ABC a écrit : ↑21 févr. 2021, 06:49 Invariance par translation des lois de la physique
Les grandeurs observables d'un même objet ou d'un même phénomène physique ne dépendent pas (toutes choses étant égales par ailleurs) de l'endroit où on les mesure.
richard a écrit : ↑21 févr. 2021, 08:19pourquoi dit-on qu’une longueur est invariante par translation et non pas qu’elle est covariante?
La longueur des objets est effectivement
invariante par translation spatiale
et même par translation spatio-temporelle + rotation spatiale. Ces actions laissent en effet l'objet considéré :
- dans le même état de mouvement,
- cad dans le même référentiel inertiel,
- cad encore dans le même espace 3D, un espace dont les "points" sont des droites parallèles de type temps "remplissant" l'espace-temps 4D.
La longueur d'un objet est, par contre, seulement
covariante vis à vis d'un
changement de référentiel inertiel,
un changement d'espace 3D. En effet, les points d'un référentiel inertiel "n'habitent pas" le même espace 3D que les points d'un autre référentiel inertiel. Il y a de la place pour une infinité de référentiels inertiels différents les uns des autres dans l'espace-temps
4D.
Une longueur
propre est, quant-à elle,
invariante par
- translation spatiale
- + rotation spatiale
- + translation temporelle
- + changement de référentiel inertiel.
L'ensemble de ces actions est regroupé dans le groupe dit de Poincaré (le groupe d'invariance caractérisant la Relativité Restreinte).
Un changement de référentiel inertiel (un changement d'état de mouvement inertiel) est une
rotation spatio-temporelle, une rotation dite
hyperbolique (induite par action du groupe de Lorentz). En effet, la métrique conservée c'est ds² = x²
- c²t².
L'invariance de cette métrique par changement de référentiel inertiel est une conséquence quasi-directe de l'
invariance de l'équation de propagation des ondes lumineuses dans le vide d²/dx² -1/c² d²/dt² = 0 lors d'un changement de référentiel inertiel...
...autrement dit une conséquence quasi-directe du principe de relativité du mouvement (la matière et sa géométrie sont structurées par 4 interactions fondamentales, dont l'interaction électromagnétique et elles s'avèrent respecter le principe de relativité du mouvement)
On notera au passage que l'hypothèse (fausse) d'
invariance des durées et des longueurs lors d'un changement de référentiel inertiel prédit (en quelques lignes de calcul que j'ai déjà explicitées) la possibilité de
mesurer une vitesse absolue grâce à l'interféromètre de Morley Michelson, en violation du principe de relativité du mouvement et
en contradiction avec les résultats d'observation de cette expérience.
Le résultat de cette expérience a confirmé le respect du principe de relativité du mouvement et donc le fait que
durées et distances sont seulement covariantes par changement de référentiel inertiel. Ce sont les durées
propres et les longueurs
propres qui sont
invariantes par changement de référentiel inertiel.
La géométrie (localement) Minkowskienne de notre espace-temps (l'invariance des lois de la physique) c'est le groupe de Poincaré. Il s'agit du groupe de symétrie engendré par
- le groupe des isométries spatiales de l'espace euclidien 3D (le groupe d'Euclide associé à la conservation de l'impulsion et du moment cinétique),
- le groupe des translations temporelles (associé à la conservation de l'énergie)
- le groupe de Lorentz ou groupe des rotations spatio-temporelles (le groupe d'invariance de l'équation de propagation des ondes électromagnétiques)
Ces symétries correspondent à ce que l'on
observe. Le rôle des modèles de la physique est de
prédire ce que l'on observe.
C'est le rôle de la
vulgarisation et non, à proprement parler, celui de la physique (bien que ça puisse lui être utile si fait de façon appropriée) de plaquer des mots du langage courant et des images parlantes à nos yeux (d'observateur lent et macroscopique) sur les effets prédits par ces modèles pour mieux en comprendre la signification (et parfois même trouver certaines équations sans faire de calcul quand on a vraiment bien compris).