L'expansion de l'univers

[asri]

Bon soir et bonne année à tout le monde

 

Voici une question concernant l'accélération de l'expansion de l'univers:

à partir d'observation de quelques supernovae de type 1A, des astrophysiciens ont remarqué que ces supernovae sont éloignées par rapport à d'autres supenovae de même type, et ils en ont déduit que l'expansion de l'univers s'accélère.

Je ne vois aucun lien entre l'éloignement des supernovae et l'accaélératon de l'expansion. Il y a d'autre chose plus logique à déduire, par exemple: les éloignées se trouvent dans une région de l'espace qui est plus éloignée de nous que la région où se trouvent les plus proches. N'est-ce pas?

 

Au revoir

['Bruno]

à partir d'observation de quelques supernovae de type 1A, des astrophysiciens ont remarqué que ces supernovae sont éloignées par rapport à d'autres supenovae de même type, et ils en ont déduit que l'expansion de l'univers s'accélère.

C'est plus compliqué que ça !

 

L'observation des supernovae de type Ia permet d'estimer la distance des galaxies. Par ailleurs, on réalise un spectre des galaxies afin de déterminer leur décalage vers le rouge. Si l'univers étant en expansion constante, le décalage vers le rouge serait proportionnel avec la distance. Or ce n'est pas le cas, et on a pu déterminer que la relation entre distance et décalage vers le rouge donne une courbe qui croît de plus en plus (en gros), ce qui indique une expansion accélérée. (En fait on utilise les équations de la relativité générale, qui donnent une relation entre le taux d'expansion et la variation de la "constante" de Hubble, paramètre qu'on mesure avec la manipe des supernovae.)

Modifié 12 décembre 2010 par 'Bruno

[Invité shf]

C'est plus compliqué que ça !

 

Changé !!

Modifié 12 décembre 2010 par shf

[asri]

C'est plus compliqué que ça !

 

L'observation des supernovae de type Ia permet d'estimer la distance des galaxies. Par ailleurs, on réalise ........

 

 

Tout d'abord je vous remercie d'avoir éclairci cette question

 

voici une autre suggestion:

prenons un nombre de supernovae1A distantes lesunes des autres. En utilisant leurs luminosités et leurs spectres, nous pouvons en déduire que la relation entre distance et décalage donne une courbe croissante sans partir de l'hypothèse que l'univers soit en expansion. Autrement dit, l'idée de l'accélération de l'expansion n'est pas une déduction satisfaisante. c'est une remarque qui colle avec l'obervation et les calculs en admettant l'expansion.

A mon avis, il faudrait plutot réviser nos moyens de calculs et nos hypothèses de référence à partir de l'observation qui est la chose réelle (relativement), plutôt que de donner aux calculs le role principal et à l'observation le role secondaire?

je ne sais pas si dans mon raisonnement il y a une erreur qui m'échappe.

['Bruno]

Effectivement l'accélération de l'expansion suppose admise la théorie de l'univers en expansion. Mais je ne crois pas que les observations ont un rôle secondaire. Simplement, les observations n'ont de sens que par rapport à une théorie.

 

On observe que les décalages vers le rouge sont (à peu près) proportionnels aux distances des galaxies. On cherche à expliquer cette observation par une théorie.

 

- Par exemple, peut-être s'agit-il d'un effet de "fatigue" de la lumière : au bout d'un certain temps, la lumière a tendance à perdre son énergie, donc sa fréquence diminue, d'où le décalage vers le rouge proportionnel à la distance. Mais la physique actuelle ne prévoit pas d'effet de ce genre.

 

- Ou alors on peut imaginer que les galaxies sont toutes éjectées depuis un point central, à partir d'une sorte d'explosion : alors effectivement les galaxies présenteront des décalages vers le rouge proportionnels à leur distance. Oui, mais une telle explosion n'est pas possible pour la physique actuelle.

 

- Par contre, si on suppose que la relativité générale (théorie on ne peut mieux confirmée par les expériences et les observations) s'applique à l'univers, on s'aperçoit qu'elle prévoit une expansion de l'univers donnant des décalages vers le rouge "cosmologiques". Ah ben ça tombe bien ! (Et Einstein enrage d'avoir introduit une constante pour éviter une telle expansion...)

 

C'est pourquoi aujourd'hui les observations de décalage vers le rouge sont interprétés dans le cadre de la relativité générale. Et dans ce cadre, les observations sont interprétées comme une expansion de l'espace.

 

Ce qui est important (je crois), c'est que ces observations doivent d'interpréter dans un certain cadre. Si on refuse d'utiliser la relativité générale (il faut justifier pourquoi), on utilisera une autre théorie (mettons celle de la lumière fatiguée) et elles seront interprétées autrement (la "fatigue" de la lumière croît avec le temps).

[asri]

Effectivement l'accélération de l'expansion ........

 

 

Bon soir

 

Oui, aujourd'hui, le cadre de la relativité générale, c'est tout ce dont on se dispose pour se reférer théoriquement. L'utiliser dans les calculs, on n'a pas d'autre moyen pour le moment. Mais le réutiliser dans des interprétations d'observations n'est pas chose obligatoire, si on veut avancer un peu.

 

Alors, voici d'autres suggsestions:

En relativité générale, un corps dans l'espace-temps est ou bien au repos, ou bien en mouvement libre uniforme. Donc pour exprimer les différentes variations des mouvements des astres, le meilleur langage est d'utiliser l'élasticité de l'espace-temps. De dire que celui-ci se dilate ou se contracte. Cela sous-entend que la notion de l'expansion de l'univers en relativité n'a pas le sens conventionnel du gonflement. C'est seulement une façon imagée mais permettant des calculs (d'où son importance pratique) de dire que les astres sont en mouvement les uns par rapport aux autres.

Par conséquent quand il s'agit d'interpréter des observations, il n'est pas obligatoire de rester attaché à la même expression utilisant l'élasticité de l'espace-temps?

 

Bonne année

[jarnicoton]

Es-tu certain de dominer tes notions et tes phrases ?

['Bruno]

le cadre de la relativité générale, c'est tout ce dont on se dispose pour se reférer théoriquement. L'utiliser dans les calculs, on n'a pas d'autre moyen pour le moment.

Tu parles de la relativité générale comme si ce n'était pas grand chose...

 

Mais effectivement, si on disposait d'une autre théorie, on pourrait interpréter les observations dans ce nouveau cadre. Par contre, je ne pense pas qu'on puisse le faire sans cadre (ce que tu as l'air de suggérer, mais je ne suis pas sûr d'avoir compris). Par exemple, que signifient les décalages vers le rouge si on refuse d'utiliser un cadre théorique ? Rien.

[asri]

Tu parles de la relativité générale comme.....

 

 

Bon soir

Pour moi, toutes les théories sont bonnes.

Je me pose seulement des questions sur la façon dont on interprète les observations.

Pour revenir à l'expansion, l'idée du gonflement de l'espace-temps présuppose que l'espace-temps posède une texture matérielle, car quelque chose qui s'étend, c'est quelque chose de matériel en mouvement dans l'espace. C'est pourquoi l'dée de l'expansion et de son accélération ne pourra pas tenir debout?

[ArthurDent]

Pour revenir à l'expansion, l'idée du gonflement de l'espace-temps présuppose que l'espace-temps posède une texture matérielle

 

Précisément : en RG, l' espace-temps, c'est la matière qui le crée.

 

Pas de matière, pas d' espace-temps. Autrement dit, en tant que tel, l'espace-temps n' existe pas.

['Bruno]

En même temps, la matière n'est autre que la courbure de l'espace temps. Pas d'espace-temps, pas de matière.

[julon2000]

 

Oui, aujourd'hui, le cadre de la relativité générale, c'est tout ce dont on se dispose pour se reférer théoriquement. L'utiliser dans les calculs, on n'a pas d'autre moyen pour le moment. Mais le réutiliser dans des interprétations d'observations n'est pas chose obligatoire, si on veut avancer un peu.

 

Alors, voici d'autres suggsestions:

En relativité générale, un corps dans l'espace-temps est ou bien au repos, ou bien en mouvement libre uniforme. Donc pour exprimer les différentes variations des mouvements des astres, le meilleur langage est d'utiliser l'élasticité de l'espace-temps. De dire que celui-ci se dilate ou se contracte. Cela sous-entend que la notion de l'expansion de l'univers en relativité n'a pas le sens conventionnel du gonflement. C'est seulement une façon imagée mais permettant des calculs (d'où son importance pratique) de dire que les astres sont en mouvement les uns par rapport aux autres.

Par conséquent quand il s'agit d'interpréter des observations, il n'est pas obligatoire de rester attaché à la même expression utilisant l'élasticité de l'espace-temps?

 

Bonne année

 

Ce que tu nommes "élasticité de l'espace-temps" est probablement une analogie employée pour illustrer les bizarreries de la relativité. Au contraire de ce que tu affirmes, ce n'est pas une astuce pour faire des calculs. Bref résumé du pourquoi de la relativité: on est amené (par l'expérience via Michelson-Morley, ou des considérations d'ordre théorique sur l'homogénéité et l'isotropie de l'espace) au formalisme de la relativité restreinte, qui implique effectivement une dilatation du temps et une contraction des longueurs. Cependant la relativité restreinte n'est valide que pour des référentiels inertiels, c'est-à-dire non-accélérés. Einstein chercha à généraliser ceci à tous les référentiels, et se rendit compte que sa théorie de relativité (générale, d'où le nom) était en fait une théorie de la gravitation.

 

Tout cela pour dire que ça n'a pas de sens de faire des calculs en utilisant le formalisme de la relativité générale, et d'interpréter ces calculs en-dehors de ce formalisme. D'ailleurs dans quel cadre voudrais-tu les interpréter? Newton n'est plus valable à ces échelles.

 

La relativité générale semble manifestement te poser un problème, vu que tu sembles vouloir interpréter les observations en-dehors de ce cadre. Je ne vois que deux alternatives à ta disposition:

• Soit te mettre sérieusement à la relativité pour la comprendre un peu mieux, et par sérieusement j'entend des cours de physique, pas des livres de vulgarisation
  
• Si c'est déjà fait et que tu cherches à remettre en question la relativité générale, adresse-toi à un forum ou un plubic plus compétent en la matière - tu es finalement sur un forum d'astronomie amateur
  

[ArthurDent]

En même temps' date=' la matière n'est autre que la courbure de l'espace temps. Pas d'espace-temps, pas de matière.[/quote']

 

Ah, non, pas d' accord. La matière est très structurée, ce qui la décrit le mieux c'est le modèle standard, pas l' espace-temps.

D'ailleurs, localement l' espace-temps est pratiquement plat, pourtant on voit bien qu'il y a de la matière

Modifié 15 décembre 2010 par ArthurDent

[lejon4]

voir le post 36

Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

[jarnicoton]

Pertinentes pour faire remarquer les effets d'une vulgarisation médiocre, ou les effets d'un discours qui parce qu'il est sans rigueur, va de surcroît donner l'impression de fluctuer d'un auteur à l'autre. Cependant, autant dire "je ne comprends pas pourquoi..." plutôt que nanti des mêmes connaissances modestes donner l'impression d'écrire : "la science doit être faite autrement". C'est à mon sens moins se risquer.

['Bruno]

ArthurDent : comme je vois les choses, la masse est un paramètre qui mesure la quantité de matière. Ce paramètre est lié à une courbure de l'espace temps, donc j'ai tendance à penser que l'espace-temps et la matière sont liés. L'un n'est pas la conséquence de l'autre : ce n'est pas la matière qui courbe l'espace-temps, ni la courbure de l'espace-temps qui engendre la matière, mais plutôt : la matière est la courbure de l'espace-temps. Non ?

 

Localement, l'espace-temps est pratiquement plat mais n'est pas plat : il y a bien de la matière.

[lejon4]

voir le post 36

Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

['Bruno]

Si on définit la masse comme étant ce qui mesure la quantité de matière, il est clair qu'alors la quantité de matière est ce qui est mesuré par la masse (par définition !). Disons que c'est une définition "axiomatique" (si A est défini à partir de B, et qu'on demande ce qu'est B, on peut toujours le définir à partir de C, et ainsi de suite : à un moment il faut savoir s'arrêter). D'ailleurs le dictionnaire de l'Académie donne comme définition de la masse : « Quantité de matière d'un corps exprimée par une grandeur. » C'est bien la définition à laquelle j'ai toujours été familier.

Modifié 15 décembre 2010 par 'Bruno

[lejon4]

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Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

[lejon4]

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Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

[ArthurDent]

ArthurDent : comme je vois les choses' date=' la masse est un paramètre qui mesure la quantité de matière. Ce paramètre est lié à une courbure de l'espace temps, donc j'ai tendance à penser que l'espace-temps et la matière sont liés.

[/quote']

Oui, tout à fait.

L'un n'est pas la conséquence de l'autre : ce n'est pas la matière qui courbe l'espace-temps, ni la courbure de l'espace-temps qui engendre la matière, mais plutôt : la matière est la courbure de l'espace-temps. Non ?

 

Non.

 

A la rigueur, on pourrait imaginer une formulation genre "la masse est la courbure de l' espace-temps". Sauf que ça traduit mal la dynamique qui lie espace-temps et masse. On est plutot dans un schéma avec une boucle : la répartition de la masse donne une courbure à l' espace-temps, qui modifie la répartition de la masse, ce qui modifie la courbure ...

 

D'autre part, la notion de masse ne "capte" pas toutes les caractéristiques de la matière, et la courbure locale ne permet pas de remonter directement à la masse locale ; A une courbure locale donnée ne correspond pas une valeur de masse locale.

[julon2000]

La curiosité du profane est légitime. Si le professionnel ne peut expliquer au profane l'univers qu'il a conçu, c'est le professionnel qui a un problème, pas le profane...

Ce qui précède, c'est comme si on disait au candidat utilisateur d'un téléviseur qu'il doit commencer par faire des études d'ingénieur en électronique...

L'univers est à l'usage de tout le monde. Non ?

Il y a un droit d'entrée ?

 

Je trouve donc les remarques d'asri très pertinentes.

 

Sa curiosité est tout à son honneur. Ce qui me pose problème, c'est la volonté manifeste de remettre un modèle en question sans l'avoir pour autant étudié. Par honnêteté intellectuelle, il me semble qu'avant de mettre en cause le travail de toute une lignée de gens ayant passé leur vie sur ces questions, on commence par essayer de comprendre leur travail. D'où ma suggestion d'étudier cela "à la source", c'est-à-dire sans le prisme de la vulgarisation, qui bien qu'elle permette de saisir les grandes lignes, est forcément déformante. Tout comme ton analogie d'ailleurs: si l'on veut comprendre (c'est bien de cela qu'il s'agit) le fonctionnement d'un téléviseur, alors il faudra sans doute acquérir quelques connaissances en électronique.

[lejon4]

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Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

[julon2000]

Cela me paraît en même temps quelque peu idéaliste et caricatural. Idéaliste parce que cela dénaturerait le statut de profane. Caricatural par rapport à la vulgarisation. Tout dépend en effet du sens que l'on donne à ce mot. Pour ma part, je serais très tenté de lui donner un sens "noble" : mettre le savoir à la portée d'un maximum de personnes de manière aussi rigoureuse, concise et intelligible que possible.

 

On pourrait rétorquer à ton argumentation que tu as une vision élitiste de la science: seuls certains élus sont capables de la comprendre, le reste n'a qu'à se contenter de succédanés prédigérés.

 

Qu'on se comprenne bien: je suis d'accord avec toi, la vulgarisation est nécessaire, voire socialement indispensable - après tout les chercheurs sont payés sur les deniers publics, il est ainsi normal qu'ils consacrent un peu de leur temps à préparer un retour accessible au non-spécialiste. D'ailleurs si j'ai personnellement fait des études scientifiques, c'est en grande partie après la lecture de livres de vulgarisation, qui m'ont donné envie d'en savoir plus.

 

Mais justement, si l'on veut en savoir plus, pourquoi ne pas prendre le taureau par les cornes, et prendre le temps de s'attaquer à la compréhension des modèles eux-mêmes? C'est plus difficile que la lecture de "la chromodynamique quantique pour les nuls" (je carricature), mais finalement, si l'intérêt est là, ça représente un joli chalenge personnel. Il existe d'excellents livres d'introduction à la relativité (ou la quantique d'ailleurs), introduction signifiant que l'accent est mis sur la pédagogie, pour des gens découvrant le sujet. Il en existe même des gratuits: je me souviens avoir lu sur la page web de 't Hooft qu'il proposait toute une série de liens vers des cours sur le thème "How to become a good theoretical physicist" (j'ai retrouvé le lien, c'est ici). Ca n'est certes pas de la vulgarisation, mais une série de cours sélectionnés par un prix nobel spécialement pour des débutants en physique désirant sérieusement s'y mettre, c'est quand même un joli retour non?

[lejon4]

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Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

[Altair01]

Une question du naïf du village... désolé... mais il y a quelque chose que je ne comprends pas avec l'expansion.

J'ai cru comprendre que l'on parle d'expansion de l'espace temps et que cette expansion se produit partout puisqu'il n'y a pas de centre.

Et on constate l'expansion par l'éloignement des galaxies qui semblent se fuir les unes de autres.

Et c'est là que je ne pige pas.

1) certaines galaxies se percutent et ne se fuient pas. Pourquoi ?

2) mais surtout s'il y a expansion les particules élémentaires dont je suis composé sont en expansion. Et moi je suis en expansion... en face de moi mon micro est en expansion .... et la distance qui me sépare de mon micro est aussi en expansion... autrement dit les galaxies sont elles-mêmes en expansion comme la distance qui les sépare.... tout devrait donc nous apparaitre immobile.... si le taux d'expansion est le même partout bien sûr.

Je dois me planter quelque part dans mon raisonnement mais où ? Si vous pouviez m'expliquer cela serait très sympa.

Merci

Cordialement

[asri]

 

 

Bon soir et bonne année

Et bon courage à tout participant à ce forum

 

Revenons à l'expansio:

au début on pensait que les galaxies s'éloignaient de nous en quittant leurs places. Aujourd'hui on pense que les galaxies ne changent pas de place, mais elles sont entrainées par le mouvement dû au gonflement de l'espace-temps. Question: et si nous ne voulons pas appliquer la relativité générale, comment pouvons-nous expliquer l'expansion de l'univers?

 

Merci

['Bruno]

Altair : l'expansion est un phénomène qui joue à grande échelle. La force de gravitation qui nous lie au Soleil, les liaisons électromagnétiques de nos molécules et l'interaction forte qui soude les atomes jouent à plus petite échelle et l'emportent donc sur l'expansion. Même les mouvements des galaxies proches l'emportent sur l'expansion.

 

Imagine un ballon qui gonfle. Dessus, au lieu de coller des pastilles, on met des escargots. Les escargots se déplacent les uns par rapport aux autres et peuvent s'approcher ou s'éloigner. Mais le ballon gonfle et gonfle, et à partir d'une certaine distance deux escargots ne sont pas assez rapides pour se rapprocher, même en se déplaçant chacun dans la direction de l'autre. Au contraire, à courte distance, il est toujours possible à deux escargots de se rapprocher et même de se percuter. La surface du ballon, c'est l'espace qui s'étend, et les escargots sont les galaxies.

 

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Asri : l'expansion de l'univers n'a de sens que par rapport à la relativité générale. C'est si on interprète les décalages spectraux vers le rouge à la lumière de cette théorie qu'on en déduit un univers en expansion. Ta question devrait donc être : et si nous ne voulons pas appliquer la relativité générale, comment pouvons-nous expliquer les décalages vers le rouge des galaxies ?

 

Mais sache que la relativité générale est une théorie très solide qui a passé avec succès une foultitude d'épreuves observationnelles. Il faut une bonne raison de ne pas vouloir utiliser cette théorie, et il me semble qu'aujourd'hui on n'en a pas (de bonne raison). (D'ailleurs a-t-on une théorie de secours ?)

Modifié 17 décembre 2010 par 'Bruno

[lejon4]

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Modifié 14 janvier 2011 par lejon4

[jarnicoton]

Question: et si nous ne voulons pas appliquer la relativité générale, comment pouvons-nous expliquer l'expansion de l'univers?/QUOTE]

 

Eh bien, nous échafaudons une autre théorie que nous viendrons exposer aux yeux éblouis du forum et de l'académie Nobel.