Les bases de l'espace-temps : Première partie - Andrew Pontzen et Tom Whyntie

Voir la leçon complète : http://ed.ted.com/lessons/the-fundamentals-of-space-time-part-1-andrew-pontzen-and-tom-whyntie

L'espace est où les choses se passent. Le temps est quand elles se passent. Et parfois, afin de vraiment regarder l'univers, vous devez prendre ces deux concepts et n'en faire qu'un. Dans cette première leçon d'une série en trois parties sur l'espace-temps, les présentateurs hilarants Andrew et Tom Whyntie Pontzen passent en revue les bases de l'espace et du temps individuellement, et utilisent un folioscope pour illustrer la façon dont nous pouvons commencer à les regarder ensemble.

Leçon par Andrew Pontzen et Tom Whyntie, animation par des Géants Animation Studios.

L'espace : c'est là que ça bouge.

Le temps : c'est quand tout se passe.

Nous pouvons mesurer
où les choses sont

et quand les choses se déroulent,

mais dans la physique moderne,

nous nous rendons compte
que quand et où

font réellement partie
de la même question.

Parce que quand il s'agit
de comprendre l'univers,

nous devons remplacer l'espace
à trois dimensions plus le temps

par un concept unique :

l'espace-temps à quatre dimensions.

Nous allons explorer
et expliquer l'espace-temps

dans cette série d'animations.

Animations ?

Oui.

Eh bien, nous ne sommes pas
très animés, pas vrai ?

Bien sûr que si !
Regardez, je peux aller d'ici à ici.

Waouh ! Comment êtes-vous
passé d'ici à là ?

À quelle vitesse
êtes-vous allé ?

Avez-vous couru ? Marché ?

Êtes-vous même
allé en ligne droite ?

Ah ! Pour y répondre, il va falloir
que notre physique de dessin animé

ressemble plus
à de la vraie physique.

Vous aurez besoin de plus de vignettes.

Plus de vignettes, s'il vous plaît !

Bon, dans chaque vignette, Andrew
est dans un endroit légèrement différent.

Ainsi je peux voir que
chacun d'entre eux enregistre

où Andrew est
à une heure différente.

C'est super. Mais il serait
plus facile de voir

ce qu'il se passe
si on pouvait découper

toutes les centaines
de vignettes et les empiler

comme un folioscope.

Bon, maintenant,
nous allons feuilleter le livre

afin de pouvoir voir
une vignette après l'autre

à la vitesse
de 24 par seconde.

Vous voyez ! Je vous avais dit
que c'était une animation.

Maintenant vous pouvez
me voir me promener

Dessiner toutes ces vignettes
et en faire un folioscope

est juste une façon d'enregistrer
la façon dont je me déplace.

C'est comme ça que l'animation,
ou même les films, fonctionnent.

Il s'avère que, à la vitesse
à laquelle je marche,

Il faut deux secondes pour
franchir chaque poteau de clôture,

et ils sont espacés
de quatre mètres.

On peut donc calculer
que ma vitesse --

à quelle vitesse
je me déplace dans l'espace --

est de deux mètres par seconde.

Mais j'aurais pu trouver ça
à partir des vignettes

sans les feuilleter.

Du bord du folioscope,

vous pouvez voir toutes les copies
des poteaux de la clôture

et toutes les copies d'Andrew

et il est dans un endroit légèrement
différent dans chacune d'elle.

On peut maintenant prévoir
tout ce qui va arriver à Andrew

quand on feuillete
24 pages par seconde,

y compris
sa vitesse de déplacement,

rien qu'en regardant.

Pas besoin de tout feuilleter

On appelle
le bord de ce folioscope

le diagramme d'espace-temps

du parcours d'Andrew,
vous l'aurez deviné,

à travers l'espace et le temps.

On appelle la ligne
qui représente le voyage d'Andrew

sa ligne d'univers.

Si j'ai au lieu de marcher,
je trottine,

je pourrais être capable de franchir
un poteau de la clôture à chaque seconde.

Il n'est pas très sportif.

De toute façon, quand on regarde
ce nouveau folioscope depuis le bord,

on peut faire
la même analyse qu'avant.

La ligne d'univers pour Andrew
quand il trottine

est plus inclinée

que la ligne d'univers
pour Andrew quand il marche.

On peut dire qu'il va
deux fois plus vite qu'avant

sans feuilleter les vignettes.

Mais voici le truc.

En physique, il est toujours bon
de voir les choses sous d'autres perspectives.

Après tout, les lois de la physique

devraient être les mêmes
pour tout le monde

ou personne
ne va leur obéir.

Nous allons donc repenser
notre dessin animé

et faire que la caméra suive
Andrew quand il trottine

alors que les poteaux de la clôture
approchent et passent derrière lui.

Toujours en visionnant ça
comme un folioscope de vignettes,

on n'a pas besoin
de redessiner quoi que ce soit.

On déplace simplement
tous les cadres découpés légèrement

jusqu'à ce que la ligne d'univers
inclinée d'Andrew

devienne complètement verticale.

Pour voir pourquoi,
nous allons feuilleter.

Oui, maintenant je suis stationnaire,
je trottine sur place,

au centre de la vignette.

Sur le bord du folioscope,

ma ligne d'univers
allait tout droit vers le haut.

Les poteaux de clôture
passent devant moi.

C'est maintenant leurs lignes
d'univers qui sont inclinées.

Ce réarrangement
des vignettes est appelé

une transformation galiléenne,

et il nous permet d'analyser la physique
depuis d'autres points de vue.

Dans ce cas, le mien.

Après tout, il est toujours bon de voir
les choses sous d'autres angles.

surtout quand ceux qui regardent
se déplacent

à des vitesses différentes.

Tant que les vitesses
ne sont pas trop élevées.

Si vous êtes un rayon cosmique
se déplaçant à la vitesse de la lumière,

notre folioscope de
votre point de vue s'écroule.

Pour empêcher
que ça se produise,

il va falloir coller
les vignettes ensemble.

Au lieu d'une pile
de vignettes distinctes,

il va nous falloir un bloc solide
d'espace-temps,

dont nous vous parleront
dans l'animation suivante.