Puis-je compter sur l'expansion de l'univers pour grandir

[bebert]

Une question à laquelle je n'ai jamais vu de réponse claire : l'expansion de l'univers s'applique t'elle uniquement aux expaces entre les étoiles, ou également à l'espace entre les atomes de la matière, voire même à l'espace entre le noyau et les éléctrons ?

Dans l'image classique du cake aux raisins qui gonfle, ce qui entraine l'éloignement des raisins les uns des autres, les raisins gonflent-ils eux même ?

 

Si chaque atome est entrainé par l'expansion, à la manière d'une galaxie, alors oui. Mais si la distance entre les atomes ou entre protons et éléctrons n'est déterminée que par des forces interatomiques inchangées depuis le big bang, alors non ! (mais où se situe la limite : atomes, matière solide, orbite des planètes...)

 

Et si la matière gonfle avec l'expansion, comment puis-je le mesurer avec un double-décimétre qui qonfle lui aussi ? Ne devrait-on pas assister alors à une dérive des longueurs d'onde des transitions entre niveaux atomiques, liées à l'influence de l'expansion dans les atomes ?

[zetajanus]

salut,

Ca me rappelle la théorie de notre Alain :wink:

Si toute les molecule de ton corps etait soumis a l'expension au meme titre que les galaxies, comment on aurait pu s'apercevoir que les galaxies s'eloigne.

[Bleu]

La métaphore du ballon a tout de même une limite... :wink:

 

++

[grain de sable]

Pour te répondre :

 

Si l'Univers est en pleine expansion est ce que cela signifie que tes oreilles vont s'eloigner petit à petit l'une de l'autre ? Heureusement non, même si ta tête fait partie de l'Univers. Tout près de toi, des forces, telles que le champ gravitationnel de ta planète ou de ta galaxie, résistent à l'expansion "universelle". C'est uniquement pour des éléments aussi isolés que les galaxies que tu peux observer qu'elles s'écartent de plus en plus les unes des autres. Pour illustrer ce phénomène, imagine ce qui se produit lorsque tu gonfles un ballon sur lequel des autocollants sont collés (même si j'aime pas l'analogie du ballon qui donne de fausses idées sur l'interprétation du big bang !). Les autocollants s'éloignent les uns des autres. Pour chaque autocollant, il semble que les autres s'éloignent de manière symétrique ; le phénomène étant plus rapide pour les autocollants les plus éloignés. Or, les autocollants ne s'agrandissent pas et ton corps non plus.

 

Pour résumer : A l'échelle galactique l'expansion n'est pas suffisante pour contrer les forces gravitationnelles exercés par les étoiles et autres gaz et matières qui constituent la galaxie, alors qu'à l'échelle intergalactique, les forces gravitationnelles qu'exerce une galaxie sur sa voisine ne sont pas suffisantes pour contrer l'expansion .... Il ne faut pas oublier que la force gravitationnelle décroît au fur et à mesure que la distance augmente entre deux objets et l'expansion s'accroit ....

[pio42]

salut,

Ca me rappelle la théorie de notre Alain :wink:

Si toute les molecule de ton corps etait soumis a l'expension au meme titre que les galaxies, comment on aurait pu s'apercevoir que les galaxies s'eloigne.

 

Je ne connais pas la réponse mais il me semble que ton argument ne tiens pas. Si on prend l'annalogie d'un soufflée chaque partie du soufflée gonfle et si on choisi une des parties et qu'on mesure les distances avec d'autres reperes : ils s'éloignent tjrs d'autant + rapidement que leurs distance est grande.

 

pourquoi pas alors imaginer que la moindre particule élémentaire ne subisse pas une inflation ou la distance de plank ect...

[Astrosteph]

Salut pio42. J'aimerais rappeler ici un principe simple: celui du rasoir d'Occam. Tu peux imaginer pleins de théories (même à la Gouvenaux) où tout l'univers enfle sans cesse de façon régulière, mais:

:arrow: tu vas vite te trouver face à des paradoxes (ne fusse que décrire le mouvement d'un satellite dans ta théorie) qui vont complexifier les choses pour rien... mais tu peux y parvenir

:arrow: Cette hypothèse, complète et décrivant la réalité ne répondra pas à la simple question "pourquoi enfle-t-il"? et "Qu'est-ce que ça apporte de plus?"

 

La solution la plus simple, faisant intervenir le moins de paramètres est souvent la meilleure. :wink:

[Gaétan]

pourquoi pas alors imaginer que la moindre particule élémentaire ne subisse pas une inflation ou la distance de plank ect...

Parce qu'il existe des interactions qui déterminent la structure de la matière. L'expansion est négligeable devant les forces électromagnétiques et nucléaires.

La structure d'un diaman est déterminé par les interactions entre les atomes de carbon. Il s'agit de la structure cristallographique qui a l'énergie la plus basse. C'est ce qui fait que le diaman est extrêment stable, chimiquement et mécaniquement. Si tu assimiles l'expansion de l'Univers à une force appliquée au diaman, celà ne modifiera en rien sa structure qui est définie par un minimum de l'énergie de liaison des atomes.

De même pour la structure des atomes. Elle est déterminée par une équation mathématique, l'équation de Schrödinger. L'expansion de l'Univers n'intervient pas dans cette équation car elle est de loin négligeable devant l'attraction entre protons et électrons. Les atomes d'aujourd'hui ont la même structure que ceux d'il y a quelques milliards d'années.

Par contre, pour des distances d'ordre cosmologique, l'expansion devient non négligeable devant la gravitation qui, elle, diminue avec la distance, tandis que les autres interactions sont globalement neutres.

[pio42]

Salut pio42. J'aimerais rappeler ici un principe simple: celui du rasoir d'Occam. Tu peux imaginer pleins de théories (même à la Gouvenaux) où tout l'univers enfle sans cesse de façon régulière:

merci pour ta réponse. je ne cherche pas à inventer de nouvelles théorie mais plutot à comprendre celles qui existent. dans les models actuels : big bang et relativité général, l'expansion affecte l'espace-temps, d'autre part la matière creer ou déforme l'espace-temps. Ma question est de savoir si un lien peut intervenir ou "existe dans ces théorie" entre la matiere et l'expansion. à la place de matière on peut penser à particule élémentaire ou constante physique...

 

en citant Gaétan :C'est ce qui fait que le diaman est extrêment stable, chimiquement et mécaniquement. Si tu assimiles l'expansion de l'Univers à une force appliquée au diaman, celà ne modifiera en rien sa structure qui est définie par un minimum de l'énergie de liaison des atomes.

 

cela reviens à dire que la matière ou l'energie se meut dans la substance espace-temps et se réorganise sans en subire de conséquence à petite échelle.

Mais si on prend la théorie des cordes par ex. cette petite corde ne subit pas l'inflation ? c'est un peu comme un cheveux dans la soupe pour moi !

J'imagine plutot un bon bouillon primordial ou tout est passé au mixer ! miam et en plus ca parrait plus simple à formuler.

[Gaétan]

Dans les models actuels : big bang et relativité général, l'expansion affecte l'espace-temps, d'autre part la matière creer ou déforme l'espace-temps. Ma question est de savoir si un lien peut intervenir ou "existe dans ces théorie" entre la matiere et l'expansion. à la place de matière on peut penser à particule élémentaire ou constante physique...

Oui, bien sûr. La relativité générale donne la relation entre ce qu'on appelle le tenseur de courbure de l'espace-temps et le tenseur énergie-impulsion, qui rend compte du contenu de l'espace-temps. Il est également montré dans cette théorie qu'un Univers statique ne peut pas être stable. La relativité implique donc une expansion ou une contraction de l'Univers, déterminée par le contenu de celui-ci. Et comme constante physique, il y a la constante cosmologique qu'Einstein a introduite pour avoir un Univers statique, mais comme dit plus haut, un tel univers n'est pas stable. La valeur de cette constante reste un mystère. Il semblerait même que l'expansion de l'Univers s'accélère.

 

Mais si on prend la théorie des cordes par ex. cette petite corde ne subit pas l'inflation ? c'est un peu comme un cheveux dans la soupe pour moi !

J'imagine plutot un bon bouillon primordial ou tout est passé au mixer ! miam et en plus ca parrait plus simple à formuler.

La théorie des cordes, c'est pour les grands. Je saurais pas te dire comment ça marche. Tout ce que je peux te dire, c'est qu'il s'agit d'une tentative de quantification de la gravitation. Pas simple. ;-)

[pio42]

:arrow: Cette hypothèse, complète et décrivant la réalité ne répondra pas à la simple question "pourquoi enfle-t-il"? et "Qu'est-ce que ça apporte de plus?"

 

cqfd

Oui Pourquoi ? peut on l'entrevoir sans passer par les mathématiques?

[zetajanus]

salut,

Ca me rappelle la théorie de notre Alain :wink:

Si toute les molecule de ton corps etait soumis a l'expension au meme titre que les galaxies, comment on aurait pu s'apercevoir que les galaxies s'eloigne.

Je ne connais pas la réponse mais il me semble que ton argument ne tiens pas.

C'est une maniere simpliste de voir les choses mais qui tiens parfaitement la route mais disons que tu n'as pas vus où je voulais en venir...domage.

[pio42]

Oui, bien sûr. La relativité générale donne la relation entre ce qu'on appelle le tenseur de courbure de l'espace-temps et le tenseur énergie-impulsion, qui rend compte du contenu de l'espace-temps. Il est également montré dans cette théorie qu'un Univers statique ne peut pas être stable. La relativité implique donc une expansion ou une contraction de l'Univers, déterminée par le contenu de celui-ci. Et comme constante physique, il y a la constante cosmologique qu'Einstein a introduite pour avoir un Univers statique, mais comme dit plus haut, un tel univers n'est pas stable. La valeur de cette constante reste un mystère. Il semblerait même que l'expansion de l'Univers s'accélère.

 

merci pour ton explication claire. Mais que dis cette théorie concernant les interactions entre l'expansion et les particules élémentaires ? elles sont la depuis tres longtemps quand meme.

on as par ex. les photons qui s'affaiblissent (décalage vers le rouge) y a t ils d'autres ex?

 

question subsidiaire : quelle sera la tete du photon quand sa fréqence sera nulle si l'expansion continue à l'infini ?

[pio42]

salut,

Ca me rappelle la théorie de notre Alain :wink:

Si toute les molecule de ton corps etait soumis a l'expension au meme titre que les galaxies, comment on aurait pu s'apercevoir que les galaxies s'eloigne.

 

J'ai eu comme toi ce raisonnement mais apres reflexion il me semble qu'il ne tiens pas :

par analogie si toute distance est multipiée par 2, moi y compris. ce raisonnement marche : impossible de s'en rendre compte.

 

dans le cas de l'expansion il y a un autre terme qui interviens : plus l'éloignement d'un objet est grand plus la distance entre lui et nous à été "gonflée" par l'expansion : il ne s'agit pas ici d'un simple coef. multiplicateur mais d'un facteur "exponentiel". donc meme dans le cas de figure ou tout est en expansion on observerai qd meme la fuite des galaxies.

:idea:

[Gaétan]

Dans le cas de l'expansion il y a un autre terme qui interviens : plus l'éloignement d'un objet est grand plus la distance entre lui et nous à été "gonflée" par l'expansion : il ne s'agit pas ici d'un simple coef. multiplicateur mais d'un facteur "exponentiel". donc meme dans le cas de figure ou tout est en expansion on observerai qd meme la fuite des galaxies.

:idea:

Non, il s'agit bien, si je ne me trompe, d'un coef multiplicateur. Si une galaxie se trouve x fois plus loin après un temps t, alors une galaxie 2 fois plus éloignée sera 2x plus loin après un temps t. Et ainsi de suite... une galaxie 3 foisd plus éloignée s"éloignera 3 fois plus vite, etc...

Le raisonnement de zetajanus est correct. Si on mesure une distance x fois plus grande avec un mètre x fois plus grand, on se rend compte de rien.

 

Mais que dis cette théorie concernant les interactions entre l'expansion et les particules élémentaires ?

Non, la théorie de la relativité ne parle pas du comportement des particules. Elle décrit seulement l'espace-temps dans lequel les choses évoluent. Par contre, la théorie du Big Bang, décrite par la relativité générale, nous dit que, dans le passé, l'Univers était plus dense. Pour décrire les états de la matière à ce niveau-là, il faut faire appel à la physique quantique, physique des hautes énergies, physique des champs, etc.. et à l'extrême, la théorie des cordes, mais ça c'est pas encore au point. Mais ceci est lié aux densité de la matière et non au caractère relativiste de l'expansion. Tout ce que dit la théorie du Big Bang, c'est qu'il y a eu un commencement, que l'énergie était très dense, et qu'aujourd'hui, l'expansion continue. Le reste, énergie du vide, nucléosynthèse, etc..., c'est le reste de la physique qui s'en occupe.

 

question subsidiaire : quelle sera la tete du photon quand sa fréqence sera nulle si l'expansion continue à l'infini ?

Un tel photon n'existerait pas. Il n'a pas de masse, il n'a pas d'énergie, il ne véhicule rien, il n'existe pas.

D'une certaine manière, on peut dire que les trous noirs émettent des photons de longueur d'onde infinie et de fréquence nulle. C'est dû au redshift gravitationnel extrême de ces astres. Ce qui revient à dire qu'il n'émettent rien. C'est pour ça qu'il sont noirs.

[pio42]

Non, il s'agit bien, si je ne me trompe, d'un coef multiplicateur. Si une galaxie se trouve x fois plus loin après un temps t, alors une galaxie 2 fois plus éloignée sera 2x plus loin après un temps t. Et ainsi de suite... une galaxie 3 foisd plus éloignée s"éloignera 3 fois plus vite, etc...

 

c'est la vitesse d'éloignement des étoiles qui est proportionnelle à leur distance par rapport à nous. ca c'est la loi de hublle

Concernant notre affaire de dilatation de l'espace je ne suis toujours pas convaincu qu'on a un coef. linéaire. il me semble que la dimension "espace" intervient 2 fois : dans la composition de la vitesse et dans l'éloignement par rapport à nous.

ca mérite réflexion, faudrai mettre tt ça en équation :wink:

[Bilou]

J'ai lu quelque part que cette expansion était entre 50 et 100 km/Mparsec/s

Ramené à l'échelle à laquelle humaine il faut des milliards d'années pour percevoir quelque chose par rapport à un objet imaginaire qui ne grandirait pas.

[Lolo]

Je ne connais rien à la vitesse de l'expension, mais je suggère que la limite de la partie visible de l'univers s'éloigne de nous à la vitesse de la lumière.

 

Cela signifie que l'extension est environs de (300 000 km/s) / 13,7 années-lumière.

 

Comme un Megaparsec fait 3,26 millions d'années-lumière, mon estimation correspond à environs 71,4 km/(Mpc*s), ce qui est bien dans la fourchette donnée par Bilou.

[Gaétan]

Concernant notre affaire de dilatation de l'espace je ne suis toujours pas convaincu qu'on a un coef. linéaire. il me semble que la dimension "espace" intervient 2 fois : dans la composition de la vitesse et dans l'éloignement par rapport à nous.

Non. ;-) Une galaxie qui s'éloignerait 2 fois plus qu'une autre aurait une vitesse d'éloignement 2 fois supérieur. La vitesse relative dérive de l'éloignement relatif. Ce ne sont pas deux choses indépendantes qui font intervenir l'expansion deux fois. Mais il est vrai qu'en géométrie courbe, la notion de vitesse n'est plus définie proprement.

[pio42]

J'ai trouvé un site tres bien fait, et qui resume bien les choses :

http://membres.lycos.fr/moulette85/loidehubble.htm

 

 

bonne nuit étoilé à tous

[Gaétan]

Je ne suis pas sûr que ce soit un bon lien. J'ai relevé des erreurs.

 

La valeur de H s'exprime alors en km/s/mégaparsec (km/s/Mpc).

Ce n'est qu'une erreur d'écriture, mais ça ne veut rien dire. C'est des (km/s)/Mpc ou des km/(s/Mpc). On écrit comme ça : km/(s x Mpc) ou km/s.Mpc ou, mieux km.s^-1.Mpc^-1. La dernière notation évite les confusion. C'est pas grave, mais bon, c'était pas propre.

 

Nous pouvons dire que la dernière valeur de la constante de Hubble est :

 

 

H = 70 Km/s/Mpc

 

Ce qui, concrètement, veut dire que pour une galaxie située à une distance de 3.36 millions d'années-lumière, sa vitesse d'éloignement augmente de 70 Km/s.

Augmente ? Non ! Cette formule donne la vitesse d'éloignement et pas son augmentation. Pour obtenir une augmentation de vitesse, il faut la dériver. Ce qui implique qu'on connait l'évolution de la constante de Hubble dans le temps, hors ce n'est pas du tout le cas.

 

La démonstration qui aboutit à H = 1/t ne ressemble pas à grand chose non plus.Pour déterminer une loi d'évolution de la constante de Hubble, il est nécessaire d'avoir adopté un modèle cosmologique. Pour celà, il faut faire de la relativité générale et tenir compte du contenu de l'Univers.

La loi de Hubble n'est qu'une loi empirique, elle n'a rien de fondamentale.

 

C'est bien d'avoir lu ce lien, mais il faut passé à autre chose de plus complet et surtout de plus juste.

Disosn que ça donne une petite idée de ce dont il s'agit.

[pio42]

gaetan : tu es tres observateur sur la forme : c'est une bonne qualité. Mais je t'encourage à étudier plus dans le fond le sujet débatu entre nous tous.

 

:arrow: concernant les 70km/s il s'agit bien d'une augmenation de vitesse par Mpc, si tu relis le document ca se comprend tt seul.

 

:arrow: concernant la formule H=1/t, je trouve que tu es tres dur avec l'auteur de ce site qui n'a d'autre objectif que d'expliquer les bases de la thérioe du big bang et je parie que Hubble lui meme l'a tout de suite calculé vu l'interet de ce calcul. De plus l'auteur expilque tres bien les limites de ce calul.

 

:arrow: D'autre part je n'ai jamais soutenu que l'expansion interviens deux fois ? Mon propos est de montrer que dans ce modele d'expansion, meme si tout est en expansion "l'instrument de mesure y comprit" on verrai qd meme les étoile fuire les unes les autres. C'est la vitesse d'expansion qui est en corrélation avec la distance et non pas un facteur de multiplication des distances.

 

:shock:

[Gaétan]

Je te remercie pour tes encouragements concernant une étude plus dans le fond, mais crois moi bien que je ne me serais pas permis de remarque si ce n'était déjà fait.

 

Concernant les 70 km/s (peu importe la valeur exacte), il s'agit d'une incompréhension de ma part, mais je m'intiens qu'il y a une faute dans le texte. De Mpc en Mpc, la vitesse d'éloignement augmente de H. Mais on ne peut parler d'augmentation de vitesse que par rapport à une augmentation de la distance. Si tu donnes une valeur de d tu trouves une valeur de V et non une augmentation. En gros, le début de la phrase est correct mais pas la fin.

 

Concernant H = 1/t, c'est tout simplement faux. Personne ne sait exactement comment évolue la constante de Hubble dans le temps. Il semblerait mêm que l'expansion de l'Univers s'accélère, et qu'ainsi, la constante de Hubble augmente avec le temps.

Je pense que j'ai été juste avec l'auteur. J'aurais pu dire que prétendre que H = 1/t, est prétencieux, j'ai simplement dit qu'il avait commis des erreurs.

 

En cherchant, tu trouveras beaucoup de chose intéressantes, mais aussi beaucoup d'erreurs.

[Gaétan]

Je viens de vérifier dans un bouquin de référence. La notation km/sec/Mpc est habituelle, semble-t-il.

[Lolo]

La notation x/y/z est correcte d'un point de vue mathématique, car on effectue les divisions dans l'ordre.

Elle correspond donc à (x/y)/z, c'est-à-dire à x/(yz).

 

Cela dit, je n'aime pas du tout cette notation, le lui préfère les deux suivantes que j'ai écrites.

[Gaétan]

:arrow: concernant la formule H=1/t, je trouve que tu es tres dur avec l'auteur de ce site qui n'a d'autre objectif que d'expliquer les bases de la thérioe du big bang et je parie que Hubble lui meme l'a tout de suite calculé vu l'interet de ce calcul. De plus l'auteur expilque tres bien les limites de ce calul.

Mea culpa. J'ai lu en diagonale. C'est vrai que j'ai peut-être critiqué un peu vite.