Le topic des sciences de l'univers. Antimatière tu perds ton sang froid !

[Vedder]

Même si c'est pas ta question, d'un point de vue pratique, quand tu vas bouger la tige vers l'avant ou l'arrière, tu vas transmettre l'information du mouvement au moyen une onde acoustique dans le matériau qui va se propager tout du long à la vitesse du son dans le matériau. Même si on prend du diamant, on reste à 15-20km/s max.

Sinon, ben je sais pas.

[Lazyjoe]

Moi je me demande comment il va faire pour pousser une tige aussi longue dans l'espace.

[pseudoridicule]

Moi je me demande comment il va faire pour pousser une tige aussi longue dans l'espace.

Je peux te montrer si tu veux.

[ZenZ]

tu vas transmettre l'information du mouvement au moyen une onde acoustique dans le matériau qui va se propager tout du long à la vitesse du son dans le matériau. Même si on prend du diamant, on reste à 15-20km/s max.

Tu es sûr de ça ?

[Molina]

Petit exercice de pensée : j'ai une tige faite d'un métal (ou autre) qui est très très dure et très très résistante à toute déformation. Cette tige fait 300 000km.
Je suis dans l’espace, je tiens la tige en face de moi, et à l'autre bout, y'a un collègue qui observe la tige.
Avant l'expérience, on s'est mis d'accord que si je tire la tige vers moi ça veut dire oui, et si je la pousse vers lui ça veut dire non.

Du coup, on va dire qu'il m'envoie une question par sms, et que moi je dois lui répondre soit en poussant soit en tirant la tige de métal.
Ce que je n'arrive pas à me représenter, c'est que du fait de la limitation de la vitesse de la lumière, qu'est ce qui fait que l'autre bout de la tige ne donnera pas l'info de ma réponse en moins d'une seconde ?
C'est la vitesse d'information de déformation de proche en proche de tous les atomes de ma tige ? En gros pendant une seconde, ma tige sera légèrement plus longue ou légèrement plus courte que 300 000km ?

Il me semble que (alors c'était un exemple de Klein E. ...) si on construit un ciseau géant de 1 km, l'intersection entre les deux lames se propageraient plus vite que la lumière. (1 km ou 10 km je ne sais plus, mais un truc quand même assez grand).

[Phibrizo]

Petit exercice de pensée : j'ai une tige faite d'un métal (ou autre) qui est très très dure et très très résistante à toute déformation. Cette tige fait 300 000km.
Je suis dans l’espace, je tiens la tige en face de moi, et à l'autre bout, y'a un collègue qui observe la tige.
Avant l'expérience, on s'est mis d'accord que si je tire la tige vers moi ça veut dire oui, et si je la pousse vers lui ça veut dire non.

Du coup, on va dire qu'il m'envoie une question par sms, et que moi je dois lui répondre soit en poussant soit en tirant la tige de métal.
Ce que je n'arrive pas à me représenter, c'est que du fait de la limitation de la vitesse de la lumière, qu'est ce qui fait que l'autre bout de la tige ne donnera pas l'info de ma réponse en moins d'une seconde ?
C'est la vitesse d'information de déformation de proche en proche de tous les atomes de ma tige ? En gros pendant une seconde, ma tige sera légèrement plus longue ou légèrement plus courte que 300 000km ?

Quand tu bouges ta tige, la poussée est communiquée à chaque atome de proche en proche à une vitesse qui ne peut pas dépasser celle de la lumière. Au final, l'extrémité de la tige est elle aussi limitée par la vitesse de la lumière et ne se déplacera pas instantanément.

Et ce même si tu utilises un matériau "très très dur" et "très très résistant à toute déformation". Même si tu arrivais à imiter Thor et à forger une tige issue d'une étoile à neutrons. Ce qui serait vachement cool si je puis me permettre.

Et ce quelque soit la force de la poussée que tu utiliserais. Si tu te décidais à utiliser un morceau d'étoile à neutron et que tu poussais un peu trop fort, tu obtiendrais un trou noir mais l'information elle-même ne se propagerait pas plus vite

[ZenZ]

Il me semble que (alors c'était un exemple de Klein E. ...) si on construit un ciseau géant de 1 km, l'intersection entre les deux lames se propageraient plus vite que la lumière. (1 km ou 10 km je ne sais plus, mais un truc quand même assez grand).

Oui oui j'avais entendu cet exemple, mais lui la subtilité vient du fait que l'intersection entre les deux lames des ciseaux ne représente aucune information, c'est juste un point d'intersection entre deux droites, rien de plus. Moi j'essayais de trouver une astuce pour envoyer de l'information plus vite que la lumière (ou plutôt trouver une expérience qui le mettrait en défaut, tout en sachant bien entendu que je n'y arriverai pas).

Quand tu bouges ta tige, la poussée est communiquée à chaque atome de proche en proche à une vitesse qui ne peut pas dépasser celle de la lumière. Au final, l'extrémité de la tige est elle aussi limitée par la vitesse de la lumière et ne se déplacera pas instantanément.

Ok c'est donc bien ce que je pensais, c'est l'information du déplacement de l'atome n vers l'atome n+1 qui va faire que l'information sera plus lente que la lumière, par contre je savais pas que l'effet en question était plutôt acoustique.

Mais du coup, pourquoi les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière et non pas à la vitesse du son ?

[Neo_13]

Mais du coup, pourquoi les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière et non pas à la vitesse du son ?

La vitesse du son suppose un milieu support.
La vitesse de la lumière n'en a pas besoin.

[Megiddo]

Mais du coup, pourquoi les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière et non pas à la vitesse du son ?

En deux mots, parce qu'en l'état actuel de nos connaissances et de nos moyens techniques, tous deux limités, nous sommes pour l'instant amenés à confirmer la théorie de la relativité générale d'Einstein, mais guère plus. L'an dernier, lors de l'évènement GRB17170817A, l'émission de lumière et les mesures relevées par interférométrie nous sont parvenues presque en même temps. Les vitesses observées semblent équivalentes à une différence de 10 E-14 près (laissons de côté les propriétés de l'espace et les champs gravitationnels traversés, l'effet Shapiro, l'invariance de Lorentz, les potentielles directions incidentes de ces ondes, l'impossibilité de mesurer la différence entre les deux temps d'émission à la source des deux vecteurs d'information ainsi qu'aux points de réception…).

Pour l'instant c'est une petite avancée malgré tout. En gros, on en est au point où on regarde un sucre tomber dans une tasse à café et on s'amuse à mesurer la différence qu'il y a entre voir le sucre tomber dans le milieu et ressentir les ondes qui se propagent dans ce même milieu. Sauf qu'en fait de café, on parle de l'espace.

[Vedder]

Tu es sûr de ça ?

Ben, disons que c'est le principe d'une onde acoustique : la transmission d'un déplacement. Tu pousses un atome qui pousse un atome, etc. La vitesse terminale de transmission de l'information du déplacement se fait donc à la vitesse du son.

Une manière de le voir c'est d'imaginer ton expérience mais au lieu de pousser, tu mets un gobelet de chaque côté et tu parles. La seule différence est que dans ce cas, la tige vibre au lieu de bouger, mais ça n'empêche pas que les atomes de la tige bougent localement. Du coup il me semble que la comparaison se tient.

[ZenZ]

Ouais pas con, sauf que parler dans un gobelet dans l'espace, ça va pas être simple

[Anonyme221030]

S'il y a déplacement de matière ce n'est pas une onde et donc pas de l'acoustique.

Si ton métal est infiniment dur et infiniment indéformable et que tu pousses infiniment fort au point de d'accélérer instantanément la masse totale de ta tige à la vitesse de la lumière, alors l'information arrivera bien au bout d'une seconde non?

[Vedder]

Je suis d'accord que ce n'est pas un onde (même si les plus théoriciens d'entre nous te diront qu'il s'agit d'une onde de type Heaviside ), mais la transmission d'une onde est basée sur les caractéristiques internes de l'objet, principalement la rigidité. Or pousser un objet utilise les même mécanismes.

Pour moi, tu ne peux pas accélérer la masse totale de l'objet en une fois avec une force de contact. Pour que les atomes à l'autre bout de la tige bougent aussi, il faut que l'information ait remonté la tige. Or je pense qu'une information de déplacement ne se transmet ni par photon, ni par la courbure de l'espace-temps. Il ne reste que la déformation de l'objet pour la transmettre, ce qui doit selon moi suivre les même règles qu'une onde.

Après, je parle dans le cas d'un objet réel. Je ne m'y connais pas assez en relativité pour discuter du cas infiniment rigide.

[Anonyme221030]

Si on parle d'un objet réel on n'est plus dans le cadre de l'exercice de pensée proposé par ZenZ et effectivement la question ne se pose pas.

[Focke_oeuf]

A 300000km le solide, je pense qu'on n'est plus dans les ordres de grandeur qui permettent de faire certaines approximations, notamment sur la rigidité.
Pour moi le phénomène est tout de même ondulatoire (dû à l'élasticité du matériau à une si grande échelle), mais si c'est juste un exercice de pensée, alors il y a un principe qui stipule qu'une information ne peut pas se propager ou "voyager" plus vite que c.

A la limite peu importe quelle sera le support de transmission de l'information et les phénomènes qui entrent en jeu, tu as une limite haute qui est c.
Donc l'autre extrémité de la tige mettra au moins 1s à répliquer le mouvement. Tout ça dans un champ gravitationnel uniforme à priori.

Maintenant sur l'exercice en lui même, le fait d'avoir un solide infiniment rigide fait que l'énoncé est un peu contradictoire. Je pense que pour résoudre un tel problème il faut passer par une résolution par éléments finis, qui n'est possible qu'à partir du moment où tu peux considérer ton solide comme une somme d'éléments unitaires interagissant entre eux avec la rigidité comme paramètre d'interaction.
Faudrait poser les équations, mais à mon avis la limite à l'infini (de la rigidité) du bordel doit tendre vers un cas indéterminé.

[ZenZ]

Si ton métal est infiniment dur et infiniment indéformable et que tu pousses infiniment fort au point de d'accélérer instantanément la masse totale de ta tige à la vitesse de la lumière, alors l'information arrivera bien au bout d'une seconde non?

Non, y'a pas d'histoire de pousser la tige infiniment fort ou vite, juste un déplacement "à la main".
Je comprenais pas ce qui ferait que la tige ne transmette pas l'information de "on me tire ou on me pousse" de façon instantanée.

[Argelle]

Limite il n'y a pas besoin d'une tige d'une année lumière de long, un km voire un mètre suffit, si tu supposes un déplacement instantané, ce sera toujours moins que le temps mis par la lumière (1/300000 s pour 1 km) et donc mesurable.

[Molina]

Oui oui j'avais entendu cet exemple, mais lui la subtilité vient du fait que l'intersection entre les deux lames des ciseaux ne représente aucune information, c'est juste un point d'intersection entre deux droites, rien de plus. Moi j'essayais de trouver une astuce pour envoyer de l'information plus vite que la lumière (ou plutôt trouver une expérience qui le mettrait en défaut, tout en sachant bien entendu que je n'y arriverai pas).

Certes mais j'ai l'air un peu bête, mais je ne vois pas en quoi ton information va plus vite que la vitesse de la lumière. Ta tige se déplace à moins de c, il n'y a pas d'émission d'onde ou de matière... A la rigueur, je pense que l'élasticité de ta tige doit être en jeu à se niveau, et qu'à l'autre bout, tu ne sentiras rien.

La réponse à ta question m'intéresse en fait.

PS: En fait je suis d'accord avec la personne qui disait que ça serait une onde.

[Møgluglu]

Pour moi, tu ne peux pas accélérer la masse totale de l'objet en une fois avec une force de contact. Pour que les atomes à l'autre bout de la tige bougent aussi, il faut que l'information ait remonté la tige. Or je pense qu'une information de déplacement ne se transmet ni par photon, ni par la courbure de l'espace-temps. Il ne reste que la déformation de l'objet pour la transmettre, ce qui doit selon moi suivre les même règles qu'une onde.

La particule qui correspond à l'information de déplacement/vibration c'est un phonon, non ?

[Vedder]

C'est une particule fictive, mais ouais c'est ça.

[keulz]

Je comprenais pas ce qui ferait que la tige ne transmette pas l'information de "on me tire ou on me pousse" de façon instantanée.

La rigidité et l'inertie de la tige.
Pour qu'un point de la tige avance de la même distance que l'extrémité proximale, il va falloir l'accélérer, donc un effort du point en amont. Pour qu'il y ait effort, il faut qu'il y ai déformation, donc il faut que les points se rapprochent, donc qu'un point bouge avant l'autre, tu n'as donc plus de déplacement instantané de la barre.

Pour que ça soit instantané de la barre, faut une rigidité infinie.

[ZenZ]

On est d'accord, et c'est bien ce paramètre qui fera défaut dans mon expérience.

Certes mais j'ai l'air un peu bête, mais je ne vois pas en quoi ton information va plus vite que la vitesse de la lumière.

Ben prenons une barre de fer (la barre à tout faire !) d'un m, moi je la tiens d'un côté, et un collègue observe le déplacement de l'autre bout de la tige.
Je pensais qu'en élaborant un code simpliste de type "si tu vois la barre aller vers toi ça veut dire oui (ou 1), si tu la vois s'éloigner de toi, ça veut dire non (ou 0)".
Ainsi, je pensais qu'en poussant la barre vers lui, il aurait instantanément l'information "oui" ou "1", mais en fait, ce n'est pas instantané, la déformation de la barre qui fait avancer ou reculer l'autre bout de la barre de fer se déplace à la vitesse du son.

[Orhin]

D'ailleurs, question qui m'intrigue du coup : que se passerait il si on accélère suffisamment un bout de la barre pour que la différence de vitesse entre 2 atomes soit supérieure à la vitesse du son dans la dite barre ?

[Shosuro Phil]

La vitesse du son dans la barre, j'imagine que c'est une abstraction et une approximation: sous hypothèse de petites déformations, on approche la résolution des "vraies" équations par un système différentiel linéaire, qui, quand on le résoud, dit que les régimes périodiques sont des ondes qui se propagent à telle vitesse, hop c'est ça qu'on appelle la vitesse du son dans le matériau.

Et quand on fait des hypothèses de trop grande rigidité, l'hypothèse "petites déformations" n'est plus valide, et la vitesse du son n'est plus définie. Il faudrait résoudre les "vraies équations" (l'onde n'est plus périodique, et la décomposition en séries de Fourier suppose la linéarité... non?)

Bref... il me semble que la réponse à ce genre de questions est souvent "les échelles (de taille, de vitesse, etc) auxquelles tu regardes sont telles que les approximations qui normalement justifient tes calculs ne sont plus valides".

[Kecheu]

D'ailleurs, question qui m'intrigue du coup : que se passerait il si on accélère suffisamment un bout de la barre pour que la différence de vitesse entre 2 atomes soit supérieure à la vitesse du son dans la dite barre ?

Tu obtiens un écrasement local (déformation plastique ) de la barre.

[Phibrizo]

S'il y a déplacement de matière ce n'est pas une onde et donc pas de l'acoustique.

Si ton métal est infiniment dur et infiniment indéformable et que tu pousses infiniment fort au point de d'accélérer instantanément la masse totale de ta tige à la vitesse de la lumière, alors l'information arrivera bien au bout d'une seconde non?

Le matériau infiniment dur infiniment indéformable n'existe pas.
La poussée infiniment forte non plus.

Je suis d'accord que ce n'est pas un onde (même si les plus théoriciens d'entre nous te diront qu'il s'agit d'une onde de type Heaviside ), mais la transmission d'une onde est basée sur les caractéristiques internes de l'objet, principalement la rigidité. Or pousser un objet utilise les même mécanismes.

Pour moi, tu ne peux pas accélérer la masse totale de l'objet en une fois avec une force de contact. Pour que les atomes à l'autre bout de la tige bougent aussi, il faut que l'information ait remonté la tige. Or je pense qu'une information de déplacement ne se transmet ni par photon, ni par la courbure de l'espace-temps. Il ne reste que la déformation de l'objet pour la transmettre, ce qui doit selon moi suivre les même règles qu'une onde.

Après, je parle dans le cas d'un objet réel. Je ne m'y connais pas assez en relativité pour discuter du cas infiniment rigide.

Mais si, le déplacement se transmet au final par le déplacement du photon. Plus exactement, les électrons du cortège électronique des atomes repoussent ceux du cortège de l'atome voisin -les charges de même signe se repoussent- et cela par l'intermédiaire de la force électromagnétique, dont le vecteur est précisément le photon.

[keulz]

La vitesse du son dans la barre, j'imagine que c'est une abstraction et une approximation

Je ne comprends pas ce que tu veux dire.

[Nilsou]

Mais si, le déplacement se transmet au final par le déplacement du photon. Plus exactement, les électrons du cortège électronique des atomes repoussent ceux du cortège de l'atome voisin -les charges de même signe se repoussent- et cela par l'intermédiaire de la force électromagnétique, dont le vecteur est précisément le photon.

Si c'est le cas ça voudrais dire qu'une force exercée à un bout du matériaux se propagerais à la vitesse de la lumière (dans le matériaux) en tout point de ce matériau ?
ça me parait contre-intuitif ...

[Phibrizo]

C'est surtout pour souligner que l'on ne peut pas utiliser un matériau rigide pour "tricher" et dépasser la vitesse de la lumière, puisque l'interaction étant transmise par les photons, elle ne peut pas aller plus vite.
(Le raisonnement serait aussi valable avec un morceau d'étoile à neutrons, l'interaction serait véhiculée par les gluons je pense, qui sont aussi limités par la vitesse de la lumière)

Pour Newton, la vitesse de réponse d'un bout à l'autre d'une barre parfaitement rigide serait infinie.
Pour Einstein, la vitesse ne peut dépasser celle de la lumière (ou, de façon à peu près équivalente, une barre parfaitement rigide est interdite par la relativité)

Mais sinon, la vitesse peut parfaitement être inférieure. J'imagine que c'est là où il faut faire la distinction entre un matériau "indéformable" et un matériau "déformable". En outre à, l'intérieur d'un matériau, les photons sont émis et réabsorbés, ce qui de toute façon rend la vitesse maximale effective de propagation de l'interaction inférieure à celle de la lumière (de la même façon que la lumière va plus lentement dans l'eau que dans le vide).

[Zepolak]

On est d'accord, et c'est bien ce paramètre qui fera défaut dans mon expérience.

Si tu veux une expérience où t'as besoin de déplacer de la matière (dans ton cas, la barre) pour ensuite l'utiliser pour transmettre une information plus vite que la lumière, elle existe déjà, elle fonctionne (elle n'as pas besoin de rigidité infinie) et elle n'est pas fantaisiste : c'est l'utilisation de l'intrication quantique.