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Qu'est-ce que le temps ?

Facile : accessible aux curieux




Cadran solaire de Saint Rémy de Provence
Cadran solaire de Saint Rémy de Provence
Source : Wikipedia Commons
« Placez votre main sur un poêle une minute et ça vous semble durer une heure. Asseyez vous auprès d'une jolie fille une heure et ça vous semble durer une minute. C'est ça la relativité. »

Cette célèbre citation, attribuée à Einstein 1 exprime bien l'aspect psychologique du temps. Le temps est indéniablement lié à nos sens, nous le perçevons à travers les durées, l'ordre et la simultanéité. Qu'en restera-t-il si nous lui enlevons ces propriétés ?


Le physicien et/ou le mathématicien s'intéressera à représenter le temps plutôt qu'à en sonder la nature. Pour lui le temps est avant tout un paramètre, c'est le degré de liberté des corps en intéraction ou en mouvement dans l'espace. Concrètement, ce paramètre permet de mesurer les durées (chronométrie), et de repérer l'ordre, la succession des évènements (chronologie). On représente mathématiquement ces propriétés : les durées sont des lieux dans un espace à une dimension, l'ordre est représenté en orientant cette droite.

Nous allons voir que cette représentation mathématique du temps comme une dimension supplémentaire à l'espace n'est pas l'apanage de la théorie de la relativité restreinte, et que la cinématique galiléenne s'exprime tout aussi bien dans ce cadre. Nous pourrons ainsi voir clairement les différences fondamentales entre les concepts de temps dans ces deux théories et tenterons de comprendre la géométrie qui se cache derrière le fameux changement de signe du "ds²" des mathématiciens. Nous verrons aussi qu'au cours de l'évolution de la science physique, le temps à progressivement perdu des propriétés que l'on croyait pourtant fondamentales...




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Le groupe de la relativité restreinte

Moyen : réservé aux amateurs




Diagramme de Minkowski, Espace et temps, 1908
H.Minkowski, Espace et temps, 1908.
Dans son interprétation moderne, le principe de relativité est profondément lié à la structure de groupe des transformations de Lorentz.

Nous allons décrire l'équivalence mathématique de ces deux points, et par la même occasion donner une description géométrique de ce qu'est un référentiel inertiel en relativité restreinte.




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Vous aimez les maths ? Alors venez observer quelques unes de ses sublimes utilisations en physique. Vous détestez les maths ? Passez les formules compliquées ! Votre imagination suffit à voir leur beauté...