• Champ d’attraction et accélération

     

    Champ d’attraction et accélération

     

    Champ d’attraction et accélération

     

    Une  expérience de pensée et qui peut faire progresser notre compréhension du monde autant que des expérimentations réalisées en laboratoire. Einstein
    Avec une personne, dans une cabine close, on lâche une pomme ; elle tombe sur le plancher. On peut en conclure logiquement que la cabine se trouve dans un champ de gravitation. Mais l’autre personne nous révèle que, avant de se laisser enfermer, il a constaté que la cabine est solidaire d’une fusée. Il est fort possible que, après notre installation, celle-ci ait été mise en action ; la cabine est donc emportée dans un mouvement accéléré ; la pomme n’est nullement tombée sur le plancher, c’est le plancher qui s’est élevé jusqu’à la pomme ; il n’y a pas de champ de gravitation, il y a accélération de la fusée, ce qui provoque le même effet apparent. Comment décider si l’interprétation correcte est la nôtre ou celle de l’autre personne ? La réponse d’Einstein est que ce choix est non seulement arbitraire, mais dépourvu de sens ; les deux observateurs décrivent avec des mots différents la même réalité. Il y a une rigoureuse équivalence entre la présence d’un champ de gravitation et une accélération ; aucun expérience ne peut les différencier. La théorie dite de la relativité générale tire les conséquences de ce principe d’équivalence. Certaines sont inattendues et peuvent être confrontées à la réalité. Ainsi, on peut immédiatement conclure de ce principe qu’un champ de gravitation dévie nécessairement un rayon de lumière. En effet, imaginons qu’un tel rayon pénètre en un certain instant dans notre cabine ; il atteint le côté opposé au bout d’un temps t = 1/c où l est la largeur de la cabine et c la vitesse de la lumière. Dans l’hypothèse où cette cabine subit une accélération g, elle aura avancé durant ce parcours de d = 1/gt² ; tout se passe comme si ce rayon avait subi une déviation d’un angle a défini par
    tanga = d/1 = 1/2gl/c².

     

    Champ d’attraction et accélération

    Puisque nous admettons, en raison du principe d’équivalence, qu’aucune observation ne peut différencier les deux hypothèses : présence d’un champ de gravitation ou accélération de la cabine, nous sommes alors conduits à affirmer qu’une déviation semblable doit être constatée si notre cabine est soumise à un tel champ : le principe d’équivalence implique qu’un rayon de lumière doit être dévié lorsqu’il passe aux environs d’une masse. L’avantage de cette conséquence est qu’elle peut faire l’objet d’une vérification expérimentale, il suffit de regarder une étoile dont la lumière passe, pour nous atteindre, près du soleil, observation qui est possible lors des éclipses totales du Soleil.
    Einstein avait proposé cette conclusion dès 1914 ; ce n’est, en raison de la guerre, qu’en 1919 qu’une éclipse a permis de constater cette déviation. Les positions apparentes d’étoiles qui se trouvaient au moment de l’éclipse dans la direction du bord du Soleil ont été déplacées de la quantité prévue ; la confirmation expérimentale a été parfaite.

     

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