Atteindre C

Facile…

On peut atteindre C sans problème, et donc avoir y compris un observateur luminique. Démonstration.

Décollage de la fusée à Kourou 14h00 masse M

14h30 la Fusée perd son étage propulseur N°1, masse M = M – M1

15h00 la Fusée perd son étage propulseur N°2 masse M = M – M1 – M2

20h00 la fusée perd son étage propulseur N°n masse atomique résultante: dM = M – M1 – M2 – … Mn

21h00 la fusée perd son étage propulseur atomique, masse dM(fin) = zéro, vitesse = C

La fusée file à C jusqu’à rencontrer un observateur, ou bien l’observateur luminique file à C jusqu’à rencontrer l’oeil d’un collègue…

Annotation du problème (cf le post sur « Je(t) » pour le même problème vu du côté spirituel).

En précisant que la fusée lâche ses étages, et atteint C lorsque les photons sont émis, je pose la question fondamentale : « qu’est-ce qu’un objet physique exactement ? », en prenant pour support l’ensemble du spectre possible des vitesses d’un objet parfaitement défini au départ, comme à l’arrivée, je pose la question d’un objet qui en est une partie (la fusée), qui est l’objet d’arrivée, mais pas celui de départ.

Je pose une question équivalente à « trouver le barycentre d’un disque D1 duquel on a ôté un sous disque D2 », où l’on trouve ce que l’on cherche en supposant le disque plein D = D1 + D2.

Ici donc : qu’est-ce que la fusée ?

51 réflexions sur « Atteindre C »

  1. La matière baryonique (celle dont nous sommes constitués) a nécessairement une masse non nulle. Et si l’objet physique a une masse nulle (essentiellement les photons et les gluons), nul n’est besoin de fusée pour le faire aller à la vitesse de la lumière.

  2. « si l’objet physique a une masse nulle (essentiellement les photons et les gluons), nul n’est besoin de fusée pour le faire aller à la vitesse de la lumière. »

    Pouvez-vous définir une fusée ?

  3. Sinon, en supposant que vous vouliez propulser UN atome d’hydrogène à la vitesse maximale avec une fusée de 3000 tonnes (Saturn V, celle qui a emmené l’homme sur la Lune), celui n’atteindrait que log(3000*10^6*Nombre d’Avogadro)=76 fois la vitesse d’éjection, soit dans le cas du très expérimental moteur VASIMIR 76*120=9120 km/s, loin de la vitesse de la lumière (300000km/s).
    Les calculs ici sont newtoniens, mais si vous en voulez des relativistes, allez ici:
    http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/rocket.html

  4. Vous appelez votre « fusée » « objet physique » de 3000 tonnes.

    Cet « objet physique » que vous avez ainsi défini, a-t-il, une fois atteint sa vitesse de 9120 km/s la même masse de 3000 tonnes ?

    Ca ne tient pas debout. Parce que s’il avait la « même masse », comment et par quel miracle cette fusée serait passée d’une vitesse de 0 à 9120 km/s ?

    Et si l’objet n’a pas la « même masse », quel « objet physique » avez vous défini ?

  5. « Pouvez-vous définir une fusée ? « : une fusée est un dispositif matériel (pas des photons) qui se déplace en éjectant des choses à l’arrière.

    Sinon, j’ai bien précisé que ce qui restait à la fin était un atome d’hydrogène, ce qui est absurde, mais pas plus que de considérer des fusées de masse nulle. Mon calcul est juste une application de l’équation de Tsiolkovsky.
    Mon point est qu’utiliser des fusées pour atteindre des vitesses proches de celle de la lumière est totalement illusoire (à moins d’avoir une vitesse d’éjection elle aussi proche de celle de la lumière).

    Sinon, propulser des photons à la vitesse de la lumière, je le fais tous les jours en allumant la lumière (ou même avec mon rayonnement corps noir habituel de 310°K).

  6. « Pouvez-vous définir une fusée ? « : une fusée est un dispositif matériel (pas des photons) qui se déplace en éjectant des choses à l’arrière.

    Donc selon votre définition votre objet physique n’a pas de masse constante, puisqu’il « éjecte des choses à l’arrière » ? C’est bien cela ? Votre objet physique se définit alors comment exactement ? Où est-il à t0 et à tn lorsqu’il atteint la vitesse de 9120 km/s ?

    S’agit-il du « même » objet ?

    Si ce n’est pas le « même » objet, qu’est-ce que vous appelez « fusée » ?

  7. Oui, la fusée perd de la masse (le carburant/comburant consommés+éventuellement les étages de la fusée) et à la fin, il ne reste plus que la charge utile (dans mon exemple, un atome d’hydrogène). Cela rend l’application des principes de la mécanique de Newton un peu plus délicate ( http://en.wikipedia.org/wiki/Tsiolkovsky_rocket_equation ).

    Pour ce qui est de la position au temps tn, tout dépend du débit auquel les gazs ont été éjectés. (dans mon exemple, j’ai supposé que la fusée se déplaçait dans le vide en l’absence de champ gravitationnel)

  8. Donc votre objet physique « fusée » n’est clairement pas défini par sa masse puisque celle-ci diminue entre t0 et tn.

    Et donc par quoi est-il défini ? Comment puis-je dire sans aucune ambiguïté « ceci est la fusée » ?

  9. Oui, mais çà n’empêche pas qu’on peut vous peser, mesurer votre vitesse à vélo, la quantité de calories que vous ingérez. C’est pareil pour une fusée, on ne sait pas forcément avec 6 décimales quel quantité de carburant il y a encore dedans, mais est-ce grave?

  10. Ce n’est pas une question de décimales.

    Si c’est une question de décimales, alors vous êtes en mesure de définir à des décimales près l’objet pĥysique que vous appelez « fusée ».

    C’est une question de définition. Vous n’avez pas défini l’objet ayant les caractéristiques ci-dessus définies que vous prétendez réfuter.

  11. La charge utile, tout ce qui encore accroché à la charge utile, le carburant qui encore contenu dans les réservoirs accrochés à la charge utile, çà vous va?

  12. Non ce n’est pas précis. Cette « charge utile et son carburant restant » à t0, à t1, à t2, à tn où la vitesse V = 9120 km/s est atteinte ? Cet objet ainsi défini a-t-il une masse « M » un volume « U » ?

  13. Ben tout dépend de la fusée, mais oui, cet objet a une masse et un volume. Si vous voulez les paramètres exacts, demander à la NASA.

    Si vous voulez la masse au temps t, la formule est:

    M(u)/M(t)=exp((v(t)-v(u))/vitesse_ejection)

    Je précise que cette formule n’est valable que dans le meilleur des cas.
    La vitesse que j’ai donnée doit être comprise comme la limite supérieure que l’on peut atteindre le moteur VASIMIR (celui dont la vitesse d’éjection est la plus élevée à l’heure actuelle).

  14. Je ne comprends pas bien votre question. Ce n’est pas le même objet, puisque le carburant n’est plus là.
    Seule la charge utile n’est pas modifiée.
    Mais je ne comprends pas bien le but de la question.
    Ce que je vous ai donné est la théorie standard sur les fusées (cf lien wikipedia ). Elle montre que la quantité de carburant nécessaire pour atteindre une certaine vitesse croit exponentiellement avec cette vitesse. Donc, même pour une masse infime, il est impossible d’atteindre des vitesses significativement supérieures à al vitesse d’éjection du carburant.

    Si on veut propulser des très petites quantités de matières à des vitesses proches de la lumière, les accélérateurs de particules sont beaucoup, beaucoup plus efficaces.

  15. « Ce n’est pas le même objet » + « il est impossible d’atteindre des vitesses »

    Si ce n’est pas pas « le même objet », pour quel objet affirmez-vous qu’il est « impossible d’atteindre des vitesses » ?

    Pour qu’un objet puisse « atteindre » une vitesse Vn, on doit définir un seul objet non-ambigü qui doit être le même objet en t0 et tn, ayant une vitesse variant de V0 à Vn entre t0 et tn.

    Sans définir l’objet dont vous parlez qui « ne peut pas atteindre telle ou telle vitesse » vous ne réfutez rien.

  16. Si vous ne voulez pas comprendre l’équation de Tsiolkovsky lorsque vous parlez de fusée, j’y peux rien et vous ne comprendrez jamais rien aux fusées.
    Restez dans votre monde où vous êtes le meilleur physicien que la Terre ait porté.

  17. Reprenons:
    1. La matière n’est pas infiniment divisible.
    2. Un objet, que j’ai appelé charge utile, qui lui est fixé, si petit soit-il, ne pourra être accéléré à des vitesses proches de la lumière avec une fusée conventionnelle (éventuellement avec d’hypothétiques fusées à antimatière), car la quantité de carburant nécessaire croit exponentiellement avec la vitesse que l’on souhaite atteindre.
    La raison est que le carburant doit lui-même être transporté.

    3. Vous prétendez faire de la physique. Soit. Mais dans ce cas, souffrez que l’on vous en rappelle les principes lorsque vous les oubliez.

  18. Je cite :

    « 2. Un objet, que j’ai appelé charge utile, qui lui est fixé, si petit soit-il, ne pourra être accéléré … la raison en est que le carburant doit lui-même être transporté. »

    Donc résumons. Alors que vous êtes dans l’incapacité de décrire correctement « l’objet fusée qui atteint la vitesse V », vous prenez un objet plus petit, au sein même de la fusée, que vous nommez « charge utile » en disant « cet objet ne peut pas atteindre c ».

    Mais cet objet plus petit n’est toujours pas « l’objet qui atteint la vitesse V », puisqu’il doit « transporter son carburant ».

    Je répète donc pour la nième fois ma question :

    Pour quel objet affirmez-vous qu’il est « impossible d’atteindre la vitesses C » ?

    Comment le définissez vous physiquement ? Quelles sont ses caractéristiques ? A-t-il une masse ? Possède-t-il une énergie ? Est-il bleu ? Rouge ? Inscrit dans un volume « V » ?

    Quelles sont les ces caractéristiques qui permettent à un observateur d’affirmer : « oui ceci est bien l’objet qui atteint la vitesse V » il a bien toutes les caractéristiques décrites, qui permettent d’affirmer sans ambiguïté qu’il n’y a pas eu de tour de magie entre t0 et tn qui l’auraient fait s’échanger avec un autre.

  19. Mon clavier a fourché, la charge utile est fixée (qui peut être ce que vous voulez de masse au repos non nulle, mais qui a intérêt à être bien protégée) et a une masse au repos non nulle.

    C’est le dispositif de propulsion qui doit transporter le carburant pour pouvoir l’utiliser une fois que les carurant et qui a une masse variable.

    La fusée est donc composée de la charge utile et du dispositif de propulsion.

    La charge utile ne pourra pas atteindre la vitesse de la lumière ni même s’en approcher si la vitesse d’éjection du carburant est inférieure à celle de la lumière (ce qui est le cas de tous les moteurs de fusées actuels), car la quantité de carburant croit exponentiellement avec la vitesse (ou plus exactement avec v/sqrt(1-v^2/c^2) dans le cas relativiste) à atteindre.

  20. @Anonyme

    Je ne suis pas sûr de comprendre ce que vous me dites.

    Essayons de préciser les choses en étant extrêmement précis. Vous me dites que l’objet serait défini par sa « masse au repos » en t0. Appelons cette masse au repos m0. Puis que ce même »objet physique » ainsi défini selon vos critères « atteindrait » selon vous une vitesse V < C en tn.

    Pouvez-vous maintenant me dire quelle est l’énergie totale de cet objet dans le repère R0 lié au point de départ de la fusée, en t0 et en tn ? Et indiquez si cette énergie reste égale, augmente ou diminue ?

  21. Vous n’avez pas précisé à quel temps t0 ou tn vous affirmez cela. V étant comme nous l’avons précisé la vitesse de cette « charge utile » au temps tn et pas à n’importe quel temps de cet « objet physique » selon la définition que vous avez définie ci dessus.

    Je répète donc ma questions : Pourriez-vous donc préciser à t0 et tn l’énergie totale de cet « objet physique » tel que vous l’avez défini, à t0 et tn ?

  22. Alors vous avez donc un énorme problème.

    Selon votre définition de ce qu’est un « objet physique », nous aurions donc :

    1) Une fusée définie selon cette définition par sa masse à t=0 par M = m1 + m2 et d’énergie totale :

    E fusée (0) = Mc²

    Avec un objet « charge utile » défini par sa masse « m1 », et un objet « propulseur » défini par sa masse m2. Il n’y a évidemment pas à privilégier qui de « l’objet m1 » ou de « l’objet m2 » atteint une vitesse « v1 » ou « v2 » étant donné que les deux se séparent de façon indiférentiée.

    2) Et voici que selon votre propre définition, l’énergie totale une fois séparés les objets « objet de masse m1 qui atteint V1 », et « objet de masse m2 qui atteint V2 » de notre système isolé se trouve être :

    E (t) = gamma1 m1 c² + gamma2 m2 c² avec gamma1 > 1 et gamma2 > 1, et donc E(t) > E(0) !

    Violant ainsi le principe de conservation de l’énergie !

    Dès lors votre définition d’un objet physique basé sur sa masse est totalement hors sujet ! Il est impossible qu’avec cette définition vous puissiez dire « voilà un objet physique de masse m qui atteint une vitesse V » sans violer le principe de conservation de l’énergie, par une simple considération de symétrie.

    Votre définition d’un objet physique étant totalement incompatible avec les principes de symétrie et de relativité elle ne peut en aucun cas réfuter la démonstration émise ici.

  23. Si c’est pour me dire qu’en relativité restreinte, il n’y a pas conservation de la masse au repos m1+m2, mais seulement de l’énergie et de la quantité de mouvement, merci mais je le savais, et c’est bien pris en compte dans l’article que je vous ai donné en lien.

  24. Comment cela?

    1. Ce que vous décrivez n’est pas une fusée, car dans votre cas tout pète d’un coup.
    2. Pendant l’explosion, une partie de la masse m2 est convertie en énergie cinétique, de sorte que l’on a:
    Conservation de l’énergie:(m1+m2)c^2=m1/sqrt(1-v1^2/c^2)+m2’/sqrt(1-v2^2/c^2)
    Conservation de la quantité de mouvement:
    0=m1 v1/sqrt(1-v1^2/c^2)+m2’/sqrt(1-v2^2/c^2)
    Énergie convertie en énergie cinétique: Delta=m2-m2′

    Résoudre ce système de 3 équations à trois inconnues (m2′,v1,v2) ne devrait vous poser aucun problème.

    (NB: les formules que j’ai données avant le 26 juin sont dans le cadre classique. Leurs équivalents relavisites sont dans l’article en lien)

  25. Vous n’avez pas compris de quoi traite ce post. C’est bien au delà de cette considération. Je vous invite à le relire très attentivement, ainsi que la suite des commentaires pour lesquels j’ai tenté de vous mettre sur la voie.

    Mais il m’est impossible de vous faire comprendre quelque chose contre votre gré.

  26. Si je ne m’abuse, il s’agit de savoir comment atteindre la vitesse de la lumière. Vous dîtes, facile, avec une fusée, ce qui est aussi intelligent que dire qu’on peut l’atteindre avec une pile de tapis roulant, roulant chacun l’un sur l’autre.

    Personnellement, j’incline à penser que vous ne comprenez ni la relativité restreinte (ni à fortiori la générale) ni la mécanique quantique. Votre incapacité à expliquer les diagrammes espace-temps en est une preuve flagrante.

    Il est possible que vous les ayez compris un jour, lorsque vous étiez étudiant lorsque vous aviez l’humilité nécessaire pour vous consacrer sérieusement à ces matières. Maintenant que vous avez la réussite économique (voire sociale), vous ressentez un besoin de réussite intellectuelle. Seulement, votre ego vous aveugle tellement que vous ressentez le besoin de révolutionner la physique plutôt que de l’étudier ou de la vulgariser honnêtement, chose que j’en suis sûr vous pourriez réussir.

    Je ne peux que vous souhaiter de vous rendre compte de votre fatuité, car si enivrant et centré sur vous-même soit-il, un monde imaginaire est rarement aussi satisfaisant que le monde réel.

  27. Ce post montre que la fonction « atteindre c » dépend étroitement de la définition de « ce qui atteint c ». Et que par ailleurs vous ne définissez pas « d’objet physique » non ambigü par la définition d’une masse.

    De sorte que l’assertion « l’objet physique défini par sa masse m1 ne peut pas atteindre c » est fausse parce qu’il n’existe pas d’objet physique non ambigü de masse « m1 » qui puisse passer d’un état « au repos » à un état « mobile ».

    Voilà ce que montre ce post.

    Et qu’alors sur une nouvelle base de définition de ce qu’est un « objet physique » cet « objet physique » nouvellement défini de façon non ambigü atteint lui « c ».

  28. Oui, mais si votre objet n’a pas de masse au repos, alors il va de toute façon à la vitesse de la lumière, et il n’a pas besoin de fusée.

    Et si votre objet est rien, alors ni sa vitesse ni sa son énergie ne sont définis.

  29. Non ce n’est pas ainsi.

    Je définis l’objet physique comme étant une série continue issue d’une quantité d’énergie initiale précédente et finissant au temps tn par le photon.

    Je peux dire que ce photon est émis d’un objet physique ainsi défini,le précédent, et allant à une vitesse « v » non nulle.

    Je peux dire aussi que l’énergie portée par ce photon est bien présente au sein de la fusée à t0. Il est donc immobile à t0, puis il atteint une vitesse v par série successive, et enfin se manifeste comme le photon final défini ultimement.

    De sorte que j’ai une définition basée sur l’énergie, mais une énergie de forme non définie, quoique localisée globalement (dans des volumes successifs) mais non localisée dans les volumes successifs.

    Un objet physique n’est donc défini qu’au sein d’une suite temporelle discrète O(tk) comme étant une quantité d’énergie O(tk+1) issue de l’objet physique précédent O(tk).

    Dans le cas où la vitesse de l’objet est constant, je peux dire O(tk+1) = O(tk)..

    Mais dans le cas d’une vitesse non constante « atteindre » signifie des accélerations successives, je ne peux pas dire O(tk+1) = O(tk) , mais je ne peux pas dire non plus que O(tk+1) est différent de O(tk).

    Je dis donc que O(tk+1) est la continuité de O(tk) dans le sens où son énergie en est issue.

  30. Et si la fusée était composée de lumière en rotation ? La faire « accélérer » a la vitesse de la lumière serait simplement donner une trajectoire rectiligne a la lumière qui la compose ??
    Que se passe-t-il lorsqu’un électron rencontre un positron ? Est-il possible de reproduire le mécanisme inverse ? Les rayons cosmique sont-ils de la matière « fraichement reconstituée » ?

  31. Bonjour Vince999

    Le premier cas semble être le cas d’une lumière prise dans un trou noir, qui s’évapore, alors la lumière s’échappe. Mais il s’agit selon la RG plus d’un changement de la courbure de l’espace-temps que d’accélération de la lumière proprement dit.

    Dans le deuxième cas, oui pourquoi pas.

    Mais plus profondément ce que je creuse profondément ici en réalité c’est la profonde contradiction qu’il y a à parler d’accélération d’un « objet physique » qui aurait pour caractéristique une « masse » dans la RR – RG.

    Les concepts d’accélération d’un objet et de masse de cet objet sont incompatibles.

    C’est ce résultat fondamental qu’il faut comprendre. Il signifie qu’il convient en RR RG de quitter toute description d’objet sous cette forme, avec cette caractéristique.

  32. Je tiens tout d ‘abord a m ‘excuser si j ‘ écris des énormités . Je possède quelque bases scientifique , mais le domaine de la RR me reste en travers la gorge avec ses paradoxes.
    Je suggère donc que le problème viendrait de la …
    Si un objet physique est composé de lumière , la vitesse de rotation qui le compose ralentirait avec sa vitesse de déplacement et pourrait expliquer le ralentissement d ‘une horloge atomique ? (sans pour autant ralentir le « temps »)

  33. La lumière n’est jamais en « rotation » mais suit toujours des géodésiques d’espace-temps. Donc ce qui s’assimile toujours à des « droites ».

    C’est l’espace-temps qui est courbe et pas la lumière qui subirait une quelconque influence. On ne peut pas être cohérent si on passe d’une interprétation théorique à une autre, en changeant le modèle conceptuel de description (newton – RR ou RG ou théorie des cordes ou autre chose).

    Il convient donc de réfuter quelque modèle que ce soit à partir des postulats de ce modèle et uniquement ces postulats.

  34. (Je ne sais pas si mon message précedent a été evoyé ou pas , je vais donc le réécrie.)
    Tout d ‘abord , je tiens a m ‘excuser si j’ écris des absurdités .
    J ‘ai quelques notions scientifiques , mais je ne connais malheureusemnt pas la RR/RG dans les détails.
    La relativité restreinte me parait abérante avec les paradoxes qui en découle …
    Si la matiere était composée de lumiere en rotation , une horloge atomique ralentirait avec la vitesse , mais l’écoulment du « temps » ne serait pas affecté pour autant.
    La relativé générale me dérange juste sur le concept « d’espace-temps », une contraction de « l ‘espace » suffirait.

  35. J’ oubliai la conclusion :
    La vitesse de la lumière ne serait donc pas une constante : elle diminuerait avec la gravitation (contraction de « l’espace » et plus « espace/temps »)

  36. « La relativé générale me dérange juste sur le concept « d’espace-temps », une contraction de « l ‘espace » suffirait. » + « La vitesse de la lumière ne serait donc pas une constante : elle diminuerait avec la gravitation (contraction de « l’espace » et plus « espace/temps ») »

    Oui, mais c’est équivalent à dire que c’est le temps qui se contracte / dilate selon l’accélération (gravitation = accélération)

  37. D’accord , je comprends pour l ‘ accélération.
    En revanche , je n ‘ai malheureusement aucune notion de quantique et je ne peut donc pas m ‘expliquer comment des photons parviennent a créer de la matière/antimatière (pourtant ils y arrivent)… je me base juste sur le fait que c ‘est visiblement ce qui résulte de la rencontre entre la matière et l’ antimatière… Donc je devrai d ‘abord m ‘intéresser au « spin » pour avancer dans ce sens qui sera certainement lié a votre problème de masse.

    PS: j ‘ai trouvé votre blog via vos coordonnée sur le forum de futura-science.
    Je m ‘intéresse depuis quelques jours a la pression de radiation mais les gens ont l ‘air de dire qu ‘elle est négligeable !! Que l ‘univers est isotrope ,etc. J ‘aurai aimé savoir si une galaxie spiral pouvait être comparée a une « voile solaire » et si il était possible d’ estimer la pression de radiation que pourrait recevoir une galaxie ??
    Merci beaucoup.

  38. La question serait plutôt autre. En effet QUI donc est l’observateur via le changement de référentiel ? Pourquoi considérer que ce serait l’espace-temps qui subirait des changements et pas l’observateur lui-même ?

    Voilà la clé à laquelle il faut penser. Et voilà la clé qui est absente des équations tant relativistes que quantiques = l’observateur : Il n’y est pas !

    Et pourquoi n’y-est-il pas ? Parce que bien que posant comme postulat que selon l’observateur ce qui est observé change (dans les deux théories !) cette science pose implicitement malgré tout une « réalité en soi » qui ne dépendrait pas de l’observateur et cherche donc à la décrire sous cet angle.

    Or donc il y a une contradiction à la racine même des postulats !

  39. Oui , c ‘est exactement pour cela que je disais que le temps devrait être une notion « absolue »avec une horloge « fixe » dans l ‘espace hors champ gravitationnel.
    Elle permettrait de voir si une autre horloge ralentit a cause des effets de la gravitation (contraction de l ‘espace diminution de c)ou bien si une horloge ralentit a cause de sa vitesse (transformation de son mouvement atomique en mouvement cinétique).

  40. Cette approche est erronée. Car selon l’observateur il n’y a ni horloge ici ou là, ni même espace ici ou là, ni même champ de quoi que ce soit ici ou là.

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