette déformation du temps.

Humainement peut etre pas. Mais l'experience a etait faite pour appuyer la theorie : 4 horloges atomiques, toutes synchronisees. 2 restent au sol sur une base aerienne, 2 autres dans un avion de chasse qui fera le tour du monde a haute vitesse. Au retour, les 2 horloges de l'avion sont toujours synchronisees entre elles, mais plus avec celles restees au sol. Il y a aussi une experience avec une montee en tres haute altitude, similaire.

C'est bien sur sans compter l'application quotidienne de cette relativite du temps avec les GPS, comme l'a rappele BeeGee.

@Magnum : comme le dit BeeGee, pas a jour l'histoire... L'equipe Italienne s'est ridiculisee avec une erreur de stagiaire sur ce coup la... (Qu'ils ont essaye de couvrir sous des explications alambiquees...)

Dernière modification par NezHaut (21-09-2019 17:15:05)

Magnum · [↑]

NezHaut a écrit :

@Magnum : comme le dit BeeGee, pas a jour l'histoire... L'equipe Italienne s'est ridiculisee avec une erreur de stagiaire sur ce coup la... (Qu'ils ont essaye de couvrir sous des explications alambiquees...)

Moi je veux bien mais ce n'est pas ce que j'ai lu et on est loin du stagiaire qui aurait mal branché la prise.

... Malgré cela, le travail des chercheurs français paraît très solide. Il a résisté à six mois de vérifications par des collègues extérieurs appelés à la rescousse pour tenter de découvrir un biais, une erreur dans l'expérience.

«C'est si énorme qu'on a la trouille de s'être trompés quelque part, explique Stavros Katsanevas, directeur adjoint de l'IN2P3 (l'institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS).

Depuis les premiers résultats, en mars dernier, nous avons fait des vérifications au niveau du CNRS, puis après au niveau de l'expérience internationale Opera, qui travaille sur le détecteur de neutrinos. On n'a rien trouvé, et comme l'information commençait à fuiter, on a décidé de la rendre publique maintenant.»

ydelta · [↑]

Bee Gee a écrit :

Einstein inclus le savoir de Newton et Galilée et il a toujours affirmé que la RG n'est pas complète puisqu'elle n'inclut pas la physique quantique.

Et inversement le modèle standard de la physique des particules est incomplet lui-aussi car il considère que la gravitation est négligeable à l'échelle quantique donc il est clair que tout n'est pas encore fini au niveau des découvertes.

#1 [↑][↓] 20-09-2019 00:24:30

[Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#2 [↑][↓] 20-09-2019 08:41:28

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#3 [↑][↓] 20-09-2019 09:12:54

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#4 [↑][↓] 20-09-2019 10:29:01

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#5 [↑][↓] 20-09-2019 10:42:57

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#6 [↑][↓] 20-09-2019 14:01:50

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#7 [↑][↓] 20-09-2019 16:04:46

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#8 [↑][↓] 20-09-2019 17:36:08

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#9 [↑][↓] 20-09-2019 17:48:36

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#10 [↑][↓] 20-09-2019 18:30:09

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#11 [↑][↓] 20-09-2019 18:49:12

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#12 [↑][↓] 20-09-2019 18:54:42

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#13 [↑][↓] 20-09-2019 23:27:47

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#14 [↑][↓] 21-09-2019 10:48:43

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#15 [↑][↓] 21-09-2019 11:14:08

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#16 [↑][↓] 21-09-2019 12:09:32

Re : [Réel] Galilée, Newton, Einstein... quelques brèves de physique

#17 [↑][↓] 21-09-2019 13:11:35

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#18 [↑][↓] 21-09-2019 16:02:09

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#19 [↑][↓] 21-09-2019 16:27:06

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#20 [↑][↓] 21-09-2019 16:50:50

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#21 [↑][↓] 21-09-2019 16:57:51

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#22 [↑][↓] 21-09-2019 17:04:33

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#23 [↑][↓] 21-09-2019 17:09:07

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#24 [↑][↓] 21-09-2019 17:31:31

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#25 [↑][↓] 21-09-2019 17:58:20

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