L'Univers, infini ou limité ?

Snark · 12 mars 2008

Ben oui, je cherchais, en parcourant pensivement les derniers développements de ce fil, comment la finitude/infinitude de l'univers pouvait être reliée à l'énergie du vide.

Mais comme dit plus haut par duschnok et moi-même, si petite qu'elle puisse être, cette énergie sera obligatoirement infinie dans un univers infini.

Si une énergie infinie dans un univers infini ne te pose aucun problème, pense que l'énergie totale de l'univers n'a pas varié depuis le big bang, ce qui signifie que cette énergie était concentrée en un volume minuscule au commencement.

Un volume infiniment petit ? :b: :cry: :confused:

'Bruno · 12 mars 2008

En effet, si l'on postule que l'univers observable pourrait ne pas nous apparaître homogène [...]

Tu n'as pas compris : on postule aujourd'hui tout l'univers est homogène, même l'inobservable. C'est un postulat qu'on n'est pas obligé de faire. D'ailleurs ChiCyg donnait un argument intéressant en sa défaveur (à cause de l'inflation). Il se pourrait donc que nous habitions dans un univers qui soit :

- homogène à petite échelle (l'échelle de l'univers observable) ;

- inhomogène dans sa globalité.

C'est seulement dans sa globalité qu'il est inhomogène. Mais tous les extra-terrestres ne voient qu'une petite portion de l'univers, laquelle est pour eux homogène. De même que tous les poissons "croient" que l'océan est homogène : de l'eau, encore de l'eau, toujours de l'eau, du moins dans la région qu'ils parcourent au cours d'une vie, alors qu'en réalité il existe des continents ; mais pour tous les poissons du monde, leur univers est un univers homogène rempli d'eau et aucun n'occupe une position privilégiée (ah si, les saumons qui remontent les torrents continentaux, zut... bon, c'était un mauvais exemple ).

Nous ne sommes pas le seul endroit où l'univers est homogène à petite échelle : il pourrait bien l'être partout, mais serait peut-être inhomogène à grande échelle.

RedShift · 13 mars 2008

Salut Bruno !

Il se pourrait donc que nous habitions dans un univers qui soit :
- homogène à petite échelle (l'échelle de l'univers observable) ;

- inhomogène dans sa globalité.

C'est seulement dans sa globalité qu'il est inhomogène. Mais tous les extra-terrestres ne voient qu'une petite portion de l'univers' date=' laquelle est pour eux homogène. [...'] Nous ne sommes pas le seul endroit où l'univers est homogène à petite échelle : il pourrait bien l'être partout, mais serait peut-être inhomogène à grande échelle.

Il est possible que je n'aie pas bien compris la suggestion de Chicyg et son implication. Ou peut-être que je n'ai pas été assez clair dans mon explication.

Je comprends bien que l'Univers pourrait être homogène à petite l'échelle (celle de l'univers observable), mais inhomogène dans sa globalité. Là où je ne comprends plus, c'est quand tu mentionnes que l'univers pourrait être partout homogène à petite échelle, mais quand même inhomogène à grande échelle ...

Supposons, pour fin d'exemple, que l'univers global soit beaucoup plus grand (sans être infini) que le petit univers observable vu de notre position dans la Voie Lactée. Supposons également que d'autres observateurs soient distribués dans l'ensemble de l'univers global, chacun avec son petit univers observable. Supposons enfin que ces univers observables se recoupent en partie de sorte que toutes les parties de l'univers global soient observables par l'un ou l'autre de ces observateurs.

Si chacun de ces observateurs voit un univers homogène à petite échelle et que ces "univers observables" couvrent entièrement l'univers global, il me semble qu'il faut conclure que l'univers global est homogène. Pour que l'univers global soit inhomogène à grande échelle, il me semble donc que certains "petits univers observables" doivent être inhomogènes.

Et ça nous ramène à mon point de départ, i.e.: si nous n'occupons pas une position privilégiée dans l'univers et que notre univers observable est homogène, alors on doit supposer que l'univers entier est homogène. Au contraire, si l'on suppose que l'univers entier peut-être inhomogène à grande échelle, alors il faut conclure que notre position dans l'univers a quelque chose de spécial.

NB – La présence d’observateurs n’est évidemment pas nécessaire, ils ne sont là que pour faciliter l’explication.

'Bruno · 13 mars 2008

Je vais reprendre ton exemple avec la mulititude d'observateurs qui observent un univers homogène. Supposons qu'il observent une quantité qu'on appellera X (qu'importe ce que c'est - par exemple la densité de matière, ou la masse de l'électron). Si X varie peu, alors l'univers est homogène (par rapport à X).

On place un alignement d'observateurs sur une bonne partie de l'univers. Je suis l'observateur n°1. Tous les 10 Gal, on place l'observateur suivant. Ainsi, chaque univers observable recoupe celui du voisin.

J'observe que X vaut 100 (l'unité a été choisie pour) partout dans mon univers observable, à quelques fluctuations près (mettons à 1/1.000.000.000 près - c'est plus qu'excellent). L'observateur n°2 trouve aussi 100. Et ainsi de suite de proche en proche.

Tu dis que : « Si chacun de ces observateurs voit un univers homogène à petite échelle et que ces "univers observables" couvrent entièrement l'univers global, il me semble qu'il faut conclure que l'univers global est homogène » Autrement dit, que tout le monde observera que X=100.

Eh non ! Car on a droit à une légère fluctuation. L'observateur n° 1.000.000.000, situé à 10 milliards de Gal de nous, trouve de son côté X = 99,5. Or personne n'a pu s'apercevoir que X décroissait. En effet, passer de 100 à 99,5 en 1.000.000.000 d'observateurs, ça veut dire que X décroît de 1/2 milliardième par observateur en moyenne : à l'échelle de l'observateur, c'est indétectable. Chacun considère que X est constant dans tout son univers observable (au milliardième près). Et l'observateur n°10^20, lui, peut trouver que X vaut 0,000.000.000.2. Tu parles d'un univers homogène ! Pourtant, chaque observateur trouve que dans son univers observable, X est homogène au milliardième.

On pourrait donc très bien imaginer que cette quantité (par exemple la densité moyenne de matière, ou la masse de l'électron) est nettement plus grande d'un côté de l'univers que de l'autre, sans qu'il soit possible de le détecter dans un univers observable. (Tout comme il est possible qu'en réalité X fluctue de 10^10 à 10^-10 de façon aléatoire de sorte qu'à l'échelle locale de seulement 10^40 ou 10^50 Gal, il est inhomogène, mais reste homogène globalement.

Le point clé, c'est que l'univers est tellement immense, après l'inflation, que notre univers observable est tellement minuscule de chez minuscule qu'il est absurde d'extrapoler quoi que ce soit à partir de lui seul.

RedShift · 13 mars 2008

Salut Bruno !

D'accord, je comprends mieux ton point.

Je continue d'y réfléchir.

ArthurDent · 13 mars 2008

Mais comme dit plus haut par duschnok et moi-même, si petite qu'elle puisse être, cette énergie sera obligatoirement infinie dans un univers infini.

Ce qui est sans importance, puisque seule la densité d' énergie intervient.

Si une énergie infinie dans un univers infini ne te pose aucun problème, pense que l'énergie totale de l'univers n'a pas varié depuis le big bang

Si on pense ça, on a un problème. Mais comme l' explique John Baez:

- Soit on regarde les choses d' un point de vue quantique, pour lequel l' énergie se conserve, et alors l' énergie est définie à une constante près, on peut donc affirmer que l' énergie du vide est nulle.

- Soit on regarde les choses d' un point de vue R.G., et l' énergie du vide a une équation d' état du style "densité d' énergie = -3xpression", autrement dit, plus l' univers est dense moins la contribution de l' énergie du vide est grande. Si on passe à la limite, rien n' empêche le résultat d' être fini pour un univers infini.

- Soit on essaye de réconcilier les deux points de vue, et comme on a pas encore de théorie qui marche, on ne peut rien dire.

- Enfin, comme on l' a déjà souligné [notamment ChiCyg, en parlant de l' assimilation des concepts d' espace-temps au sens R.G], rien n' indique que la grandeur "Energie Totale" aie le moindre sens physique en relativité générale (pour que ça signifie quelque chose, il serait souhaitable que ça ne dépende pas du choix de la méthode de calcul, et ça, c' est pas gagné, surtout si dans l' énergie on inclus la gravitation, pour "sauver" la conservation de l' énergie : Sans la gravitation, l' énergie ne se conserve pas en relativité générale, c' est facile à voir : pense au redshift)

A+

--

Pascal.

ChiCyg · 13 mars 2008

J'ai l'impression que les changements interviennent uniquement si on s'intéresse à l'univers dans sa globalité et non à l'univers observable. Mais je me trompe peut-être.

Voilà une bonne question

. Je n'ai pas la moindre réponse

. J'ai cru comprendre que le problème devenait très difficile si on ne s'appuyait pas sur une "trame" moyenne homogène.

Peut-être une piste dans l'affirmation selon laquelle, à cause de la gravitation, les amas de galaxies échapperaient à l'expansion et qu'ainsi on n'aurait pas du "voir" l'expansion sur des galaxies proches. La constante de Hubble ne devrait se mesurer qu'entre des objets non "gravitationnellement" liés. Un paradoxe de plus ?

Snark · 13 mars 2008

Ce qui est sans importance, puisque seule la densité d' énergie intervient.

Une énergie infinie est quand même un concept plutôt gênant en physique, non?

Très bien le site de John Baez, clair et didactique.

Sans la gravitation, l' énergie ne se conserve pas en relativité générale, c' est facile à voir : pense au redshift)

Bien entendu, encore qu'il est possible de voir le redshift comme un ralentissement du temps.

ArthurDent · 13 mars 2008

Une énergie infinie est quand même un concept plutôt gênant en physique

Oui, mais vu le contexte, je voulais dire que le problème était plus profond que ça: Avant de dire que l' énergie est infinie, encore faut-il donner une définition raisonnable de ce qu' on entends par énergie ... Si localement ça peut encore aller (puisque l' espace-temps est localement similaire à celui de la relativité restreinte, ya pas de problèmes), définir l' énergie totale de l' Univers (ou d' une sous-partie de celui-ci , comme "l' énergie totale du vide") , ben ce n' est pas si facile.

... Pourquoi voudrais-tu qu' un truc mal défini aie une valeur raisonnable ?

Bien entendu, encore qu'il est possible de voir le redshift comme un ralentissement du temps.

Je ne pense pas que ça change le problème (à cause du théorème de Noether).

'Bruno · 14 mars 2008

Il me semble qu'il faut faire attention quand on parle de l'énergie totale de l'univers, dans le cas infini.

Je vais reprendre les idées que j'ai exposées quelques pages plus haut. Qu'est-ce qu'un univers infini ? C'est un univers décrit par un modèle mathématique dans lequel l'espace est de mesure infinie. Concrètement, ça veut dire que si je m'éloigne d'une certaine distance, eh bien il sera toujours possible de s'éloigner encore plus (en maths, on écrit ça avec des quel que soit epsilon plus grand que A, mais c'est pareil). Mais attention : ces distances ne sont jamais infinies. De toute façon, une distance, c'est un nombre, c'est donc fini.

C'est le diamètre de l'univers qui est infini. Or le diamètre n'est pas forcément une distance. Le diamètre, c'est la borne supérieure de toutes les distances possibles. Si l'univers est fini, c'est donc la plus grande distance possible. Mais dans un univers infini, par définition, il n'existe pas de plus grande distance possible. Donc la borne supérieure, le diamètre, est infini. N'empêche que toutes les distances dans l'univers (infini) sont finies.

Et c'est pareil pour l'énergie. L'énergie, c'est un nombre, c'est défini pour un objet physique (objet au sens large). On pourrait calculer l'énergie d'une immense portion de l'univers. On pourrait définir l'"énergie-de-l'univers" (entre guillemets) comme étant la borne supérieure de toutes les énergies de portions d'univers possibles. Alors, peut-être que cette "énergie-de-l'univers" serait infinie. Mais l'"énergie-de-l'univers" n'est pas une énergie (à cause de sa définition : c'est une borne supérieure). Donc, de même qu'il n'y a aucune difficulté à ce que le diamètre de l'univers soit infini, il me semble qu'il n'y a aucune difficulté à ce que la borne supérieures des énergies possibles soit infinie. Mais toutes les distances restent finies, et toutes les énergies restent finies.

En tout cas, c'est la compréhension que j'ai du sujet...

ArthurDent · 14 mars 2008

Mais toutes les distances restent finies, et toutes les énergies restent finies.

Je crois que c' est hélas un peu plus compliqué que ça.

Si on inclus pas la gravitation, ton raisonnement est juste (mais l' énergie ne se conserve pas, ce qui rends cette grandeur 'absolue' peu utile).

Si on inclus la gravitation, l' énergie se conserve "mieux", MAIS comme les équations de la RG relient la courbure 'd' ici' à ce qui se passe 'là bas', ce qui ajoute de l' énergie [gravitationnelle] 'ici', d' une façon non linéaire, on ne peut plus faire la démarche que tu décris (le théorème de Gauss ne marche plus), c' est beaucoup plus compliqué.

Une "matérialisation" du non fonctionnement du théorème de Gauss en RG, c' est l' effet Sachs-Wolfe [ http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ApJ...147...73S , pour les détails sordides]: En traversant une région moins dense que la "moyenne" [vide, à la limite], le rayonnement se refroidit : Il perds de l' énergie en traversant du vide ! Peu intuitif, hein

ChiCyg · 14 mars 2008

Je comprends le problème un peu différemment : la physique ne sait rien faire d'un infini quel qu'il soit. On raisonne donc sur un petit bout d'univers qui a toutes ses caractéristiques finies : dimensions, densité, température, ...

Ensuite si on suppose que tous les autres petits bouts d'univers sont identiques rien n'empêche d'imaginer, de loin en loin, que l'univers est infini. La masse, l'énergie totales deviennent infinies mais en même temps que les dimensions.

Donc ça marche ... si on n'y regarde pas de trop près : par exemple on manquera un peu de temps pour communiquer avec l'observateur n°10^20 de 'Bruno sachant que chaque observateur est situé à 10 année-lumière l'un de l'autre . Ce qui revient à montrer qu'il faut un temps infini pour prouver que l'univers est infini (ce qu'écrit Magnan).

Ce qui nous ramène au PRINCIPE ArthurDentien qui n'est qu'un infâme plagiat du principe d'Heisenberg : il faut un temps infini pour obtenir une précision infinie.

Conclusion, pour reprendre une réflexion du même ArthurDent, encore un effort, poursuivons, poursuivons, on va y arriver .

Snark · 14 mars 2008

En traversant une région moins dense que la "moyenne" [vide, à la limite], le rayonnement se refroidit : Il perds de l' énergie en traversant du vide ! Peu intuitif, hein

C'est ce que certains appellent la "fatigue de la lumière" non ? Mais ça s'applique plutôt à un univers stationnaire. :?:

'Bruno · 14 mars 2008

ArthurDent : tu vas finir par me convaincre que l'univers ne peut pas exister. Je le soupçonnais déjà depuis un petit moment...

ChiCyg · 14 mars 2008

Intéressant "ton" article ArthurDent, même si je suis loin de tout suivre .

Je m'en tiens donc à la première phrase de la conclusion : "Nous avons estimé que des anisotropies de 1 pour cent devraient se produire si la radiation microonde est cosmologique." (Je ne peux m'empêcher de faire remarquer le "si" )

Ils continuent : "Cette situation est une limite basse raisonnable même si de modestes fluctuations de densité de 10 pour cent sur une échelle d'un tiers du rayon de Hubble apparaissent aujourd'hui."

C'est à dire si, aujourd'hui, il y a des fluctuations de densité de l'ordre de 10 pour cent entre des régions éloignées de l'ordre du tiers de l'univers observable, les auteurs estiment que des anisotropies du rayonnement cosmologique de l'ordre de 1% devraient apparaître. Et donc, si ces anisotropies sont inférieures à 1 %, on a une bonne indication de l'homogénéité de l'univers observable à moins de 10 pour cent.

D'où l'importance de la découverte des "vides" ! Car si, au contraire, on voit des vides de plus de 10 pour cent de la densité moyenne sur des distances d'un tiers de l'univers observable, on ne comprend plus pourquoi le rayonnement cosmologique serait isotrope à mieux qu'un pour cent !

L'article confirme, à mon avis, qu'il est très difficile de construire un modèle d'univers qui ne soit pas homogène. Il ne s'agit là "que" de calculer de petites perturbations d'un modèle homogène, ce qui n'est visiblement pas simple et suppose déjà pas mal d'hypothèses ...

Moralité : essayons d'avoir une (bonne) représentation de l'univers observable avant de se torturer l'esprit sur ce que pourrait être ce que personne ne verra jamais.

Snark · 14 mars 2008

Une "matérialisation" du non fonctionnement du théorème de Gauss en RG, c' est l' effet Sachs-Wolfe [ http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ApJ...147...73S

Cet article est loin d'être à ma portée et pour essayer d'en comprendre plus je devrais y consacrer pas mal de temps, car trop de lacunes à combler. :confused:

Par contre je constate avec un plaisir non dissimulé qu'on y utilise toujours la notion de masse au repos que tu fustiges tant.... :be:

Barbajuan · 14 mars 2008

Le titre de la discussion m'interpelle car je viens de lire dans le Science & Vie Hors Série "L'univers aujourd'hui" que :

- 100 Milliards d'années lumière serait le diamêtre de l'univers.

- 13,7 Milliards d'années lumière serait le rayon de l'univers visible.

Alors, comment sait-on que l'univers fait plus que 27,4 Milliards d'années lumière de diamêtre ? :be:

'Bruno · 14 mars 2008

Je pense que 100 Gal (milliards d'années-lumières), ce n'est pas le diamètre tout court de l'univers, mais en quelque sorte le diamètre présent de l'univers observable (qui n'est ni l'univers tout court, ni l'univers observable).

Si j'observe une galaxie très lointaine, par exemple celle que je désigne au bout de mon doigt, là-bas. Elle est située (à vue de nez) à 12 Gal (milliards d'années-lumières). Ça signifie qu'on l'observe telle qu'elle était il y a 12 Ga (milliards d'années), donc à une époque où l'univers n'était âgé que de 1,7 Ga. Depuis, elle s'est considérablement éloignée de nous. Les galaxies que l'on observe à 13,7 Gal (en fait ce ne sont pas des galaxies, à cette distance, mais peu importe) sont aujourd'hui bien plus lointaines (et n'existent peut-être plus). Les modèles d'univers permettent de calculer cette distance (en fonction de ce qu'on sait sur l'expansion de l'univers). Et il me semble bien que c'était de l'ordre de 50 Gal. Ça veut dire que les objets de l'univers observable occupent aujourd'hui un espace de 50 Gal de rayon.

Mais il ne s'agit pas de tout l'univers. L'univers qui s'étend au-delà de l'univers observable ne peut être décrit que par la théorie. Si on postule que l'univers est homogène et isotrope (postulat qui semble aujourd'hui raisonnable), alors la courbure de l'espace est constante (si ma mémoire est bonne). Or la théorie nous donne un moyen de mesurer la courbure de l'univers. Les mesures, notamment celles du satellites WMAP, indiquent une courbure plus petite que la précision des instruments de mesure. Ça signifie que soit la courbure est nulle, et alors l'univers est infini (sauf topologies bizarres, sauf si le postulat est faux et sauf si la théorie se plante quelque part), soit que l'univers a une courbure non-nulle mais trop petite pour être mesurée avec nos moyens actuels. Or une courbure aussi petite correspond à un univers largement plus grand que l'univers observable (peut être infini si la courbure est négative). Il se trouve que c'est compatible avec la théorie de l'inflation, qui prédit une expansion tellement rapide au tout début de l'univers que celui-ci est forcément quasiment plat. Si on avait réussi à mesurer la courbure de l'univers, la théorie de l'inflation s'écroulait (je crois). Si la théorie de l'inflation est juste, l'univers est immense de chez immense, du genre au moins 10^60 fois la taille de l'univers observable (ou même infini, pour ce qu'on en sait). Cela dit, il existe des théories dans lesquelles l'inflation ne se produit pas partout en même temps. Du coup, le postulat d'homogénéité ne doit plus être valable ? Je ne sais pas...

Quoiqu'il en soit, il faut bien faire attention de distinguer "univers" et "univers observable". Je soupçonne certains rédacteurs d'articles de vulgarisation de ne pas faire cette distinction parce qu'il est évident pour eux qu'on ne peut travailler que sur l'univers observable, mais ce n'est pas évident pour le lecteur. Celui-ci aura alors du mal à avaler une théorie qui dit que nous sommes pile poil au centre d'une hypersphère de 13,7 Gal de rayon. C'est vrai, si on pense à préciser qu'on parle de l'univers observable...

Barbajuan · 14 mars 2008

Je pense que 100 Gal (milliards d'années-lumières)' date=' ce n'est pas le diamètre tout court de l'univers, mais en quelque sorte le diamètre présent de l'univers observable (qui n'est ni l'univers tout court, ni l'univers observable).
...[/quote']

Voici une réponse qui me convient bien que je ne sois pas en mesure de déterminer si le modèle mathématique est convainquant à mes yeux.

Si j'observe une galaxie très lointaine' date=' par exemple celle que je désigne au bout de mon doigt, là-bas. Elle est située (à vue de nez) à 12 Gal (milliards d'années-lumières). Ça signifie qu'on l'observe telle qu'elle était il y a 12 Ga (milliards d'années), donc à une époque où l'univers n'était âgé que de 1,7 Ga. Depuis, elle s'est considérablement éloignée de nous. ...[/quote']

Oui, mais alors... ta galaxie au bout du doit, elle était où il y a 12 milliards d'années ? A quelle distance de nous ?

Y a qd même un truc que je pige pas ! Si on remonte le film, elle devait être très proche de nous, non ? Alors pourquoi la lumière qu'elle à émise à ce moment là elle nous arrive que maintenant ? Elle à fait un détour ? Ou bien l'espace s'est étentdu presque aussi vite, voire plus vite que la lumière n'avançait ???

'Bruno · 14 mars 2008

Oui, mais alors... ta galaxie au bout du doit, elle était où il y a 12 milliards d'années ? A quelle distance de nous ?

De quelle distance tu parles ? C'est là où ça se complique... La distance entre la galaxie à l'âge 2,7 Ga et nous à l'âge 2,7 Ga ? Réponse : un nombre bien plus petit que 12 Gal, puisqu'à l'époque on était plus proches les uns des autres. Ou bien la distance entre la galaxie à l'âge 2,7 Ga et nous aujourd'hui ? Réponse : 12 Gal. Pire : il existe d'autres définitions de la distance, justement à cause de genre de détail... (1)

Y a qd même un truc que je pige pas ! Si on remonte le film, elle devait être très proche de nous, non ?

Oui, nettement.

Alors pourquoi la lumière qu'elle à émise à ce moment là elle nous arrive que maintenant ?

Parce qu'on s'éloignait d'elle !

Elle à fait un détour ? Ou bien l'espace s'est étentdu presque aussi vite, voire plus vite que la lumière n'avançait ???

Il y un peu de ça. C'est très subtil et ArthurDent nous avait donné sur ce forum un article complet sur le sujet, que j'avais fini par lire bien en détail, mais j'ai tout oublié depuis... Il ne faut pas être surpris que l'éloignement des galaxies puisse empêcher la lumière de les rattraper.

-------

(1) Une page pas trop difficile sur les subtilités de définition de distance : http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html . La distance de propagation des photons, c'est la distance entre nous aujourd'hui et une galaxie à l'époque ancienne. Dans mon exemple précédent, c'est 12 Gal. La distance comobile, c'est la distance entre nous aujourd'hui et une galaxie aujourd'hui. J'avais eu l'impression que la distance angulaire était la distance entre une galaxie à l'époque ancienne et nous à cette même époque ancienne, mais finalement je crois que ce n'était pas ça. La distance comobile tend vers 47,2 Gal : voilà donc le rayon qu'occupent aujourd'hui les objets de l'univers observable. Apparamment, c'est bien ça, les 100 Gal de diamètre.

Par contre, l'article dont je parlais plus haut, je n'ai pas conservé son lien...

14 mars 2008

La quasi totalite des theories standards d'inflation postulent que l'inflation ne s'est pas produite partout au meme moment (mais presque ... fluctuations quantiques). Ca permet de creer des perturbations qui ont pil-poil le spectre de puissance qui va bien (Harisson-zeldovich dsl pour l'orthographe) pour les fluctuations primordiales a l'origine des structures de l'univers actuel.

Barbajuan · 14 mars 2008

Merci Bruno,

Une page pas trop difficile sur les subtilités de définition de distance : http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html
...

Super ce site, il y avait longtemps que je n'étais pas allé faire un tour.

J'ai tout compris! (ou presque...) Il va juste me falloir quelques nuits pour digérer ces info.

J'ai vu sur ta FAQ que la vitesse d'inflation a été très rapide au commencement, peu après le Big Bang, puis plus lente mais en accélération.

As-tu connaissance de données chiffrées, d'observations confortant la théorie, ou de modèles sur lequels tout ceci repose ?

Si tu peux nous épargner les formules trop complexes, merci. J'ai pas fais Math Sup. :rolleyes:

14 mars 2008

Merci Bruno,
J'ai vu sur ta FAQ que la vitesse d'inflation a été très rapide au commencement, peu après le Big Bang, puis plus lente mais en accélération.

As-tu connaissance de données chiffrées, d'observations confortant la théorie, ou de modèles sur lequels tout ceci repose ?

Si tu peux nous épargner les formules trop complexes, merci. J'ai pas fais Math Sup.

J imagine que tu parles la de l'acceleration de l'expension de l'univers du a l'energie noire. Si c est le cas, c'est mesure en comparant deux type de distances, le redshift et la distance lumineuse de chandelles standards, les supernovae de type Ia. En les comparant on peut montrer que le taux d'expansion de l'univers n'est pas constant mais qu'il augmente.

On peut aussi mesurer ca geometriquement dans les systemes multiples de lentilles gravitationnelles.

ArthurDent · 14 mars 2008

Snark, ChiCyg , juste une précision:

l' article de Sachs et Wolfe sur l' effet Sachs-Wolfe (!), date de 1967, c' est l' article fondateur, mais il faut peut-être (surement) prendre les valeurs numériques avancées comme des ordres de grandeur, pas des valeurs ultra-précises (et au passage, ça justifie l' emploi de "rest-mass", qui s' est raréfié depuis, même si y' a pas de quoi faire un autodafé, hein, c' est juste une convention).

Il existe certainement des trucs plus précis maintenant que n' importe quel playstation 3 peut faire tourner un modèle d' Univers, et que les résultats de WMAP 5 commencent à sortir

Jeff Hawke · 14 mars 2008

Il n'y a rien à faire, cette histoire de distances comobiles continuent de me chiffonner (même si elle fait partie de l'arsenal des cosmologistes). Extrait du papier dont Bruno a donné le lien :

La distance comobile est l'échelle de distance qui s'étend avec l'univers. Elle nous dit où se trouvent maintenant les galaxies, même si nous voyons l'univers alors qu'il était beaucoup plus jeune et petit. Avec cette échelle, le bord extrême de l'univers visible se situe maintenant à 47 milliards d'années lumière. Les galaxies les plus lointaines visibles par le télescope spatial Hubble se trouvent actuellement à 32 milliards d'années lumière.

La distance comobile est l'opposée de la distance angulaire - elle nous renseigne sur la position actuelle des galaxies plutot qu'au moment où elles ont émis la lumière que nous voyons maintenant

Je n'arrive pas à comprendre ce "maintenant" ou "position actuelle" appliqué à des objets lointains. On sait bien que le présent est une notion locale. Ce pseudo-présent des galaxies lointaines et en fait dans notre futur. Il n'existe pas encore. Et quand je lis "le bord extrême de l'univers visible" qui se situerait à 47 Mds d'al...Mais non ! Il n'est pas visible à cette distance, c'est un non sens. On ne voit rien au delà de 13.7 Mds d'AL. Au delà, c'est le futur. :b:

Cette notion de comobile est une abstraction, qui sert peut être aux cosmologiques pour spéculer et faire des calculs, mais à mon sens elle n'a pas de réalité physique. A quoi ça sert qu'Einstein se soit décarcassé à torpiller la notion de simultanéité ? :confused:

ArthurDent · 14 mars 2008

Comme tu le fais remarquer, les notions de distances, (qu' elle soit comobile ou pas); étant purement locales et arbitraires, rien n' a de sens physique. C' est aussi [peu] physique de dire que le quasar truc se trouve à 1,2 milliard d' A.L d' ici (sous prétexte qu' il a fallu 1,2 milliard d' année à la lumière pour nous atteindre) que de dire que sa distance comobile est de 1,3 milliards d' A.L.

L' avantage de la distance comobile, c' est qu' elle est constante au cours du temps, parce qu' on prends comme "étalon" les mesures des observateurs "contemporains, au repos par rapport à l' expansion" (i.e. qui voient le même fond cosmologique [que nous] et trouvent tous le même âge [que nous] à l' Univers). Elle "évolue" avec l' expansion, c' est la même quelque soit l' époque. Pratique ...

Le postulat "univers homogène et isotrope" permet de définir ces observateurs comobiles et ce temps 'cosmologique' partagé.

Au final, y' a que le redshift qui aie un sens physique bien défini ...

Jeff Hawke · 15 mars 2008

Oui c'est vrai, tu as raison. C'est décidément bien compliqué de se représenter cet univers relatif dans notre machine cervicale limitée...

Et justement, je me dis que les journalistes scientifiques ne font qu'embrouiller les choses avec leurs articles à sensation, leur concepts mal maitrisés pour faire des gros titres. :confused:

ChiCyg · 15 mars 2008

Je vois qu'on dévie un peu, mais bon, on a l'infini devant nous .

'Bruno, deux choses, tu écris :

Les mesures, notamment celles du satellites WMAP, indiquent une courbure plus petite que la précision des instruments de mesure.

Je trouve que c'est un abus de langage : WMAP mesure la température du rayonnement micro-onde et, surtout, les fluctuations selon la direction de ce rayonnement. Ces mesures, avec beaucoup d'autres, contraignent le modèle standard ce qui, après moult calculs, permet d'arriver à une estimation de la courbure de l'univers. C'est loin d'être une mesure directe ...

Si la théorie de l'inflation est juste, l'univers est immense de chez immense, du genre au moins 10^60 fois la taille de l'univers observable (ou même infini, pour ce qu'on en sait).

Ce qu'on demande à l'inflation c'est de nous fournir (gratuitement

) un univers suffisamment "plat" et suffisamment grand c'est à dire au moins aussi grand que l'univers observable.

Il faut donc, pour les cosmologistes, que l'inflation ait dilaté l'univers d'un facteur 10^26 minimum. (Si je me suis pas planté l'univers observable aurait mesuré à la fin de l'inflation 3 cm, mais enfin il était encore jeune ... )

Mais il n'y a aucune indication pour contraindre l'univers "réel" à être beaucoup plus grand que l'univers observable.

Jeff, tu as sûrement tort ... parce que je suis tout à fait d'accord avec ta remarque :

Cette notion de comobile est une abstraction, qui sert peut être aux cosmologiques pour spéculer et faire des calculs, mais à mon sens elle n'a pas de réalité physique. A quoi ça sert qu'Einstein se soit décarcassé à torpiller la notion de simultanéité ?

La cosmologie est basée sur la relativité générale (l'expansion de l'espace ne se comprend que dans ce cadre) mais on l'abandonne aussi sec parce que c'est trop compliqué. Ce qui aboutit à des méli-mélos invraisemblables de vitesses supraluminiques, de photons qui reculent par rapport à nous (sic), etc ...

Comme tu le dis, si on en croit la relativité générale, notre temps n'est pas le même que celui des galaxies lointaines et donc parler de la position de ces galaxies dans notre temps (qui n'est pas le même que le leur) n'a aucun sens.

Tu noteras que toutes nos discussions sur l'infini se réfèrent à un espace-temps absolu (cosmologique). C'est la raison pour laquelle je disais, à plusieurs reprises, que la question de l'infini doit se poser très différemment ou, peut-être même, ne plus se poser du tout dans le cadre de la relativité générale.

ArthurDent · 15 mars 2008

La cosmologie est basée sur la relativité générale (l'expansion de l'espace ne se comprend que dans ce cadre) mais on l'abandonne aussi sec parce que c'est trop compliqué. Ce qui aboutit à des méli-mélos invraisemblables de vitesses supraluminiques, de photons qui reculent par rapport à nous (sic), etc ...

Rhoooooo ! Mon détecteur de mauvaise foi vient de sonner, je peux pas laisser passer ça !

Ce qu' on abandonne aussi sec, c' est la résolution des équations de la R.G dans le cadre d' un modèle très général (i.e., univers inhomogène et anisotrope. Et je ne parle pas de l' hypothèse infondée qui prétends que les lois de la physiques sont identiques dans tout l' univers observable, si on abandonne celle-ci y' a plus de physique en astronomie). Pour pouvoir faire de la physique, on; enfin "on", disons plutôt les chercheurs du domaine, font l' hypothèse que l' Univers est homogène et isotrope, résolvent les équations dans ce modèle, contraignent les paramètres du modèle avec les observations, puis modélisent les trucs manifestement non homogènes et isotropes comme des (petites) perturbations du modèle initial.

Ce que j' ai cru comprendre, c' est que les méli-mélos que tu évoques sont inscrits dans les équations de la RG, tout comme l' antimatière est inscrite dans l' équation de Dirac. Ce n' est pas un artefact du modèle, c' est une conséquence de la théorie. Maintenant, j' ai pu mal comprendre, et je serais heureux que tu développes ce qui te fais dire ça.

Tiens, une anecdote : Il existe un autre domaine où on a une théorie tellement compliquée qu' on se demande ce qu' on va bien pouvoir en faire, et qu' on utilise en "perturbant" la solution la plus simple [c'est à dire la seule qu' on sache calculer] : C' est la mécanique quantique des champs, qui introduit elle aussi son propre "méli-mélo" [fluctuations du vide, non convergence aux grandes énergies , etc]. ça ne l' empêche pas :

- De plutôt bien marcher [même dans des domaines où l' approche perturbative n' est pas gagnée d' avance, comme l' intéraction forte],

- En plus, de vérifier expérimentalement que le "méli-mélo" "existe" [les prédictions sont plus précises, pour le moment magnétique de l' électron par exemple, si on intègre les corrections venant du méli-mélo que si on ne le fait pas]

Donc, selon moi, le fait d' avoir un modèle qui génère du méli-mélo, ce n' est pas un critère suffisant de rejet

En revanche, je t' accorde que l' approche perturbative est beaucoup plus difficile à justifier en R.G que dans l' exemple ci-dessus.

15 mars 2008

Je vois qu'on dévie un peu, mais bon, on a l'infini devant nous .

'Bruno, deux choses, tu écris :

Je trouve que c'est un abus de langage : WMAP mesure la température du rayonnement micro-onde et, surtout, les fluctuations selon la direction de ce rayonnement. Ces mesures, avec beaucoup d'autres, contraignent le modèle standard ce qui, après moult calculs, permet d'arriver à une estimation de la courbure de l'univers. C'est loin d'être une mesure directe ...

La mesure du Wmap qui permet d acceder a la courbure de l univers est bien plus directe que tu semble le faire remarquer. Elle mesure le pic doppler dans le spectre de puissance, la taille la plus rependue des anisotropies du fond diffus. Or le modele sort tres naturellement et avec peu d hypothese cette taille physique au moment de la recombinaison (taille de l horizon au moment de l emmission du CMB). En comparant la taille observee a la taille calculee dans le modele on arrive directement au contraintes geometriques sur la courbure de l espace.

Jeff, tu as sûrement tort ... parce que je suis tout à fait d'accord avec ta remarque :

La cosmologie est basée sur la relativité générale (l'expansion de l'espace ne se comprend que dans ce cadre) mais on l'abandonne aussi sec parce que c'est trop compliqué. Ce qui aboutit à des méli-mélos invraisemblables de vitesses supraluminiques, de photons qui reculent par rapport à nous (sic), etc ...

Tu noteras que toutes nos discussions sur l'infini se réfèrent à un espace-temps absolu (cosmologique). C'est la raison pour laquelle je disais, à plusieurs reprises, que la question de l'infini doit se poser très différemment ou, peut-être même, ne plus se poser du tout dans le cadre de la relativité générale.

Les vitesses supraluminiques ne sortent absolument pas du cadre de la relativite generale. De quelles vitesses supraluminiques parles tu ? Celles des galaxies tres eloignees ? Dans ce cas, ce n est que l expansion de l univers et pas une vitesse propre, c est tres different et tout a fait conforme a la relatG.

L espace temps absolu cosmologique est parfaitement defini en relatG dans le cadre de la description perturbative d un univers isotrope homogene, c est tout a fait de la relatG.

Pourquoi penses tu que les modeles cosmologiques ne sont pas relativistes ? Ils le sont tout a fait. Simplement observationnellement l univers est istrope homogene donc on peut definir DANS LE CADRE DE LA RELATG, un temps cosmologique et traiter la formation des structures comme une perturbation de cet univers. Au vue des observations, c est tout a fait legitime.

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L'Univers, infini ou limité ?

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