richard a écrit : 01 déc. 2018, 10:48
T’as raison curieux! J’ai essayé de vous préparer au choc, nous pouvons maintenant aller droit au but. Les équations habituelles de
la transformation de Galilée ne sont pas à proprement parler des équations de transformation ponctuelle, ce sont les équations d’un point mobile dans
E. La transformation de Galilée est la transformation ponctuelle telle que O’M’ = OM
Les véritables équations de la transformation de Galilée sont donc:
z’ = z
y’ = y
x’ = x
J’entends déjà les cris d’orfraie. Pas grave!
Non, non. Pas le moins du monde. Il n'y a aucun problème particulier.
Il suffit, pour les observateurs de E' d'utiliser, pour repérer des évènements e, les coordonnées x, y, z, t par lesquelles ils sont repérés dans un système de coordonnées inertiel au repos dans le référentiel inertiel E. Tu aurais pu dire ça dès le départ. On aurait gagné du temps pour arriver aux questions à poser et aux réponses à leur donner.
En effet, pour l'instant, tu
n'as signalé aucun lien physique entre ton choix de système de coordonnées et des mesures
physiques de distance, de durée et de simultanéité dans les deux référentiels inertiels E et E'(1). Or c'est ce lien physique qui donne un sens physique à un système de coordonnées inertiel en termes de distance, de durée et de simultanéité.
Les questions qui se posent et ont un réel
contenu physique (et sur lesquelles tu n'as pas avancé d'un pouce) sont, notamment, les suivantes :
- quelle est la distance, mesurée dans E' (avec un instrument de mesure laser au repos dans E') séparant un observateur inertiel O'1 passant par l'évènement e1 et au repos dans E' (2) d'un observateur inertiel O'2 passant par l'évènement e2 et au repos dans E' ?
.
- Quelle est la durée, mesurée dans E' (avec une horloge atomique au repos dans E' et une synchronisation des horloges distantes par envoi de signaux lumineux et réception de signaux lumineux par des émetteurs et des récepteurs au repos dans E') séparant l'évènement e1 de l'évènement e2 (la distance de Minkowski entre les deux hyperplans de simultanéité (pseudo)orthogonaux aux droites parallèles de type temps formant E') ?
D'une façon plus générale, quelles sont les équations qui relient
- les coordonnées, x1, y1, z1, t1 et x2, y2, z2, t2, dans un système de coordonnées inertiel au repos dans le référentiel inertiel E, de deux évènements e1 et e2 quelconques,
- avec les coordonnées x'1, y'1, z'1, t'1 et x'2, y'2, z'2, t'2, dans un système de coordonnées inertiel au repos dans le référentiel inertiel E', de ces deux mêmes évènements e1 et e2 ?
On sait notamment aujourd'hui que :
- des distances ça se mesure très bien au laser,
- des durées propres, ça se mesure très bien avec une horloge atomique (utilisant une interaction lumière matière),
- des durées impropres, ça passe (en plus de mesures de durée propre) par une synchronisation des horloges distantes grâce à l'envoi de signaux lumineux. Un point que tu n'as d'ailleurs jamais compris.
Afin de respecter le principe de relativité du mouvement, en particulier l'invariance des distances propres, des durées propres et l'invariance de la vitesse de la lumière, il faut, entre ces deux systèmes de coordonnées (ayant cette fois tous deux un sens physique en termes de durées, de distance et de simultanéité l'un dans E, l'autre dans E'),
une transformation laissant invariantes les équations de Maxwell.
Il s'agit donc des transformations induites par le groupe de Lorentz (3).
Dans le cas où :
- les observateurs inertiels formant E' ont une vitesse v par rapport aux observateurs inertiels formant E dans la direction x1
- le repère cartésien qu'on a associé au référentiel inertiel E' est choisi tel que les vecteurs unitaires du repère cartésien de E' ont mêmes directions que ceux du repère cartésien qu'on a associé au référentiel inertiel E,
- l'origine du repère cartésien que l'on a associé au référentiel inertiel E' est choisie coïncidente avec celle du repère cartésien que l'on a associé au référentiel inertiel E, et ce, à un instant initial choisi repéré par t1.0 = t'1.0 = 0.
La transformation en question s'écrit alors:
- x1 = (x'1 + (v/c)ct'1)/(1-v²/c²)^(1/2)
- ct1 = ((v/c) x'1 + ct'1)/(1-v²/c²)^(1/2)
- y1 = y'1
- z1 = z'1
ou encore, en posant v/c = tanh(phi)
- x1 = x'1 cosh(phi) + ct'1 sinh(phi)
- ct1 = x'1 sinh(phi) + ct'1 cosh(phi)
- y1 = y'1
- z1 = z'1
On reconnait les rotations hyperboliques garantissant (parce que cosh² - sinh² = 1) la propriété géométrique de respect des distances et durées propres
x1² - (ct1)² = x'1² - (ct'1)²
Le respect de l'invariance de l'équation de propagation des ondes lumineuses par ces transformations s'obtient d'ailleurs aisément en utilisant cette même propriété géométrique des rotations hyperboliques.
(1) Il y a par contre un lien implicite entre mesures de distance, de durée et de simultanéité par des instruments de mesure au repos dans le référentiel E et coordonnées des évènements dans un système de coordonnées inertiel au repos dans le référentiel inertiel E, lien que tu n'as d'ailleurs pas signalé.
Ensuite tu vas, sans le justifier et sans même t'en rendre compte, utiliser tes coordonnées possédant une
signification physique bien définie dans E comme si elles étaient obtenues par des mesures de distance, de durée et de simultanéité réalisées
avec des appareils de mesure au repos dans E' (mesures supposées donner, selon une intime conviction tellement forte que tu ne vas pas arriver à voir pas où se trouve ton hypothèse implicite, les mêmes résultats que des appareils au repos dans le référentiel inertiel E contrairement à ce qui a été établi, vérifié et revérifié depuis plus d'un siècle, à commencer par l'expérience de Morley Michelson que tu n'as toujours pas comprise. Tu as en effet un problème aussi avec la géométrie euclidienne et son théorème de Pythagore).
(2) Un observateur inertiel, passant par l'évènement e1, au repos dans un référentiel inertiel E', est une droite de type temps passant par l'évènement e1 et parallèle à tous les autres observateurs inertiels formant le référentiel inertiel E'.
Un référentiel inertiel est un ensemble d'observateurs inertiels, tous au repos les uns par rapport aux autres et "remplissant" tout l'espace-temps (on appelle ça un feuilletage 1D de l'espace-temps en droites de type temps).
(3) et plus généralement par le groupe de Poincaré dont le groupe de Lorentz est un sous-groupe. Cela permet de respecter à la fois la conservation de l'impulsion, du moment cinétique, de l'énergie, des durées propres et distances propres.