Secret des matières de l'univers

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Cette théorie, énoncée par Einstein en 1905, avait pour but d’améliorer la théorie de Newton sur la gravitation. Einstein démontra par le calcul que la vitesse de la lumière était la même pour tout observateur, quel que soit le référentiel galiléen considéré.On parle d’INVARIANCE de la vitesse de la lumière.

Parlons d’abord de la relativité du mouvement :

Tout d’abord, c’est Galilée qui introduit la relativité (non restreinte). Il dit que, sauf au-delà de notre expérience dans le monde extérieur, l’immobilité totale n’existe pas. Elle est relative (on doit donc se l’imaginer).

Un référentiel galiléen est un référentiel (ou point de vue) où, par exemple, un train roule à vitesse constante et en ligne droite. De ce fait, lorsque quelqu’un est dans ce train, cette personne ne ressent par l’accélération ou le freinage du train : il peut donc bouger sans gêne dans le train, sans être propulsé vers l’avant ou vers l’arrière. Cette situation mécanique est identique si le train est immobile. Il s’agit du PRINCIPE D’INERTIE.

En relativité, on peut donc considérer que le train bouge par rapport au sol (on parle du référentiel « sol »), ou bien que c’est le sol qui bouge par rapport au train (on parle de référentiel « train »). Cela dépend si l’on prend en compte un observateur sur le quai, ou dans le train. De ce fait, les deux points de vue sont tout autant vrais l’un que l’autre. La vitesse (et donc le mouvement) est relative, et non absolue. De plus, les vitesses peuvent être ajoutées.

Prenons par exemple deux tireurs : un sur le quai et un autre dans le train. Or le train est en mouvement. Les deux tireurs tirent une balle en même temps. La balle du tireur dans le train va aller plus vite que celle tirée sur le quai, car à cette balle s’ajoute la vitesse du train. Cependant, l’exemple n’est valable que pour des objets qui ne sont pas de la lumière. Analysons donc ce comportement avec un faisceau de lumière.

Qu’en est-il de la relativité d’Einstein ? :

D’abord, Einstein émit le postulat que RIEN NE PEUT ALLER PLUS VITE QUE LA LUMIERE.

Ici, le faisceau de lumière tiré depuis le train ne pourra pas dépasser celui tiré depuis le quai : ils vont à la même vitesse, et parcourent la même distance. Cependant, comme le faisceau est tiré depuis un train en mouvement, il mettra plus de temps pour attendre le bout du train (il y a un décalage entre les deux rayons, d’après l’observateur sur le quai, car ils vont à la même vitesse, mais il y en a un qui est tiré depuis un objet en mouvement, alors que l’autre est tiré depuis le quai, immobile). L’observateur verra donc, si l’on considère qu’il puisse voir le moment où les faisceaux arrivent au même endroit, que le faisceau tiré depuis le train n’aura pas eu le temps d’attendre le bout du train, lorsque ce faisceau aura parcouru la même distance que celui tiré depuis le train. Tout simplement parce qu’aucun ne peut aller plus vite que l’autre, d’où le décalage. Il y aura aussi un décalage dans le temps, si l’on équipe les tireurs de chronomètres, car l’espace et le temps sont deux notions liées. Pour éviter ce décalage, il faut que le train soit donc plus court.

ATTENTION : CETTE HYPOTHESE N’EST VALABLE QUE DANS LE REFERENTIEL DU TRAIN. LA THEORIE DOIT DONC SATISFAIRE L’AUTRE REFERENTIEL

Pourquoi il y a une contraction des longueurs ?

Cela dépend de la manière dont on mesure ces longueurs. Lorsque l’on observe quelqu’un de loin, on le voit beaucoup plus petit. Mais on sait naturellement que sa taille n’a pas changé. Cet angle de mesure diminue vraiment en fonction de la distance d’observation. Dans le cas du train, sa vitesse fait que l’observateur resté au quai voit le train plus court, alors que le train n’a pas changé de taille. Or, si l’on reprend l’expérience, dans le référentiel « quai », on remarque que la théorie est faussée. Pour satisfaire toutes ces conditions, le temps s'écoule moins vite à l'arrière du train, en plus que les distances soient "raccourcies". Ce décalage permet donc aux observateurs du train et du quai de simultanément voir le faisceau arriver au même endroit, avec le même intervalle de temps pour chacun.