Courbure de l'univers et Big Bang

[Mr-white]

Bonjour à tous,

La "taille" de l'univers dépend de sa courbure:

-courbure positive : l'univers est sphérique et est finit

-courbure nulle : l'univers est plat et est infini

-courbure négative : l'univers est hyperbolique et est infini

quelque chose que je ne comprend pas trop c'est comment l'univers pourrait être infini si il y a eu le big bang.

Quelque chose comme le "big bang" qui a commencé il y a un certain temps et qui fait que l'univers est en expansion ne peut être infini, pour moi quelque chose qui est infini a toujours existé, rien ne peut se crée à un certain moment et devenir infini par la suite, même si il devient très grand il n'est pas infini.

à moins que je dise une connerie ?!

[flo69]

Salut, je ne suis pas vraiment basé sur ce sujet bien que ça me passionne, mais ça me parait bizare quand tu dis que l'univers est finit quand il est sphérique.

 

Sauf si je me trompe, quand on représente l'univers comme une sphère, on le représente en faite en 2 dimensions et non en 3.

En faite, lorsque la courbure est positive, lunivers est infini mais limité, par exemple, tu peux faire une infinité de fois le tour de la Terre c'est à dire en marchant infiniment sans rencontrer d'obstacles mais en finissant toujours par revenir au même endroit!

 

De plus, l'univers peut très bien être en expansion et être infini!

En effet, considérons un univers représenté en 2 dimensions a l'aide d'un ballon.

Tu es d'accord, lorsque le ballon n'est pas gonflé, on peut toujours en faire une infinité de tours en se promenant à sa surface!

Lorsque l'on gonfle le ballon, l'univers est en effet en expansion mais c'est toujours la même chose, il est infini.

 

PS: J'espère ne pas dire de conneries.

Allez-y, contredisez moi vous autre!

[Jolfulorc]

Hello,

 

Reste à définir la notion exact de l'infini, car l'infini si on le multiplie par n'importe quel chiffre (mis à part 0) donne lui-même, si on additionne quelque chose à l'infini, il reste infini...

 

L'infini ne s'atteint pas, on tend vers lui... en tout cas de mon point de vue

 

A bientôt

[Universus]

D'où un certain débat à savoir si ∞ est un nombre au même titre que ... -1,0,1,2 ... ou plutôt une suite sans début ni fin.

[flo69]

Mais de toute évidence l'infini n'est pas un nombre non?

Raaah, je sais pas comment me justifier!!!

[Universus]

ha, c'est difficile à dire ... Surtout que les calculs physiques (relativité entre autres, qui est très en accord avec l'observation) donnent de ces résultats infinis.

[lolomalin]

Pour moi, l'infini n'a pas de "concrétitude".

L'infini définit une valeur toujours plus grande (l'infini + 1 = l'infini), ce n'est donc pas un point fixe, mais une valeur en augmentation, insaisissable.

 

(Ce qui fera dire à un de mes camarades de 1ère S que ce que nous fesions sur les limites n'avait aucun sens puisque on n'atteignait jamais l'infini, donc le nombre limite était lui-aussi inaccessible)

 

pour revenir à ta question Mr White, je ne vois pas en quoi la courbure positive de l'univers impliquerait qu'il soit fini ? A la limite que cela entraine son effondrement à long terme vers le "Big-Cruch", pourquoi pas...

[Universus]

Pour moi, l'infini n'a pas de "concrétitude".

L'infini définit une valeur toujours plus grande (l'infini + 1 = l'infini), ce n'est donc pas un point fixe, mais une valeur en augmentation, insaisissable.

 

En effet, c'est tout ces éléments concernant l'infini qui cause ce débat ...

[luciole]

Bonjour à tous,

La "taille" de l'univers dépend de sa courbure:

-courbure positive : l'univers est sphérique et est finit

-courbure nulle : l'univers est plat et est infini

-courbure négative : l'univers est hyperbolique et est infini

quelque chose que je ne comprend pas trop c'est comment l'univers pourrait être infini si il y a eu le big bang.

Quelque chose comme le "big bang" qui a commencé il y a un certain temps et qui fait que l'univers est en expansion ne peut être infini, pour moi quelque chose qui est infini a toujours existé, rien ne peut se crée à un certain moment et devenir infini par la suite, même si il devient très grand il n'est pas infini.

à moins que je dise une connerie ?!

 

Salut Mr-white

 

Non tu ne dis pas de connerie,

 

Comme cela semble le cas pour toi, le big bang ne me satisfait pas bien qu’il semble avoir fait et faire encore ses preuves de nos jours.

 

C’est pour cela que je ne penche pas pour cette théorie et que j’ai choisi l’UNIVERS énergie celui qui ne se crée pas, ne se perd pas mais se transforme, celui qui a toujours existé.

 

Il n’a pas de courbure particulière, il est l’UNIVERS dont le nom suffit à exprimer son infinité

 

Seul l’Univers matière, la matière (Composé des éléments fondamentaux) a une courbure positive, sphérique et fini, il suffit pour cela de regarder autour de nous : notre terre, le soleil, les astres…. pour découvrir cette courbure quasi universelle

 

Amicalement.

[Lolo2]

En faite, lorsque la courbure est positive, lunivers est infini mais limité, par exemple, tu peux faire une infinité de fois le tour de la Terre c'est à dire en marchant infiniment sans rencontrer d'obstacles mais en finissant toujours par revenir au même endroit!

Tiens c'est marrant, je prends souvent cet exemple là, mais en parlant d'univers fini et illimité (multiconnexe), et non d'univers infini et limité. Mais bon, c'est juste une question de conventions du langage, et l'idée que tu donnes est bonne.

 

 

Il faut se méfier lorsqu'on parle d'infini car il peut y avoir des sous-entendus.

 

Un premier exemple a été donné par flo69 ci dessus : dans ce cas-là, le mot infini désigne pour lui la possibilité de toujours se déplacer dans chaque direction sans atteindre de limite. Je préfère le mot illimité, mais je le répète, c'est une question de conventions, c'est l'idée qui est derrière qui compte (et de se comprendre entre nous aussi).

 

Un second exemple peut être le suivant : l'univers peut être infini en temps qu'espace-temps à 4 dimensions, tout en étant pas réellement infini à une époque donné. En fait, l'univers est toujours fini en temps qu'espace à 3 dimensions mais il va :

- soit s'arrêter de grossir ; on est alors dans le cas d'un univers qu'on qualifie de fermé, d'elliptique, d'à courbure positive, et de fini selon le point de vue (géométrique, topologique, cosmologique,... ).

- soit ne jamais s'arrêter de grossir ; on est alors dans le cadre d'un univers qu'on qualifié d'ouvert, d'elliptique, d'à courbure négative et d'infini, selon le point de vue OU dans le cadre d'un univers qu'on qualifié de plat, de parabolique, d'à courbure nulle et d'infini, selon le point de vue.

Dans le cadre d'un univers à courbure positive, celui-ci va finir par se replier sur lui même sous l'effet de sa propre force de gravité. Dans le cadre d'un univers à courbure négative ou nulle, celui-ci va continuer de grandir, mais la vitesse de croissance va diminuer vers une constante strictement positive (univers à courbure négative) ou vers 0 (univers à courbure nulle). Mais dans aucun des cas la vitesse de croissance n'est sensée augmenter. Pourtant, il y a peu de temps, les scientifiques ont mis en évidence une accélération de la croissance de l'univers. Là, les choses se compliquent...

Quelqu'un aurait-il des précisions sur cette dernière observation et sur ce que les scientifiques ont trouvé comme explication ?

 

 

On peut aussi imaginer que l'univers spatial est infini (au sens propre du terme) et qu'il l'était déjà au moment du big bang. Par contre l'imaginer fini au début et infini maintenant impliquerait que l'univers soit devenu infini instantanément (en acceptant qu'à chaque instant, il soit fini ou infini ; mais peut-être que c'est une erreur de penser cela, que c'est notre logique qui n'est pas bonne, pas adaptée à certains effets relativistes, quantiques ou inconnus), ce qui parait choquant...

[Universus]

Quelqu'un aurait-il des précisions sur cette dernière observation et sur ce que les scientifiques ont trouvé comme explication ?

 

Deux principalement : l'énergie noire et la constante cosmologique (ou lambda).

[jean-émile]

Bonsoir

 

Il me semble que "courbure nulle" n'entraîne pas forcément "univers infini". Il pourrait être torique (donc fini).

 

Il me semble aussi que le mot "plat" doit être pris au sens de "euclidien". Les américains disent "flat" ("plat") au lieu de "euclidien".

[flo69]

Rebonjours, étant donné que je ne suis qu'en seconde(et donc encore très inculte), je me permet de poser cette question tout a fait stupide:

Qu'est-ce que une une courbure nulle, une courbure positive, une courbure négative et un espace euclidien svp? Ca représente quoi mathématiquement?

 

@bientôt

[jean-émile]

Un plan a évidemment une courbure nulle (c'est plat)

 

Une sphère est visiblement courbée : elle n'est pas plate. Sa courbure est 1/R^2 où R est le rayon de la sphère (coubure positive)

 

Certaines surfaces ont une courbure négative : exemple une surface qui ressemble à une selle de cheval

[Lolo2]

Deux principalement : l'énergie noire et la constante cosmologique (ou lambda).

Merci. J'irai lire sur google à propos de ces deux expressions clefs.

 

Il me semble que "courbure nulle" n'entraîne pas forcément "univers infini". Il pourrait être torique (donc fini).

Je suis d'accord qu'un univers torique est un exemple d'univers fini à courbure nulle. Mais la théorie du big bang permet-elle vraiment un tel univers ?

 

Il me semble aussi que le mot "plat" doit être pris au sens de "euclidien".

Tout à fait.

[jean-émile]

Posté par Lolo2

Mais la théorie du big bang permet-elle vraiment un tel univers (torique) ?

 

 

À vrai dire, je n'en sais rien. Et j'aimerais en savoir plus

[Lolo2]

À vrai dire, je n'en sais rien. Et j'aimerais en savoir plus

Moi de même.

[flo69]

Juste une question (un peu hors sujet mais puiqu'on parle des courbures j'en profite) concernant la relativité.

http://images.google.fr/images?hl=fr&q=espace%20temps&btnG=Recherche+Google&sa=N&tab=wi

Ici en regardant l'image d'en haut à gauche par exemple.

Apparemment si j'ai bien compris, une masse est capable de modifier la forme de l'espace temps représenté en 2 dimensions.

 

Ma question: Est-ce que le temps s'écoule plus lentement à l'endroit ou l'espace temps est modifié(à proximité de la masse sur le shémas) ou pas?

 

Je crois que je mélange tout

[Lolo2]

Est-ce que le temps s'écoule plus lentement à l'endroit ou l'espace temps est modifié(à proximité de la masse sur le shémas) ou pas?

Il s'y écoule plus vite.

 

Exemple

Je reste à une certaine distance de l'horizon des événements d'un trou noir et je lache un objet. L'objet va être attiré par le trou noir mais plus il s'en rapprochera, plus j'aurai l'impression qu'il ralentit. En fait, il n'en est rien. L'objet rentre rapidement dans le trou noir du point de vue de son propre temps. Mais le temps près du trou noir s'écoule plus vite que le temps où je suis. Ainsi, je peux toujours voir l'objet des heures après l'avoir laché, alors que l'objet n'a mis que quelques secondes à rentrer dans le trou noir.

[flo69]

Bonjour flo

Pour un observateur qui regarde les choses "de loin", de l'extérieur, le temps d'un sujet plongé dans un champ gravitationnel semble s'écouler plus lentement. C'est ce qui produit le décalage spectral vers le rouge des signaux EM émis près d'un objet massif.

Mais le temps propre s'écoule toujours, si l'on peut dire, "de la même manière". C'est seulement la perception relative du temps qui change entre des observateurs.

 

L'effet Doppler?

[flo69]

Il s'y écoule plus vite.

 

Exemple

Je reste à une certaine distance de l'horizon des événements d'un trou noir et je lache un objet. L'objet va être attiré par le trou noir mais plus il s'en rapprochera, plus j'aurai l'impression qu'il ralentit. En fait, il n'en est rien. L'objet rentre rapidement dans le trou noir du point de vue de son propre temps. Mais le temps près du trou noir s'écoule plus vite que le temps où je suis. Ainsi, je peux toujours voir l'objet des heures après l'avoir laché, alors que l'objet n'a mis que quelques secondes à rentrer dans le trou noir.

Mais ces phénomènes ont été réellement prouvé ou ce sont juste des théories?

PS: merci pour vos réponses

[Lolo2]

Des effets relativistes ont été mis en évidence.

 

1) La trajectoire d'un rayon lumineux est courbée à proximité d'une grosse masse. Cela a été observé et mesuré. Plus tous les exemples de lentilles gravitationnelles.

 

2) On a testé la relativité du temps à l'aide de particules atomiques. On en laisse sur terre et on en envoit d'autres faire un tour en avion à très grande vitesse. Je pense qu'il y vait un résultat significatif.

[flo69]

Mais alors qui a raison? Einstein ou Newton?

Ca me parait vraiment bizzare parcequ'au lycée on a vu en physique que la trajectoire d'un corps pouvait être dévié a cose des forces qui s'exercaient dessus et non à cause d'une déformation de l'espace temps?

 

amicalement

[Lolo2]

La théorie de Newton est en fait un cas particulier de la théorie de la relativité restrainte d'Einstein. Pour des petites vitesses, les deux théories sont presque identiques, leurs différences sont imperceptibles. Mais pour des grandes vitesses, la théorie de Newton n'est plus du tout appropriée alors que celle d'Einstein l'est encore. En fait, la théorie de Newton est une approximation au premier ordre de celle d'Einstein, et cette approximation est excellente pour des petites vitesses.

[Elie l'Artiste]

Et c'est là où se pointe un problème; car si la déformation de l'espace est "gravitation" et que la "gravitation" est responsable d'accrétion de matière, il devient difficile que la déformation de l'espace soit produite par la matière "accrétionnée".

 

Amicalement

['Bruno]

Ça ne me paraît pas très problématique : je crois qu'on appelle ça un "feedback" (mais je ne connais pas l'équivalent français) : le phénomène A entraîne le phénomène B, qui lui même entraîne encore plus le phénomène A, qui lui même, etc. (le tout en simultané, bien sûr).

[Universus]

Ça ne me paraît pas très problématique : je crois qu'on appelle ça un "feedback" (mais je ne connais pas l'équivalent français) : le phénomène A entraîne le phénomène B, qui lui même entraîne encore plus le phénomène A, qui lui même, etc. (le tout en simultané, bien sûr).

 

En effet, c'est un peu là la révolution de la relativité générale ; la relativité restreinte avait rendu l'espace et le temps relatifs et unis, tandis que la relativité générale a ajouter le fait que l'espace-temps n'avait pas de sens sans la présence d'énergie et inversement.

[Elie l'Artiste]

le phénomène A entraîne le phénomène B, qui lui même entraîne encore plus le phénomène A, qui lui même, etc. (le tout en simultané, bien sûr).

 

La problématique s'installe au début de l'univers. Comment une déformation de la géométrie de l'espace produite par une masse peut-elle être responsable de l'accrétion de matière pour former cette première masse?

 

S'il y a simultanéité, il devient impossible de dire que l'univers a un début.

 

Quant à la relativité générale elle fut imaginée par Einstein en 1915 et Hubble n'a démontré que l'univers n'était pas composé exclusivement que notre galaxie en 1919 (au plus tôt). Ce qui veut dire qu'Einstein, non seulement croyait à un univers statique, mais il croyait également que l'univers se limitait à la seule voie lactée. Donc lorsqu'il dit que la relativité générale s'appliquait à "tout l'univers de son époque", il avait raison puisque notre galaxie est installée dans une déformation de la géométrie de l'espace. Il était donc alors face à un univers courbe.

 

Depuis Hubble, nous savons que l'univers est infiniment plus "étendu" que notre seule galaxie et qu'entre les galaxies, l'univers est plat tout en étant en expansion accélérée. La "généralité" de la relativité pourrait se limiter qu'à l'intérieur des galaxies semble-t-il; du moins, il serait bon de se poser la question. à cause des dates çi-haut entionnées.

 

Amicalement

['Bruno]

La problématique s'installe au début de l'univers. Comment une déformation de la géométrie de l'espace produite par une masse peut-elle être responsable de l'accrétion de matière pour former cette première masse?

Tu fais allusion à quoi ?

 

À l'Univers tout entier ? Mais à sa naissance, il n'y avait pas d'espace. Ou plutôt : la naissance de l'Univers, c'est l'apparition d'un espace rempli d'énergie (qui se convertira bientôt en masse). Aux premiers instants, l'Univers est très énergétique et très recourbé, puis il se décourbe peu à peu (expansion) au fur et à mesure que l'énergie décroît. Ça ne me paraît pas paradoxal. Non, tu ne parles pas de ça.

 

D'un trou noir ? Mais la masse intiale est présente dès le début. C'est en devenant de plus en plus compact qu'il recourbe l'esace (à ce moment là, il n'y a pas accrétion de matière). Ensuite, la matière sera attirée par le trou noir et contribuera à augmenter sa masse (mais je ne sais pas ce qu'il en est de la compacité, qui est le paramètre à prendre en compte).

 

S'il y a simultanéité, il devient impossible de dire que l'univers a un début.

Le début de l'Univers n'est pas décrit par le type de phénomène dont tu sembles parler. Le début de l'Univers n'est sûrement pas associé à une cause préalable, puisqu'il n'y a pas, par définition (dans les modèles standard), de début : ces modèles sont basés sur un temps qui commence à l'instant 0, leur espace-temps ne contient que des coordonnées temporelles positives (si j'ai bien compris). Bref, il faut se faire une raison : la naissance de l'Univers n'est pas la conséquence d'une cause préalable, comme la plupart des phénomènes de la vie courante (et c'est peut-être de ça que tu parles ?), à moins que la théorie soit complètement fausse.

 

Ce qui veut dire qu'Einstein, non seulement croyait à un univers statique, mais il croyait également que l'univers se limitait à la seule voie lactée. Donc lorsqu'il dit que la relativité générale s'appliquait à "tout l'univers de son époque",

 

Au début, Einstein considérait l'Univers comme une sorte de gaz d'étoiles, et après les découverets de Hubble, il l'a considéré comme un gaz de galaxies (ou d'amas de galaxies), ce qui ne changeait rien, et permettait de faire l'hypothèse fondamentale d'un Univers homogène à grande échelle (hypothèse confortée par les observations de l'époque, mais que contestait Tombaugh, qui avait découvert de grandes concentration d'amas de galaxies : finalement, on suppose aujourd'hui que l'Univers est homogène à l'échelle des superamas de galaxies, ce qui n'a pas été infirmé par les observations profondes (grands télescope, Deep Field de Hubble, et peut-être Cobe, même si pour ce dernier ce n'était pas le but ?)

 

Depuis Hubble, nous savons que l'univers est infiniment plus "étendu" que notre seule galaxie et qu'entre les galaxies, l'univers est plat tout en étant en expansion accélérée.

Pas forcément plat ! (les Univers plats sont des cas particuliers)

 

La "généralité" de la relativité pourrait se limiter qu'à l'intérieur des galaxies semble-t-il;

Non, elle est universelle. Maintenant, en cosmologie, on fait l'hypothèse que l'Univers est homogène : pas au niveau de la Galaxie (Einstein première période) mais des superamas (filaments, murs, bulles, tout ça). Cette hypothèse permet de faire les calculs, mais s'il fallait un jour abandonner cette hypothèse, si par exemple on s'apercevait qu'il y a un concentration de matière d'un côté de l'Univers et pas de l'autre (ce qui boulverserait l'astronomie), eh bien il faudra simplement reprendre les calculs à partir des équations de base (et les calculs seront plus compliqués !) Enfin, je crois.

[Elie l'Artiste]

Aux premiers instants, l'Univers est très énergétique et très recourbé, puis il se décourbe peu à peu (expansion) au fur et à mesure que l'énergie décroît. Ça ne me paraît pas paradoxal. Non, tu ne parles pas de ça.

 

C'est exactement ce que je prétends.

 

Le début de l'Univers n'est sûrement pas associé à une cause préalable, puisqu'il n'y a pas, par définition (dans les modèles standard), de début : ces modèles sont basés sur un temps qui commence à l'instant 0,

 

L'instant zéro est déjà un début. De là à dire qu'il n'y a pas de cause préalable, ce serait de dire que l'univers est parti d'un état "néant". Je n'y suis pas encore prêt.

 

Pas forcément plat ! (les Univers plats sont des cas particuliers)

 

Les univers??? Pour l'instant on n'en observe qu'un seul. Et si l'univers est plat, comme nous l'avons dit plus haut, il est plat depuis le début. Par contre, il est indéniable que dans une déformation de sa géométrie, il n'est pas plat. Ce qui me fait dire que les déformations en question sont localisées.

 

Amicalement