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Découverte d'exoplanètes par la NASA - LIVE


Citronne

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il y a 51 minutes, Alchimi a dit :

Ouais je connais. Y'a des problèmes à ce truc comme:

 

Et a supposer que ça marche (c'est un exercice de pensée au stade actuel) ça nous amène tout droit dans le problème de causalité souligné dans la page que j'ai linké.

 

 

Sauf que non. La relativité restreinte ne s'applique que dans des espaces-temps "plats" (Minkowski), pas dans la warp bubble d'Alcubierre, donc. Le déroulement du temps dans la warp bubble est très différent de celui de l'univers "normal" (sur Terre par exemple).

  • Yea 1
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Sauf que le vaisseau FTL peut quand voir un effet "avant" sa cause...

Extrait de la page que j'ai linké quelques posts avant, entre spoiler parce que y'a quelques schémas...

 

Spoiler

 

In science fiction, it is pretty standard fare to introduce some form of faster-than-light communication or travel. After all, space is big, and you can't write your swashbuckling Hornblower-in-space novel if you have to wait for a generation ship to crawl painfully slowly between the nearest stars, much less try to cross a galaxy.

However, faster-than-light communication (which includes travel) breaks something very fundamental about physics, something that is often ignored by sci-fi, and difficult for non-physicists to understand. If you allow faster-than-light (FTL), then you break causality: you are allowing time-travel. One pithy way of saying this is:

Pick two:

  • Relativity
  • Causality
  • FTL

The Universe has picked relativity and causality, it seems. Thus, we cannot travel or communicate faster than light. 

But why is this? Why does FTL imply time travel. To demonstrate this, it's handy to draw some diagrams. We're going to work with "spacetime diagrams." They look like this:

ftl01.jpg

Here I'm trying to draw all four dimensions of the Universe: three space and one time. Now, I can't draw four dimensions. I can't even really draw three (it's a 2D screen, after all). So I've suppressed two space dimensions, drawing all of space as just a line. It won't matter much for what I'm trying to do, but it's good to keep that in mind.

With that in mind, I'm showing here my spacetime diagram: I'm stationary at the center, and so I see time tick forward "orthogonal" (perpendicular) to the space directions around me. As you'll see, other people have different spacetime diagrams, and different time and space axes, relative to me. That's the point of relativity, after all.

The special thing about relativity is that everyone measures the speed of light to be the same. We show this in a spacetime diagram by saying that every spacetime diagram has light traveling at 45 degrees relative to the time axis. Light travels on lines that are called "null."

Here I'm showing the null lines of light emitted from an event at the time I'm calling t=0 (when the time and space axis cross).

ftl02.jpg

Remember I'm suppressing most of the space dimensions: these rays of light are really emanating out in a sphere around me. Because light travels at 45 degrees, anything traveling slower than light from this t=0 event is closer to the time axis than the light rays, and anything faster than light is further away from the time axis.

The light rays define the future lightcone. This is the set of spacetime events that can perceive the event at t=0, and so, in a Universe without FTL, all the events that can be affected by whatever happened at this event at t=0. There is also a past lightcone, which would be the 45 degree lines extending backwards in time from the event: in a Universe without FTL this defines all the events that could have effected that t=0 event, because the light (and thus things moving slower than light) from those other events had time to reach the t=0 event.


So now let me move from general spacetime diagrams to an example that will indicate why FTL implies time travel. Let's consider a specific example: Let's say we on Earth have built a FTL communication device that let's us talk to the inhabitants of the planet Proxima Centauri B, 4.25 lightyears away. Again, this is what a FTL and slower-than-light set of communications would appear like in a spacetime diagram.

Critically, I've drawn the time axis for the Proximal Centaurians parallel to our own time. This is because Proxima Centauri is moving at essentially the same velocity as Earth (the differences are small compared to the speed of light). Thus, there are no big relativistic effects between our counting of time and the Proximal Centaurians. 

Now, let's imagine that some event occurs away from Earth, oriented in such a way that the light from the event hits us before it reaches Proxima Centauri. The spacetime diagram for that would look like what I've shown. First we see the light, then the light reaches Proxima Centauri. Notice I've drawn the light rays from the event traveling at 45 degrees to my time axis. After all, it is light, and light travels at 45 degrees on spacetime diagrams.

ftl03.jpgftl04.jpg

So, now, let's add in FTL communication.

ftl05.jpg

We see the event, we get on the FTL phone, and we tell the Proximal Centaurians. They get the phone call, and now have years to prepare for the arrival of the light from whatever the event is (let's say it's a supernovae, or the launch of relativistic attack vehicles. We are playing with sci-fi tropes here).

Now, this is the image most people have of FTL communication. There appears to be no problem: we all agree that the event happened "first," then Earth calls Proxima Centauri, then the light reaches Proxima Centauri. No problem: though the Proximal Centaurians hear about the event "early," no causality has been violated. After all, we all agree on what happened first, don't we? No effect precedes its cause.

Right?


But we've forgotten relativity. This only works when everyone is moving in the same frame of reference, like us and Proxima Centauri (really we're not in the same rest frame, but its close enough not to matter). So, to see the problem, let's add a new observer, moving at high speeds relative to Earth and Proxima Centauri. It's sci-fi, so we add a relativistic spaceship. It's moving with v<c but v>>0, so it's trajectory on my spacetime diagram is highly skewed relative to my time axis: it's nearly moving at the speed of light.

ftl06.jpg

Here's where the relativistic effects start coming into play. Relativity tells us that everyone moving with constant velocity is totally justified in saying they are stationary. Thus, we think we're stationary (ignore the rotation of the Earth, or its orbit around the Sun). The Proximal Centaurians think they're at rest. The people on the relativistic spaceship think they are at rest. So they can draw their spacetime diagram, with their own time axis. That time axis, like mine, is always where they are: on the ship. So I think their time axis is aligned with the ship trajectory.

In addition, they have a space-axis, just like I do. Relativity mixes up space and time, so their space axis I perceive as slanted - just like their time axis is skewed. It turns out that the space axis is flipped across the 45 degree null line, but I'm not going to prove that. This weird mixture of space and time of observers I perceive as moving is a necessary part of relativity. It is the only way everyone can agree that light moves at c

ftl07.jpg

Now, if I wanted to, I could draw the spacetime diagram of the spaceship in its frame of reference. It would have othogonal space and time axes, the light from the event would travel at 45 degree, and they would see Earth's axes highly skewed (pointing toward the left if I kept the same orientation as in this set of diagrams). That's relativity. But we will not draw that diagram here, as it's not necessary for the story.

So what happens now. Let's ask when the spaceship sees the various events in this diagram. To do that, we need to know the lines of constant time for the ship. That's not too hard: lines of constant time for us are lines in the spacetime diagram parallel to the space axis. So it is for the spaceship. Their lines of constant time look like this:

ftl08.jpgftl09.jpg

Now do you see the problem?

According to us, on Earth, the order of events is thus: we see the light from the event hit us. We call Proxima Centauri on the FTL phone. The Proximal Centaurians do whatever they want to do in response to that call, and then they see the light of the event. 

What does the ship see? They see the phone call received on Proxima Centauri. Then they see the phone call placed from Earth. Effect precedes cause: causality is violated. In fact, if the ship had a FTL phone set up in the right way, they could call Earth before Earth placed the call. They could even tell Earth "hey, don't make that call to Proxima Centauri we just saw you make." Then what?

Now, you might say "wait, light takes a finite amount of time to travel. You've just shown what times the spaceship will assign to various events, but they can't see it immediately. That'll save us!" Sadly no. Here's when the ship actually gets the light from the events.

ftl10.jpg

As you can see, the light from the phone call reception arrives well before the light from the placing of the phone call. Again: causality is violated.

So you see the problem: if we could just say that there was only one frame of reference where we needed to set up cause and effect, then we could have FTL without worrying about causality. However, there is no special frame of reference, there cannot be one if relativity is to be true. And relativity is true, because we all measure light to travel at the same speed (also, you need relativity for electromagnetism to work, which you probably do want).

If you could travel or communicate FTL, you can time travel, or at least communicate backwards in time. And that would be troubling - and doesn't seem to be the Universe we live in.

 

 

TL DR: la Terre voit un évènement (mettons une supernova) avant Proxima. Terre passe un coup de telephone FTL à Proxima pour les prévenir que dans 4 ans ils vont pouvoir observer la lumière de la supernova. Pas de soucis?

 

Sauf que, pour montrer en quoi ça pose problème, on introduit un troisième observateur, un vaisseau, et lui il peut voir proxima recevoir le coup de fil avant de voir la terre appeller proxima (voir schémas). Il pourrait même appeller la terre et dire "non, n'appellez pas proxima" avant que la Terre ne décroche le combiné. Bim viol de la causalité.

 

edit: L'article wikipedia anglais du système d'Alcubierre parle d'ailleurs du problème de la causalité dans un paragraphe. C'est intéréssant.

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Non mais ça dépend de la notion de FTL. Dans le cas du Warp drive à la Alcubiere je crois qu'il n'y a pas dépassement de la vitesse de la lumière mais compression de l'espace devant le vaisseau. Mais je dis ça comme profane.

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Réponse de profane (je suis pas scientifique, hein): on n'arnaque pas l'univers. Même si tu tente de créer une bulle "locale" pour voyager, si tu va d'un point a à un point b distant d'une année lumière en 6 mois, tu viole la causalité.

Sinon j'ai tapé "Alcubierre and causality" dans google et y'a des trucs qui sortent...

 

Edit; je suis pas matheux mais "ça dépend de la notion de FTL" je pense que ça risque de triggered sévère les physiciens de passage... ;):D

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Il y a 9 heures, Anton_K a dit :

 

Tu mélanges pas un peu tout?

 

Non. 

Il y a 9 heures, Alchimi a dit :

Surtout que c'est pas le QI qui va poser problème, mais les lois de la physique.

Après on peut très bien y aller en vaisseau "lent" non relativiste.

A environ 33% (je prend 33% à la louche pour rester "crédible") de vitesse de la lumière, c, (et ça c'est sans compter une phase d'accélération suivie d'une phase de décélération, pourtant nécessaire si on veut faire autre chose que de passer très très très vite dans le système prendre quelques photos avant de ressortir du système se perdre dans le vide intergalactique) on en aura pour 120 ans de voyage. (Donc plus long en vrai puisque accélération jusqu'à 33% c puis décélération si on veut se mettre en orbite dans le système de destination).

Et ça c'est sans compter le temps de retour des données envoyées par la sonde, soit 40 ans à la vitesse de la lumière.

Bref, presque deux siècles minimum pour recevoir les jpeg des photos si on envoie une sonde demain.

Et 33% de c on ne sait pas encore faire.

Et non il ne suffit pas juste "de coller des réservoirs plus gros sur la fusée". (ça fait plus de masse à propulser donc besoin de plus de carburant qui lui même rajoute de la masse donc etc...)

 

Alors oui on peut attendre que la technologie progresse pour atteindre le plus haut % de c possible. (Le FTL on en parlera pas).

Y'a même des rigolos de scientifiques qui ont déjà proposé de calculer la courbe entre bénéfice d'attendre vs bénéfice de lancer une sonde maintenant. Je sais plus comment ça s'appelle. Faut que je retrouve.

 

Pour ceux qui veulent comprendre à quel point le FTL (faster than light aka plus rapide que la lumière aka "rien a foutre de la science je veux mon x-wing") pose un problème de taille, je vous conseille cette excellent page de cet excellent site:

http://www.projectrho.com/public_html/rocket/fasterlight.php

Un indice: le voyage FTL équivaut a voyager dans le temps et a rompre la causalité. (Y'a un schéma dans la page qui explique).

 

edit: bon bien sûr, si demain un petit rigolo révolutionne la physique et trouve un truc qui permet le FTL je serais le premier à picoler pour fêter ça. Mais bon, on a probablement plus de chance de gagner au loto.

 

Drive Alcubierre. Il y a des soucis, mais ils ne sont pas complètement insurmontables.

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Il y a 7 heures, Alchimi a dit :

Sauf que le vaisseau FTL peut quand voir un effet "avant" sa cause...

Extrait de la page que j'ai linké quelques posts avant, entre spoiler parce que y'a quelques schémas...

 

  Révéler le contenu masqué

 

TL DR: la Terre voit un évènement (mettons une supernova) avant Proxima. Terre passe un coup de telephone FTL à Proxima pour les prévenir que dans 4 ans ils vont pouvoir observer la lumière de la supernova. Pas de soucis?

 

Sauf que, pour montrer en quoi ça pose problème, on introduit un troisième observateur, un vaisseau, et lui il peut voir proxima recevoir le coup de fil avant de voir la terre appeller proxima (voir schémas). Il pourrait même appeller la terre et dire "non, n'appellez pas proxima" avant que la Terre ne décroche le combiné. Bim viol de la causalité.

 

edit: L'article wikipedia anglais du système d'Alcubierre parle d'ailleurs du problème de la causalité dans un paragraphe. C'est intéréssant.

 

Y'a plein de mélanges de trucs qui ne sont pas possibles. L'information et la matière, ce sont des choses différentes et leur vitesse de voyage n'est jamais comparable.

Il y a 7 heures, Anton_K a dit :

Non mais ça dépend de la notion de FTL. Dans le cas du Warp drive à la Alcubiere je crois qu'il n'y a pas dépassement de la vitesse de la lumière mais compression de l'espace devant le vaisseau. Mais je dis ça comme profane.

 

Voilà d'une part et d'autre part, l'information, elle, subira les mêmes contraintes locales et globales. Il n'y a pas viol.

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1 minute ago, PABerryer said:

Question,  vu la proximité entre les planètes, les effets de marée ne sont ils pas très important ? Quel impact sur le développement de la vie ?

Quote

Il y a néanmoins un risque, poursuit le chercheur français : que les exoplanètes situées dans la zone d’habitabilité… ne soient pas habitables. « Dans leur jeunesse, les étoiles naines sont très actives et émettent des rayonnements UV extrêmes, des rayons X, beaucoup de vent stellaire », décrit-il. « Cela n’est pas du tout propice à l’apparition de la vie, reconnaît Valérie Van Grootel. Cela peut éroder l’atmosphère voire la souffler complètement. »
En savoir plus sur http://www.lemonde.fr/planete/article/2017/02/22/sept-planetes-rocheuses-decouvertes-autour-d-une-etoile-naine_5083903_3244.html#OUOmAWEV5EL6hc1Z.99

 

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Le 23/02/2017 à 02:56, Alchimi a dit :

Sauf que le vaisseau FTL peut quand voir un effet "avant" sa cause...

Extrait de la page que j'ai linké quelques posts avant, entre spoiler parce que y'a quelques schémas...

 

Sauf que, pour montrer en quoi ça pose problème, on introduit un troisième observateur, un vaisseau, et lui il peut voir proxima recevoir le coup de fil avant de voir la terre appeller proxima (voir schémas). Il pourrait même appeller la terre et dire "non, n'appellez pas proxima" avant que la Terre ne décroche le combiné. Bim viol de la causalité.

 

Je pige pas : On parle de communications instantanées du coup ? Je vois pas ou est le soucis, le vaisseau appelle la terre avant de voir la terre décrocher le combiné, ça ne veut pas dire qu'ils ne l'ont pas déjà fait.

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La communication FTL décrite dans l'exemple est juste un exercice de pensée pour faire la démonstration du problème que pose une vitesse supérieure à la lumière par rapport à la causalité. (En vrai c'est tout aussi impossible qu'un vaisseau FTL, puisque ça en revient à la même chose...)

 

Et le problème, c'est que le vaisseau "voit" le message de la terre rejoindre proxima avant que la terre ne l'envoie. Il peut donc appeler la terre avant que la terre n'appelle proxima pour lui dire de ne pas passer l'appel. Le vaisseau voit le futur de la terre. Il y a paradoxe temporel. L'effet précède la cause. Impossibilité physique.

 

N'hésite pas à relire la démonstration avec les schémas, c'est pas clair du premier abord, mais ça explique assez clairement (pour un profane comme moi) l’incompatibilité entre FTL et causalité.

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Alors je vois où il veut en venir le gars avec ses graph' mais je pense que je ne connais pas assez bien (du tout ?) la relativité pour voir pourquoi ça ferait ça.

 

Déjà les idées de communication instantanée il me semble que c'est à base de particule jumelles, je vois pas comment le vaisseau pourrait intercepter le message.

 

Bon sinon, je pense que c'est parce que c'est en anglais mais je pige vraiment rien du tout. A partir de l'introduction du 3e observateur je ne comprend plus les graph' et je ne comprends pas pourquoi l'espace temps serait "merged" avec celui du vaisseau.

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AAAaah, je viens de relire, en fait le vaisseau se déplace plus vite que la lumière depuis proxima vers la terre, donc en passant par proxima il les voit recevoir le message puis arrive à la terre avant qu'ils l'aient envoyé. Bref que aller plus vite que la lumière c'est voyager dans le temps.

Moui

 

Ce genre de chose me fait toujours penser aux agronomes anglais au XVIIe qui écrivaient des bouquins pour expliquer que l'intérêt de labourer un champ c'est pour casser la terre en petits morceaux pour que les plantes puissent la manger plus facilement.

 

Concrètement, si on bricole des théories pour expliquer ce qu'on voit et ce qu'on sait faire, ça ne veut pas dire qu'on est pas complètement à coter de la plaque.

 

La causalité, c'est peut être simplement la manière humaine la plus confortable pour réfléchir à... tout.

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Il y a 1 heure, Jean_Karim a dit :

AAAaah, je viens de relire, en fait le vaisseau se déplace plus vite que la lumière depuis proxima vers la terre, donc en passant par proxima il les voit recevoir le message puis arrive à la terre avant qu'ils l'aient envoyé. Bref que aller plus vite que la lumière c'est voyager dans le temps.

Moui

C'est que l'espace et le temps, ce ne sont pas deux choses réellement indépendantes.

  • Yea 1
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C'est quand même ultra gonflant de voir la NASA s'accaparer le mérite de la découverte de ce système alors que c'est pas eux, mais une équipe principalement belge (avec pas mal de français aussi).

Mais le plus dingue c'est que les agences européennes ne disent pas une seule seconde "heho, c'est nous qu'on a découvert ça. La NASA est borderline en train de mentir."

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Le 27/02/2017 à 18:13, Jean_Karim a dit :

Ce genre de chose me fait toujours penser aux agronomes anglais au XVIIe qui écrivaient des bouquins pour expliquer que l'intérêt de labourer un champ c'est pour casser la terre en petits morceaux pour que les plantes puissent la manger plus facilement.

 

Concrètement, si on bricole des théories pour expliquer ce qu'on voit et ce qu'on sait faire, ça ne veut pas dire qu'on est pas complètement à coter de la plaque.

Tu réalise que tu compare Einstein et sa théorie de la relativité a des agronomes du XVII?

Et la relativité n'as toujours pas été prise en défaut. Au contraire, des phénomènes extrêmes prédit, mais non observés, par Einstein, comme les trous noirs, ont depuis été confirmés.

 

Ah et l'exemple des schémas de l'article que j'avais linké vient de ceci: https://fr.wikipedia.org/wiki/Diagramme_de_Minkowski#La_vitesse_de_la_lumi.C3.A8re_comme_vitesse_limite

 

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il y a 15 minutes, Alchimi a dit :

C'est quand même ultra gonflant de voir la NASA s'accaparer le mérite de la découverte de ce système alors que c'est pas eux, mais une équipe principalement belge (avec pas mal de français aussi).

Mais le plus dingue c'est que les agences européennes ne disent pas une seule seconde "heho, c'est nous qu'on a découvert ça. La NASA est borderline en train de mentir."

 

C'est pas la NASA qui a fourni l'équipement ?

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Je viens de me rendre compte que le système est tout petit. C'est une étoile naine et les planètes ont une orbite beaucoup plus proche de l'étoile que les planètes telluriques de notre système:

PIA21424_-_The_TRAPPIST-1_Habitable_Zone

 

Pour résumer ça de manière très scientifique: "Truc de ouf!"

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L'illustration est uber méta cool mais en pratique elle sont certainement trop éloignées les unes des autres pour avoir une taille apparente pareille de la surface de l'une d'elles. C'est plus petit que notre système mais ça reste des distances astronomiques, hein. (J'ai cherché des estimations des distances entre les planètes et leur étoile mais wiki ne le mentionne pas. C'est peut être une donnée manquante).

 

Une vision d'artiste plus réaliste avec 3 planètes, (la troisième est visible un peu à droite de la planète au premier plan, le croissant jaune):

TRAPPIST-1_and_its_three_planets.jpg

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