The fundamentals of space-time: Part 2 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie

Les fondamentaux de l'espace-temps : 2e Partie - Andrew Pontzen et Tom Whyntie

Traducteur: Elias SALEM CHERIF Relecteur: gilles damianthe

Light: it's the fastest thing in the universe,

La lumière : c'est la chose la plus rapide de l'univers,

but we can still measure its speed

mais nous pouvons toujours mesurer sa vitesse

if we slow down the animation,

si nous ralentissons l'animation,

we can analyze light's motion using

nous pouvons analyser le mouvement de la lumière en utilisant

a space-time diagram,

un diagramme espace-temps,

which takes a flipbook of animation panels,

qui saisit les tableaux d'animation d'un folioscope,

and turns them on their side.

et les dispose sur leur tranche.

In this lesson, we'll add the single experimental fact

Dans cette leçon, nous ajouterons un fait expérimental unique :

that whenever anyone measures just how fast light moves,

à chaque fois que quelqu'un mesure à quelle vitesse se déplace la lumière,

they get the same answer:

il obtiendra la même réponse,

299,792,458 meters every second,

299 792 458 mètres par secondes

which means that when we draw light

ce qui signifie que, quand nous dessinons la lumière

on our space-time diagram,

dans notre diagramme espace-temps,

it's world line always has to appear at the same angle.

sa ligne d'univers doit toujours apparaître selon le même angle.

But we saw previously that speed,

Mais nous avons vu précédemment que la vitesse,

or equivalently world line angles,

ou de manière équivalente, les angles des lignes d'univers,

change when we look at things from

changent quand nous regardons les choses

other people's perspective.

du point de vue d'autres personnes.

To explore this contradiction,

Pour explorer cette contradiction,

let's see what happens if I start moving

voyons ce qu'il se passe si je commence à bouger

while I stand still and shine the laser at Tom.

tandis que je reste immobile et braque le laser sur Tom.

First, we'll need to construct the space-time diagram.

Premièrement, nous devons construire le diagramme espace-temps.

Yes, that means taking all of

Oui, cela signifie prendre tous

the different panels showing the different moments in time

les tableaux montrant les différents moments dans le temps,

and stacking them up.

puis les empiler.

From the side, we see the world line

Sur la vue de côté, nous voyons la ligne d'univers

of the laser light at its correct fixed angle,

de la lumière du laser avec le bon angle,

just as before.

comme précédemment.

So far, so good.

Jusqu' ici, tout va bien.

But that space-time diagram represents Andrew's perspective.

Mais cette ligne d'univers représente le point de vue d'Andrews.

What does it look like to me?

A quoi cela ressemble-t-il pour moi ?

In the last lesson, we showed

Dans la leçon précédente, nous avions montré

how to get Tom's perspective moving all the panels

comment obtenir le point de vue de Tom en faisant un peu glisser tous les tableaux

along a bit until his world line is completely vertical.

jusqu'à ce que sa ligne d'univers soit complètement verticale.

But look carefully at the light world line.

Mais regardez attentivement la ligne d'univers de la lumière.

The rearrangement of the panels

Le réarrangement des tableaux

means it's now tilted over too far.

signifie qu'elle est maintenant trop inclinée.

I'd measure light traveling faster than Andrew would.

Je mesurerais une vitesse de la lumière plus grande que ne mesurerait Andrew.

But every experiment we've ever done,

Mais toutes les expériences que nous avons réalisées,

and we've tried very hard,

et nous avons beaucoup essayé,

says that everyone measures light to have a fixed speed.

montrent que quiconque mesure cette vitesse obtient la même valeur constante.

So let's start again.

Alors recommençons.

In the 1900s, a clever chap named Albert Einstein

Au début du 20ème siècle, un gars très malin nommé Albert Einstein

worked out how to see things properly,

a démontré comment voir correctement les choses

from Tom's point of view,

selon le point de vue de Tom,

while still getting the speed of light right.

tout en obtenant la valeur exacte de la vitesse de la lumière.

First, we need to glue together the separate panels

Premièrement, nous devons coller ensemble les tableaux séparés

into one solid block.

en un unique et solide bloc.

This gives us our space-time,

Cela nous donne l'espace-temps,

turning space and time into

transformant l'espace et le temps

one smooth, continuous material.

une entité régulière et continue.

And now, here is the trick.

Et maintenant, voici l'astuce.

What you do is stretch your block of space-time

Ce qu'il faut faire, c'est étirer le bloc d'espace temps,

along the light world line,

le long de la ligne d'univers de la lumière,

then squash it by the same amount,

puis l'écraser de la même quantité,

but at right angles to the light world line,

mais perpendiculairement à la lumière de la ligne d'univers

and abracadabra!

et abracadabra !

Tom's world line has gone vertical,

La ligne d'univers de Tom est devenue verticale,

so this does represent the world from his point of view,

donc ceci représente le monde de son point de vue,

but most importantly,

mais plus important encore,

the light world line has never changed its angle,

la ligne d'univers de la lumière n'a jamais changé d'angle,

and so light will be measured by Tom

et donc la vitesse de la lumière sera mesurée par Tom

going at the correct speed.

à sa valeur exacte.

This superb trick is known as

Cette superbe astuce est connue selon le nom de

a Lorentz transformation.

transformation de Lorentz.

Yeah, more than a trick.

Oui, plus qu'une simple astuce.

Slice up the space-time into

Découpe l'espace-temps en

new panels and you have

de nouveaux tableaux et tu obtiens

the physically correct animation.

l'animation physiquement correcte.

I'm stationary in the car,

Je suis immobile dans la voiture,

everything else is coming past me

tout le reste passe devant moi

and the speed of light

et la vitesse de la lumière

works out to be that same fixed value

apparaît comme étant la même valeur constante

that we know everyone measures.

que tout le monde mesure.

On the other hand,

D'un autre côté,

something strange has happened.

quelque chose d'étrange est apparu.

The fence posts aren't spaced a meter apart anymore,

Les poteaux de la clôture ne sont plus espacés d'un mètre de l'autre,

and my mom will be worried

et ma mère sera inquiète

that I look a bit thin.

de me voir si mince.

But that's not fair. Why don't I get to look thin?

Mais ce n'est pas juste. Pourquoi est-ce que je ne réussis pas à paraître mince ?

I thought physics was supposed to be the same

Je pensais que la physique était supposée être la même

for everyone.

pour tout le monde.

Yes, no, it is, and you do.

Oui, non, elle l'est, et tu es mince aussi.

All that stretching and squashing

Tout cet étirement et cet écrasement

of space-time has just muddled together

de l'espace temps vient juste de mélanger

what we used to think of separately

ce que nous concevions de manière séparée,

as space and time.

l'espace d'un coté et le temps de l'autre.

This particular squashing effect

Cet effet particulier d'écrasement

is known as Lorentz contraction.

est connu sous le nom de contraction des longueurs de Lorentz.

Okay, but I still don't look thin.

D'accord, mais je ne parais toujours pas mince.

No, yes, you do.

Non, oui, tu l'es.

Now that we know better about space-time,

Maintenant que nous connaissons mieux l'espace-temps,

we should redraw

nous devrions redessiner

what the scene looked like to me.

comment la scène m'apparaît.

To you, I appear Lorentz contracted.

Pour toi, j'apparais contracté selon Lorentz.

Oh but to you, I appear Lorentz contracted.

Oh pour toi, j'apparais contracté selon Lorentz.

Yes.

Oui.

Uh, well, at least it's fair.

Eh bien, au moins c'est équitable.

And speaking of fairness,

En parlant d'équité,

just as space gets muddled with time,

tout comme l'espace se trouve modifié avec le temps,

time also gets muddled with space,

le temps se trouve également modifié avec l'espace,

in an effect known as time dilation.

lors d'un effet appelé dilatation du temps.

No, at everyday speeds,

Non pas aux vitesses usuelles,

such as Tom's car reaches,

comme la vitesse atteinte par la voiture de Tom,

actually all the effects are much, much smaller

en réalité, tous les effets sont beaucoup plus faibles

than we've illustrated them.

que nous les avons illustrés.

Oh, yet, careful experiments,

Oh, pourtant, des expériences minutieuses,

for instance watching the behavior of tiny particles

par exemple regarder le comportement de particules minuscules

whizzing around the Large Hadron Collider

filant à toute vitesse dans l'accélérateur de particules LHC

confirmed that the effects are real.

confirme que les effets sont réels.

And now that space-time is

Et maintenant que l'espace-temps est

an experimentally confirmed part of reality,

une part confirmée expérimentalement de la réalité,

we can get a bit more ambitious.

nous pouvons être un peu plus ambitieux.

What if we were to start playing

Et si nous commencions à jouer

with the material of space-time itself?

avec le matériau espace-temps lui-même ?

We'll find out all about that in the next animation.

Nous découvrirons tout cela dans la prochaine animation.