Bonjour à tous,

C'est mon premier post sur ce nouveau forum. Je me demande pourquoi l'on ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière <math>\(C \approx 300 000 km/s\)</math> (dans le vide). J'ai ma petite idée sur la question:

La particule transportant de la lumière, le photon, est de l'energie pure. Il n'a donc pas de masse <math>\(m = 0\)</math>. Donc pour aller plus vite que la lumière donc que les photons il faudrait avoir une masse inférieure à celle d'un proton soit <math>\(m2 < 0\)</math>. Or on ne peut pas avoir une masse négative.

Mais si l'on avait la technologie necessaire pour soumettre une force suffisante pour expulser un objet à plus de 300 000 km/s, que se passerait-il ?

Si vous avez d'autres théories, merci de les faire partager.

Gollum

Citation : thegolum35

Mais si l'on avait la technologie necessaire pour soumettre une force suffisante pour expulser un objet à plus de 300 000 km/s, que se passerait-il ?

"Soumettre un force" ? Attention aux termes que tu emploies ! (Bon, ok, j'arrête d'être chiant).

Sinon, voici ma théorie (mais sache que je suis nul en Physique, donc ma théorie à de grandes chances d'être bien foireuse ) :

Citation : Théorie d'un mec qui n'a même pas la moyenne en Physiques

Comme tu l'as dis, un photon n'a pas de masse, c'est donc, à mon avis, pour cela qu'il peut atteindre la vitesse de la lumière.
Mais, un "objet" en a une. À mon avis, c'est donc pour ça qu'il ne pourra jamais atteindre la vitesse de la lumière...

Citation : thegolum35

Mais si l'on avait la technologie necessaire pour soumettre une force suffisante pour expulser un objet à plus de 300 000 km/s, que se passerait-il ?

À mon avis, la Terre exploserait car l'énergie cinétique de l'objet aurait trop de mal à se dissiper (formule : Ec = m*v²*0.5, donc, il peut pas y avoir de masse nulle). Donc, si on admet qu'elle se convertit en énergie thermique, bah voilà, on crame tous...

Mais je dis ça assez empiriquement, comme tu peux t'en douter

C'est la théorie de la relativité restreinte d'Einstein qui explique cela.
A la base, c'est un postulat.

La lumière (et les ondes électromagnétiques) se déplacent dans le vide à la vitesse c = 299792.458 km/s. Einstein se demandait ce qu'il verrait s'il courrait "à coté" d'une onde de lumière, à la même vitesse. Il devrait logiquement voir cette onde au repos. Mais d'après les équations de Maxwell, qui décrivent ce type d'onde, c'est impossible d'avoir une onde électromagnétique au repos. Ca n'existe pas, quel que soit le référentiel. Donc quoi ? Donc on peut pas voir d'onde E M au repos, donc on peut pas aller à la vitesse c. C'est un postulat, c'est pas vraiment démontré mais ça correspond parfaitement à toutes les expérimentations et résultats théoriques.

Mathématiquement, il faut introduire ce qu'on appelle les transformations de Lorentz pour voir "pourquoi" on peut pas aller à la vitesse de la lumière.

Je ne suis pas d'accord avec ce qui a été dit au premier post, mais il y a du bon dans cette réponse.
Il y a beaucoup de manières de voir ce problème de vitesse limite... Ce genre de problème se traite avec les équations de la relativité restreinte, dans cette théorie on commence en tout premier lieu par supposer que la vitesse de la lumière est constante, et on abouti à dire que cette vitesse est une vitesse limite.

Reprenons l'idée de réfléchir à partir de la masse, proposée par "grand esprit", qui est assez intéressante.

Suite aux lois de la relativité on sait que la masse d'un corps est lié à sa vitesse
Si <math>\(m_0\)</math> est la masse d'un objet qui est au repos alors sa masse à une vitesse v est donnée par:
<math>\(m = \frac{m_o}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\)</math>
où c est la vitesse de la lumière.

On voit que si la vitesse de ce corps s'approche de celle de la lumière (c), sa masse va augmenter et devenir infinie quand v = c. Même si il s'agit d'une particule ridiculement légère.
Mais si on a une masse infinie, on ne peut plus bouger!!!

Bon, il reste le cas du photon qui n'a pas de masse. Mais il a (par définition de c) toujours la même vitesse: celle de la lumière.

Merci à tous

Jo-jo : Aujourd'hui, on ne parle plus trop de la masse relativiste ... sinon je suis assez d'accord avec le raisonnement

Hayabusa : La relativité restreinte n'est pas un postulat, cela se montre à partir de principes, ou postulats :

Le fait est que la relativité se prouve mathématiquement à la suite de quelques postulats simples, dont je ne me souvient plus par coeur. La seule différence avec les postulats de la mécanique classique est que le postulat qui dit que le temps est le même dans tous les référentiels est enlevé. C'est tout. L'autre postulat important (qu'on a déjà implicitement dans ceux concernant la mécanique classique) est le postulat de causalité : Si un événement A déclenche un événement B, alors quelque soit le référentiel choisi, dans ce référentiel l'événement A se produira avant l'événement B (Un postulat qui empêche au passage le retour dans le passé)

De ces postulats (après des maths compliquées, compréhensibles à BAC +1 si on s'y accroche, mais je ne me souviens plus du raisonnement exact) on tire 4 modèles différents. 2 sont incompatibles avec le principe de causalité. Il reste le modèle de la mécanique classique et celui utilisé pour la mécanique relativiste.
Dans ce modèle, on a une grandeur, la rapidité, qui s'additionne comme on additionne les vitesses. Ce qu'on appelle vitesse par contre, est donné par <math>\(c * \th (\phi)\)</math>, <math>\(\phi\)</math>étant la rapidité, et c une constante numérique dont on a eu besoin dans nos calculs. Des calculs et une étude de fonction montrent qu'alors, mathématiquement, rien ne peut aller plus vite que c, et que si la vitesse c est atteinte, la rapidité est infinie, et donc, si on se place dans un référentiel quelconque, L'infini plus un fini valant l'infini, on a bien une rapidité infinie, et donc une vitesse c.
De ces calculs on tire directement la transformation de Lorentz, par écriture de th (a+b) en fonction de th(a) et th(b)
Les expérience menées au XIX ont montré que la vitesse de la lumière ne changeait pas par changement de référentiel, donc la vitesse c est celle de la lumière.

Ceci constitue à peu près le raisonnement logique initial de la mise en oeuvre de la relativité, et explique pourquoi la vitesse c ne peut être dépassée. Pour le fait que la vitesse c ne puisse être atteinte que par un objet de masse nulle, je ne sais pas, mais intuitivement, je dirais que pour des raisons énergétiques ... (l'énergie cinétique s'ecrirait en fonction de la rapidité, et non de la vitesse, et comme l'énergie est finie et non nulle (<math>\(E=h\nu\)</math>) pour un photon, physiquement, le seul cas possible serait masse nulle et rapidité infinie (Celà correspond au fait qu'il faille fournir une énergie infinie à un objet massique pour qu'il atteigne la vitesse de la lumière.)

Citation

Mais si l'on avait la technologie necessaire pour soumettre une force suffisante pour expulser un objet à plus de 300 000 km/s, que se passerait-il ?

L'énergie "contenue" dans tout l'univers suffirait.

J'ai toujours trouvé ça très étrange, les gens qui veulent en rajouter pour montrer leurs petites connaissances

Citation : Aniem

Hayabusa : La relativité restreinte n'est pas un postulat, cela se montre à partir de principes, ou postulats

Ce n'est pas ce que j'ai dit ;-)

Hayabusa : parce qu'aucune solution proposée auparavant, mis à part éventuellement celle de jo-jo (et encore, il m'arrive de trouver l'explication fumeuse, surtout le masse infinie => on ne peut plus bouger), n'offrait une réponse acceptable au vu de ce qu'on m'a enseigné, et de la question. Quitte à savoir pourquoi, autant expliquer d'où ça vient non?

Citation : Hayabusa

C'est la théorie de la relativité restreinte d'Einstein qui explique cela.
A la base, c'est un postulat.

J'ai donc mal compris ta deuxième phrase, tu pourrais l'expliquer?

Selon toi un corps de masse infinie peut se mettre en mouvement?

Sans aucun problème!
Suppose qu'il est immobile dans un référentiel galliléen, tu en prends un autre en translation à v fixé et non nul, et dans celui-là, ton objet sera en mouvement.
En revanche, lui appliquer une force ne lui donnera pas d'accélération

Héhé, je m'attendais à cette réponse. (Qui est bien sûr juste, mais ne donne pas lieu à une absurdité dans le cadre de la réflexion proposée.)

Ce que j'(essaye donc d') expliquer c'est que si tu prends un référentiel quelconque, aucun objet dans ce référentiel ne pourra dépasser c, car sa masse va l'immobiliser.

Je pense qu'il est inutile dans ce cas de partir dans des équations dégueulasses.
Maintenant si tu le désires, on peut faire une transfo de Lorentz (assez bidon) pour constater que si dans un premier référentiel un objet est très rapide mais est "bloqué" par sa masse qui tendrait vers l'infini, il ne va toujours pas dépasser c dans un autre référentiel.


(hors propos: "se mettre en mouvement" n'est pas équivalent à "se déplacer" mais on va pas s'attarder sur des cacahouètes. )

Dans la physique relativiste, oui. Dans la physique classique non.

et je maintiens, même si sa masse tend ver sl'infini au fur et à mesure que sa vitesse augmente, l'objet ne va pas s'arreter net. Il va simplement continuer sur sa lancée en ayant de plus en plus d'inertie ... mais bon là on chipote sur des détails futiles

Je suis tout à fait d'accord avec toi, aurais-je dit le contraire?

(Évidemment il faut faire de la physique relativiste pour traiter ce cas de vitesse limite, dans le classique on peut aller à 400 fois la vitesse de la lumière si on veut! :P) Je propose d'arrêter ici ce "duologue" car on est d'accord entre nous, et l'auteur semble satisfait des réponses apportées.

Juste une petite question :
Des chercheurs ont réussi grâce à une grande quantité d'énergie à téléporter un photon d'un endroit à un autre (deux mètres de distance, il faut pas exagérer quand même ).
Au début, il est dit que 300000 km/s est le maximum car si on voulait aller plus vite que la lumière il faudrait avoir une masse négative. Mais pourtant ce photon avait une masse nulle ! pas négative !
Et, jusqu'à preuve du contraire, parcourir 300000km en 1seconde est plus long que de parcourir 300000km en 0secondes n'est il pas ?

Tsnunami33, puis-je te demander ou tu tiens cette information? (ça me parait peu probable, même si je suis loin d'être physicien )

D'après ce que j'ai pu comprendre à ce sujet, il n'est pas impossible d'aller plus vite que la lumière ; il est simplement impossible de dépasser cette vitesse. La différence ? Si une particule qui vient d'être créée est émise à une vitesse inférieure à c, elle ne pourra jamais dépasser cette limite. Si la particule est émise à une vitesse supérieure à c, il n'y a pas de problème (et je crois que cette particule ne pourra par contre jamais aller au-dessous de c).
Ce que semble confirmer pourquois.com : "Bien entendu, cette théorie n'exclut pas l'existence de particules de matière qui se déplaceraient à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, puisqu'alors le phénomène d'accélération n'aurait pas lieu."

Merci à tous

tsunami33 : Tu parles de téléportation quantique, qui n'est pas la téléportation des films.
Les scientifiques n'ont fait "que" transférer l'état quantique d'un système vers un autre système (voir l'article Wikipedia).

Le problème est que la téléportation quantique transmet de l'information à une vitesse supérieure à c, donc ruine un peu le principe de causalité.

Cette expérience remet donc en cause la relativité... Je sais pas comment on règle le problème, ni si on l'a résolu ...

Citation : Aniem

Le problème est que la téléportation quantique transmet de l'information à une vitesse supérieure à c, donc ruine un peu le principe de causalité.

Cette expérience remet donc en cause la relativité... Je sais pas comment on règle le problème, ni si on l'a résolu ...

Le tout est assez complexe, mais l'idée est que ce n'est pas toi qui choisit l'information que tu transmets. Tu ne peux donc pas envoyer de signal de cette manière. Ce qui ne viole pas le principe de causalité.
L'article Wikipédia anglais est un bon début d'explication.

Citation : Capsae

Tsnunami33, puis-je te demander ou tu tiens cette information? (ça me parait peu probable, même si je suis loin d'être physicien )

Je tiens ça de sciences et vie junior
Ce n'est pas la source qui tue mais bon...
Autre question :
Ce coup ci c'est ma mère qui m'en a parlé. Elle est prof de mathématiques et chercheur à l'université Sergy (Mme Douady si il y en a qui l'ont). Il se trouve que quand elle était jeune elle avait plutôt aimé les cours de mécanique quantique. C'est pourquoi un jour elle m'a dit que pour une raison encore inexpliquée, certains atomes disparaissent et réapparaissent à un autre endroit (une quantité infime évidemment). Il aurait été prouvé qu'il est impossible de prévoir le mouvement de ces atomes. C'est là que je n'était pas d'accord car je pense que tout est prévisible à partir du moment où on a la position dans l'espace de chaque atomes et électrons dans l'univers à chaque instant depuis le big bang voire même avant. Je pense donc que c'est possible de prévoir ce mouvement en théorie mais en pratique il faut dire que nous n'avons pas et n'auront sans doute jamais toutes ces informations et que même si on les avaient nous serions incapables de nous en servir car il faudrait un temps quasi infini pour tout comprendre.
Donc :
1ère question : Est-ce que ma mère s'est complètement plantée ? (je ne crois pas non plus que ma mère représente la vérité infuse)
2ème question : Si ma mère a raison, serait-il possible de m'expliquer comment la mécanique quantique a réussi à démontrer que ce déplacement était dû au hasard. Car franchement j'ai du mal à comprendre qu'on puisse prouver que le hasard existe.

Je pense qu'elle parlait de l'effet tunnel qui est averé. Bon, je ne saurais pas te l'expliquer. Mais dans la mécanique quantique, plus rien n'est prévisible, et tu n'as pratiquement que de l'aléatoire.
Un point important de la mécanique quantique de base est l'inégalité d'heisenberg, qui te dit que si tu as une donnée précise sur la position, tu as une grande imprécision sur la vitesse et réciproquement (et ça marche aussi pour d'autres couples de grandeurs).

L'effet tunnel joue un role assez important ... je me souviens d'un article (dont je ne saurais malheureusement vous donner les références) qui indiquait que le soleil était trop froid pour permettre en théorie la fusion nucléaire (les noyaux n'ayant pas assez d'énergie), et que c'était l'effet tunnel qui permettait les "quelques" réactions de fusion nucléaires qui s'y produisent.

Nanoc : Je ne le savais pas, merci de l'info

Citation : Nanoc

Le tout est assez complexe, mais l'idée est que ce n'est pas toi qui choisit l'information que tu transmets. Tu ne peux donc pas envoyer de signal de cette manière.

Mince Cela voudrait dire qu'on ne pourrait pas, dans plusieurs centaines (milliers?) d'années, réaliser des sortes de Débit internet infini avec des particules intriquées

pour la connection internet je ne sais pas !

Mais ce qu'il voulait dire par "ce n'est pas toi qui choisis l'information que tu transmets" c'est que tu es obligé de transmetre l'état de la particule intriqué !

Sinon pour l'ordinateur quantique qui marche avec des qubits, bien sur que tu peux controler la valeur des qubit mais de maniere indirect sans jamais la mesuré !

En gros tu as des bits ( 0 ou 1 ) mais tu as pas le droit se savoir si c'est un zero ou un 1 ! (en vrai ton qubit a une valeurs definis par un vecteur unitaire (x,y,z) qui prend une valeur de 1 ou 0 a la mesure )) Et grace a l'intrication tu peux arriver à faire des calculs ... j'en sais pas plus ! Pour dire que indirectement tu peux controler l'information transmise !

Objet de masse infinie : Force infinie exercée sur les autres objets : Inverse du big bang, tout se regroupe en un même point ?
Désolé si vous avez déjà répondu sur ce sujet mais j'avais pas envie de tout lire x)

L'effet tunnel ne concerne que l'énergie d'activation : il n'y a pas de "transport" de quoi que ce soit.

Au niveau de la question initiale, cela a été expliqué : en mécanique relativiste, il n'y a plus équivalence des référentiels et le postulat du temps absolu dans tous les référentiels est supprimé.

Pour les petites vitesses, l'addition des vecteurs fonctionne (Chasles). Pour les plus hautes vitesses, on s'est rendu compte que l'addition ne fonctionnait plus : <math>\(v_{tot}=\frac{v_1+v_2}{1+\frac{v_1v_2}{c^2}}\)</math> selon x par exemple (provenant des formules de Lorentz).

Si <math>\(v_1\)</math> et <math>\(v_2\)</math> sont petits : <math>\(v_{tot}=v_1+v_2\)</math> (on retombe sur l'addition)
Si <math>\(v_1\)</math> et <math>\(v_2\)</math> tendent vers <math>\(c\)</math>, <math>\(v_{tot}\)</math> converge vers <math>\(c\)</math>.

<math>\(v_1\)</math> et <math>\(v_2\)</math> ne peuvent dépasser c à cause de la singularité de masse (celle ci serait infinie, ce qui n'est pas acceptable, même si la masse du photon est nulle : <math>\(0 \times \infty\)</math>, ça fait combien ?).


Les histoires de particules disparaissant et apparaissant, je pense que c'est une mauvaise compréhension d'un concept quelconque de chimie quantique. Par exemple, une fonction d'onde monoélectronique peut permettre d'obtenir des probabilités de présence. Or on normalise cette densité sur tout l'espace (la probabilité de présence d'un électron dans l'espace entier est 1). Donc il est possible, même si peu probable, qu'un électron d'une atome présent sur mes doigts atteigne l'écran de ton ordinateur ou un bouton de ton radio-réveil. Mais la probabilité d'un tel évènement est déjà faible d'avance, mais en plus, nous ne sommes pas dans le vide, donc cette probabilité tombe gentiment à 0. Enfin, même en chimie quantique, l'électron ne se "téléporte" pas : il aurait à faire tout ce chemin "à pied" :p.