De Hacker News https://news.ycombinator.com/item?id=6253263
C'est une question bien plus intéressante qu'il n'y paraît à première vue, et cela mérite une certaine attention car il nous raconte quelque chose de fondamental et merveilleux et tout simplement génial sur l'univers.
Mais je ne sais pas comment raconter l'histoire succinctement. Alors je vais faire ce que je fais. Je suis vraiment, vraiment désolé. N'hésitez pas à passer à autre chose si cela vous semble ennuyeux.
Considérez la Terre et vous y êtes. Vous ne flottez pas librement, il se passe donc clairement quelque chose. Nous appelons cela «gravité». Nous pouvons l'appeler, au sens le plus générique, une interaction: vous et la Terre interagissez d'une manière ou d'une autre, et c'est ce qui vous empêche de flotter librement.Nous pouvons alors nous demander quelle est la vitesse de cette interaction en l'exprimant en ces termes spécifiques: Combien de temps s'écoulera-t-il entre votre changement de position par rapport au sol et votre début de chute?
Oui, c'est le problème de Wile E. Coyote. Wile E. Coyote s'enfuit d'une falaise, flotte dans les airs assez longtemps pour tenir un panneau indiquant «Aide», puis commence à tomber.
C'est clairement une exagération. Mais combien de temps s'écoule-t-il, dans la vraie vie, entre le fait de descendre d'une falaise et le début de la chute?
Nous pouvons aborder le problème naïvement en nous rappelant que tous les phénomènes de propagation dans l'univers sont limités par la vitesse de lumière. Compte tenu de ce fait, il est logique de faire l'hypothèse que le temps entre le moment où Wile E. descend de la falaise et celui où il commence à tomber sera égal ou supérieur à la distance entre lui et le sol divisée par la vitesse de la lumière. Cela ne peut certainement pas être moins, non?
Nous pouvons alors construire un ensemble d'expériences très, très précises avec des tolérances très fines - impliquant probablement des électroaimants et des lasers ou quelque chose du genre - pour tester cette hypothèse. peut trouver que nous avons totalement tort.
À la limite absolue de notre capacité à le mesurer - et notre capacité à le mesurer est vraiment bonne, puisque nous avons utilisé des électroaimants et des lasers et d'autres objets scientifiques coûteux - lorsqu'un objet tombe, il commence à tomber instantanément. Pas après un très petit intervalle de temps, mais absolument instantanément. Comme dans le temps zéro qui s'écoule entre la chute et la chute, c'est assez bouleversant, vraiment. Parce que cela implique que d'une manière ou d'une autre, un "signal" quelconque passe du sol à Wile E. plus rapidement que la vitesse de la lumière. Ce qui est censé être impossible.
Je vais sauter un peu ici, car je n'ai pas envie d'expliquer toute la théorie de la relativité générale, et cela ne sera pas si utile pour répondre la question de toute façon. Autant dire que non, aucun temps ne s'écoule entre la chute et la chute, mais en même temps non, aucun signal ou interaction ne doit se propager vers le haut depuis le sol jusqu'à Wile E. pour le faire tomber. En fait, ce qui se passe, c'est que Wile E. Coyote tombe toujours, en raison de la courbure de l'espace-temps créée par la Terre. Chaque fois qu'il se tient au bord de la falaise, sur le sol, le sol sous ses pieds - des pattes? - arrête sa chute en poussant efficacement contre lui. À l'instant même qui est enlevé, il commence à tomber, donc en ce sens, la gravité n'a pas de vitesse. Parce qu'il ne se propage pas réellement dans l'espace. Une façon de voir les choses est de dire que le champ gravitationnel remplit l'espace, donc où que vous soyez, vous en êtes déjà affecté tout le temps. Une autre façon est de dire que la gravitation est essentiellement l'espace, donc elle vous affecte simplement en vertu de l'existant. Les deux sont essentiellement des traductions anglaises équivalentes des équations qui décrivent réellement le phénomène.
Mais d'accord, c'est la moitié du problème. La gravité d'un corps statique remplit l'espace, ou est l'espace, et en tant que telle, on ne peut pas dire de manière significative qu'elle a une vitesse. Mais qu'en est-il de la gravité d'un corps changeant? Comme vous l'avez dit, que se passerait-il si "soudainement un trou noir apparaissait?" Eh bien, la réponse est bien sûr que cela n'arrive jamais, jamais. La gravitation ne fait soudainement rien; les choses macroscopiques n'apparaissent pas simplement de nulle part, et la téléportation est impossible. Nous n'avons donc pas à y penser… et en fait, nous ne pourrions pas obtenir de réponses significatives si nous essayions.
Mais les choses bougent. La lune se déplace par rapport à la surface de la Terre; nous pouvons le dire, même à part le fait que nous pouvons le voir là-haut, parce que la lune est le principal contributeur aux marées, et les marées montent et descendent. Mais quelle est la relation entre la position de la lune dans l'espace et l'accélération des marées sur la Terre? Les deux sont-ils toujours parfaitement synchronisés ou y a-t-il un décalage? Si oui, combien et dans quelle direction? C'est en fait une question beaucoup plus difficile à répondre que vous ne le pensez. Il y a quelques années, il y avait un article désormais tristement célèbre d'un homme du nom de Tom Van Flandern (récemment adopté, que Dieu repose son âme) qui affirmait que le changement d'accélération gravitationnelle dans un système dynamique se propage en fait plusieurs fois plus vite que la vitesse de la lumière - à au moins vingt milliards de fois plus rapide que la vitesse de la lumière - mais pas instantanément. Cela a attiré beaucoup d'attention à l'époque. Si la vitesse de propagation des changements dans la géométrie de l'espace-temps était égale à la vitesse de la lumière, ce serait bien. Si c'était littéralement instantané, ce serait aussi bien, plus ou moins, bien que notre théorie aurait besoin d'être peaufinée. Mais plus rapide que c mais toujours fini? C'était vraiment difficile à expliquer.
Cela n'a cependant pas posé de problème. Parce que Van Flandern vient de faire une erreur dans son article. Vous voyez, la relation entre le mouvement et la gravitation n'est pas aussi simple que cela puisse paraître. En fait - et je passe sous silence maintenant, parce que les calculs sont sacrément compliqués - chaque fois qu'un objet gravitationnel se déplace de manière inertielle, le vecteur d'accélération gravitationnelle en un point supprimé pointe en fait où l'objet se trouve réellement à un instant donné, par opposition à d'où la lumière de l'objet semble provenir à cet instant. Donc, dans ce sens, nous revenons à la gravitation instantanée!
Mais est-ce vraiment? Non. Parce que vous voyez, si l'objet en mouvement inertiel venait à s'arrêter instantanément, le vecteur d'accélération continuerait à pointer vers sa position future pendant un certain temps, comme s'il se déplaçait toujours par inertie, même si l'objet est en fait ailleurs . La somme des effets qui servent à annuler l'aberration lorsque tout se déplace de manière inertielle s'effondrerait, et le champ d'accélération pointerait vers l'espace vide pendant le temps qu'il faut pour que le changement de géométrie se propage dans l'espace à la vitesse de la lumière de l'objet gravitant. au point en question.
Sauf que les choses n'arrêtent pas de bouger instantanément. Les choses s'accélèrent et l'accélération nécessite de l'énergie, et lorsque vous en tenez compte, les équations s'équilibrent à nouveau (si vous vous sentez à la hauteur du défi de suivre beaucoup de mathématiques avancées, voici le meilleur article que je connaisse sur le sujet.) - http://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087v2
Alors qu'est-ce que cela signifie? Cela signifie que la "vitesse de gravité" est la vitesse de la lumière… techniquement. Les changements dans la géométrie de l'espace-temps se propagent en fait à la vitesse de la lumière, mais les effets apparents de la gravitation finissent par être instantanés dans tous les systèmes dynamiques du monde réel, car les choses ne commencent ou ne s'arrêtent pas de bouger ou ne gagnent pas ou ne perdent pas de masse instantanément sans raison. . Une fois que vous avez pris en compte tout ce dont vous avez besoin pour modéliser un système réel se comportant de manière réaliste, vous constatez que toutes les aberrations auxquelles vous pourriez vous attendre à cause d'une vitesse finie de la lumière finissent par s'annuler, donc la gravité agit comme si elle était instantanée, voire instantanée. bien que le phénomène sous-jacent ne l'est certainement pas. L'univers est vraiment cool, si vous me demandez.