Vitesse de la lumière, Vitesse maxi...

[JemisM]

Bonjour à tous,

 

Je me pose une petite question à laquelle je ne trouve pas vraiment de réponse. 

On dit toujours que la vitesse de lumière est la vitesse maximale  qu’on ne peut pas dépasser. Mais est-ce que cette vitesse ne peut être dépassée à  nos connaissances actuelles ? Ou est-ce qu’elle ne peut pas être dépassée tout court et pourquoi ? 

Modifié 30 mars par JemisM

[jitou]

La science n'est jamais figée, personne ne sait par avance si les lois de la nature que les scientifiques ont pu mettre au jour sont définitives ou pourraient être remise en cause plus tard avec de nouvelles connaissances (et observations). Toute théorie scientifique est par définition réfutable, cette notion (lire Karl Popper) est essentielle pour distinguer la science de la croyance. Donc à ce jour la vitesse de la lumière dans le vide est constante quelque soit le référentiel (galiléen) où se situe l'observateur qui la mesure.

Modifié 30 mars par jitou

[22Ney44]

bonsoir @JemisM,

 

Bienvenue sur WebAstro. pensez à peut-être écrire une présentation, c'est une démarche fort appréciée ici.

 

Vous dites :

Il y a 2 heures, JemisM a dit :

Je me pose une petite question à laquelle je ne trouve pas vraiment de réponse. 

On dit toujours que la vitesse de lumière est la vitesse maximale  qu’on ne peut pas dépasser.

Et je puis vous assurez que pour encore un temps assez long, nous allons continuer de l'affirmer, tant le modèle théorique qui le prédit et en conséquences la quirielle d'expérimentations qui ont cherché soit à le prouver, soit à le contredire ont invariablement conduit à le confirmer sans plus aucun doute possible dans notre modèle de physique.

Quid alors quand arrivera un autre modèle de physique, ce qui est inéluctable et qui plus est fortement souhaité par la communauté scientifique ? Il y a de très fortes probabilités que la vitesse de la lumière demeure encore et toujours la constante que nous connaissons aujourd'hui.

 

A cela il y a une raison forte : quelque soit le référentiel inertiel dans lequel l'expérimentation cherche à mesurer la vitesse de la lumière, le résultat obtenu est toujours le même : 299 792 458 m/s.  Cette vitesse est ainsi démontrée comme totalement indépendante, à la fois de la vitesse de la source et du référentiel inertiel de l'observateur. Nous sommes alors fondés à admettre sans plus aucune suspicion que la vitesse de la lumière est à la fois un invariant et surtout une constante explicite  de notre modèle fondamental de physique.

La question que vous vous posez a des réponses sur des centaines de milliers de pages de publication que plus personne n'a les moyens mathématiques de remettre en cause, même les théories les plus farfelues, admettent c comme une constante définitivement acquise dans notre physique et notre Univers observable.

 

Il y a 2 heures, JemisM a dit :

Ou est-ce qu’elle ne peut pas être dépassée tout court et pourquoi ? 

 

Elle ne peut pas être dépassée tout court pour une raison assez simple une fois admisses toutes les raisons hyper-complexes qui précèdent. Seule une énergie de valeur infinie pourrait permettre à une particule de masse positive, (le seul modèle de masse connu  et démontré à ce jour) de dépasser la vitesse de la lumière, et une énergie de valeur infinie par définition basique de notre physique n'existe pas et ne peut mathématiquement, et par voie de conséquence physiquement, exister. La supputation la plus récente nous la devons à Benoit GUAY( le physicien, pas le policier) sans grande conviction.

 

Pour conclure nous pouvons admettre que la vitesse de la lumière est une constante solide et aussi inviolable que d'admettre que l'eau entre 0 et 100 °C à pression normale est ... mouillée.

 

Ney

 

 

 

 

[JemisM]

Merci pour vos réponses !

Promis, je vais faire une petite présentation juste après.

 

Concernant la constance de la vitesse de la lumière, j'en suis parfaitement conscient. Le photon, de masse nulle, est la seule particule CONNUE pouvant aller à cette vitesse.

 

Mais une particule à ce jour non encore connue ne pourrait-elle pas aller plus vite ?

 

Ma réflexion vient de 2 petites choses que j'ai envie d'associer :

la première est qu'il y a encore pas mal de choses qu'on ne comprend pas comme la matière noire, l'énergie sombre, l'intrication quantique et j'en passe.

la deuxième est qu'à ce jour on ne peut "voir" que jusqu'à 10e-17 mètre, alors que Monsieur Planck nous dit que la dimension la plus petite est de 6.10e-34 mètre. Ce qui laisse beaucoup de place à plein de trucs.

 

En mélangeant tout ça, je me dis qu'il doit se passer pas mal de trucs qu'on n'est incapable de voir aujourd'hui !

[jitou]

Oui c'est pas faux et c'est pour ça que les physiciens dans les labos ne sont pas encore tous au chômage  

[Bill24]

Il y a 6 heures, JemisM a dit :

Concernant la constance de la vitesse de la lumière, j'en suis parfaitement conscient. Le photon, de masse nulle, est la seule particule CONNUE pouvant aller à cette vitesse.

Toutes les particules sans masse se déplace exactement à la vitesse de la lumière ainsi que toutes les perturbations de champs dans le vide (ondes électromagnétiques, gravitationnelles,...)

 

 

Il y a 15 heures, 22Ney44 a dit :

Seule une énergie de valeur infinie pourrait permettre à une particule de masse positive, (le seul modèle de masse connu  et démontré à ce jour) de dépasser la vitesse de la lumière

Mathématiquement ça s'exprime ainsi:

E = y.mc² 

où y est le facteur de Lorentz (noté par la lettre grecque gamma)

v est la vitesse de l'objet de masse au repos m, c la vitesse de la lumière

Lorsque v tend vers c, gamma tend vers l'infini et l'énergie tend aussi vers l'infini

 

La relativité restreinte d'Einstein a mis au jour la structure de l'espace-temps telle que, lorsque qu'un objet de masse au repos non-nulle approche la vitesse de la lumière, l'energie-masse devient infinie, les distances se "contractent" et le temps se "dilate", si bien que la vitesse de la lumière est inatteignable et indépassable.

 

NB: on peut malgré tout observer des vitesses supérieures a c

- les vitesses d'éloignement des galaxies (expansion de l'univers)

- des particules qui se déplacent à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière dans ce milieu (effet Cherenkov)

- ...

 

 

 

[22Ney44]

Il y a 13 heures, JemisM a dit :

Le photon, de masse nulle, est la seule particule CONNUE pouvant aller à cette vitesse.

Hummmm ! Que faites vous alors du premier principe en mécanique quantique, celui de superposition qui veut entre autre que la lumière soit à la fois ondulatoire et corpusculaire, et donc à la fois photon et électron ?

 

Il y a 13 heures, JemisM a dit :

Mais une particule à ce jour non encore connue ne pourrait-elle pas aller plus vite ?

Si cette particule hypothétique, hadron ou lepton a la plus infime probabilité d'exister physiquement, nous en aurions déjà les précurseurs sur le plan théorique depuis bien longtemps. Ce n'est pas une particule, mais prenez l'exemple des ondes gravitationnelles, elles ont été mises en évidences expérimentalement en 2016 soit très exactement 100 ans après la prédiction de leur existence apparue dans les modèles mathématiques du grand Albert. Imaginez alors, si la communauté scientifique qui bute sur tant de problèmes théoriques liés au modèle standard, introduisait une valeur supra-luminique, ce qu'il adviendrait ? Imaginez le champ des possibles ? Mais voilà quoi que vous fassiez des modèles, la valeur "c" est inatteignable par une particule massive dans notre Univers observable, rappelons-nous "c" est une constante explicite.

 

Il y a 13 heures, JemisM a dit :

la première est qu'il y a encore pas mal de choses qu'on ne comprend pas comme la matière noire, l'énergie sombre, l'intrication quantique et j'en passe.

La théorie de l'intrication quantique ne remet pas en cause la valeur de c et n'ouvre pas de débat quant à la surpasser. Ce qui est remis en cause par les inégalités de Bell est le principe de localité défendu par Einstein. Mais même Bell trouve des limites dans ses propres réflexions qui appartiennent encore pour partie à la réflexion philosophique. Quant à l'introduction de la matière noire et de l'énergie sombre, c'est juste une commodité invérifiée expérimentalement  pour porter le modèle standard. D'aucun pourrait croire alors que le modèle standard est obsolète. Pourtant non tant les prédictions de ce modèle sont stupéfiantes de justesse une fois passées au crible de l'expérimentation.

 

Il y a 13 heures, JemisM a dit :

la deuxième est qu'à ce jour on ne peut "voir" que jusqu'à 10e-17 mètre, alors que Monsieur Planck nous dit que la dimension la plus petite est de 6.10e-34 mètre. Ce qui laisse beaucoup de place à plein de trucs.

Cette remarque est intéressante. Mais avant d'aller plus loin dans cette voie, je vous invite à regarder ce que de manière générale ces sub-particules ont comme espérance de vie d'une part, et comment leur existence théorique nous ramène chaque fois au premier principe quantique. Ajoutez à cela le principe d'incertitude d'Heinsenberg, vous comprendrez alors que même si par une inadvertance extraordinaire, une particule devenait supra-luminique ( comment, je n'en ai pas la plus petite idée), il ne serait tout simplement pas possible de l'observer. C'est une singularité aussi infranchissable que l'est le mur de Planck à la naissance de l'Univers.

 

Il y a 6 heures, Bill24 a dit :

NB: on peut malgré tout observer des vitesses supérieures a c

- les vitesses d'éloignement des galaxies (expansion de l'univers)

- des particules qui se déplacent à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière dans ce milieu (effet Cherenkov)

- ...

 

Bonsoir @Bill24,

Concernant les galaxies, certes elles s'éloignent les unes des autres dû à leur vitesse propre (à l'exception de certaines galaxies dans un même groupe local, comme notre Galaxie et Andromède qui sont maintenant sur le chemin de collision et déjà en interaction). Mais ce qui fait que leur distance 'éloignement s'accroit de plus de 299 792 458 m à chaque seconde n'est en aucun cas lié à un déplacement mais au fait que l'Univers est en expansion. Pour faire simple, il gonfle comme un ballon de baudruche. Aussi je trouve qu'il est injuste de dire que les galaxies les plus éloignées s'écartent de nous à une vitesse supra-luminique. La distance s'accroit non par le mouvement (donc il n'y a plus de notion de vitesse) mais par la dilatation du référentiel.

 

Concernant l'effet Vavilov-Tcherenkov, vous avez raison de dire que des particules vont plus vite que la lumière. Il ne faut cependant pas perdre de vue que cet effet ne peut avoir lieu dans le vide mais dans un milieu diélectrique où la lumière se propage bien plus lentement que dans le vide. Cc'est le cas par exemple dans la piscine de refroidissement des grappes dans une tranche nucléaire. Dans cette eau la lumière se propage à environ 200 000 km/s, certaines particules vont plus vite MAIS tout en demeurant à une vitesse inférieure à "c".

 

Ney

[Bill24]

il y a 10 minutes, 22Ney44 a dit :

lumière soit à la fois ondulatoire et corpusculaire, et donc à la fois photon et électron ?

Contrairement au photon (boson vecteur de l'interaction électromagnétique), l'électron n'est pas un particule de lumière.

Je pense que vous faites référence à la dualité onde-corpuscule (de De Broglie) qui associe une onde à chaque particule matérielle et qui permet une interprétation "classique" de l'expérience des fentes de Young avec des électrons.

[Bill24]

il y a 31 minutes, 22Ney44 a dit :

distance s'accroit non par le mouvement (donc il n'y a plus de notion de vitesse) mais par la dilatation du référentiel.

C'est juste. C'est pourquoi j'ai utilisé le terme "observer", mais en effet il s'agit d'une vitesse apparente aucunement physique.

[Bill24]

il y a 35 minutes, 22Ney44 a dit :

particules vont plus vite MAIS tout en demeurant à une vitesse inférieure à "c".

C'est juste.

La vitesse est supérieure à la lumière dans le milieu considéré mais reste bien inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide

[adamckiewicz]

Le photon se déplace à la vitesse C qui est la vitesse maximale prédite par les loi physiques actuelles, atteignable par une particule ayant une masse nulle. 
 

Il n’est pas impossible d’imaginer qu’on ne connaît pas encore toutes les particules, mais cette hypothétique particule n’aurai pas une masse plus faible, donc elle n’aura pas une vitesse supérieure.

 

Bien sûr les théories actuelles seront sans doutes dépassées un jour mais pour l’instant elles décrivent bien les phénomènes que l’on étudie et leurs predicitons se vérifient. 

[GeoffreyJoe]

Merci à tous pour vos échanges très intéressants. 

 

Le 31/03/2024 à 11:50, JemisM a dit :

la deuxième est qu'à ce jour on ne peut "voir" que jusqu'à 10e-17 mètre, alors que Monsieur Planck nous dit que la dimension la plus petite est de 6.10e-34 mètre. Ce qui laisse beaucoup de place à plein de trucs.

J'ai écouté pas plus tard que ce matin un podcast très intéressant sur le sujet : https://podcast.ausha.co/300-milliards-d-etoiles/comment-tout-a-commence