Espace et Big Bang

[Andrei2010]

Avant le big bang, pas d'espace, donc j'enlève les dimension spatiale à notre univers, que reste t'il?, Un seul axe, appelle le comme tu veut: temps, z,x,t,a,b,c, ....
Si, dans un plan cartésien, je n'ait qu'une seule coordonné, quest-ce que j'obtient? une droite!
Exemple: X=5 , je trace une belle ligne droite infinie passant par la coordonné 5
Donc l'univers avant le big bang se définie par une seule dimension, une droite avec une infinité de "points".
Lorsque le big bang est arrivé, cela s'est produit en tout point de l'univers ( donc à chaque coordonné de cette droite (infinie).

C'est un peu comme ça que j'imagine l'état de l'univers "derrière le mur de Planck". Ta "seule dimension infinie" est une singularité. Si l'univers est fini, et il a une masse N, cette singularité avait une masse N. Si l'univers est infini, et donc de masse infinie, cette singularité était de taille, volume et masse infinies. Par contre, j'ai du mal à imaginer la notion de taille pour une singularité : par définition, c'est antinomique...

Tout ce que je viens de dire plus haut, c'est une idée perso, et n'a aucune valeur scientifique. Nos colistiers plus "aware" pourront dire à quel point c'est vraisemblable.

Maintenant, casse toi la tête a comprendre que l'Univers n'a pas de bord, que le big bang s'est produit en tout point en même temps

Il n'y a pas de quoi se casser la tête. Encore une fois, la métaphore du ballon est assez valable pour imaginer le big-bang de l'univers fini. Lors du big-bang, le ballon était tellement contracté qu'il se réduisait à un point (la singularité). Il a commencé à s'expandre en gonflant. Ce qui lui permet de passer de l'état de singularité à celui de minuscule ballon aux points noirs tellement denses qu'il en est tout noir, puis au stade de ballon dont les points noirs s'espacent (l'univers actuel...).

C'est approximatif, c'est très imparfait (comment concevoir que la surface du ballon ait 3 dimensions - ou plutôt 4 si l'on compte le temps ?) mais c'est une image facile à se représenter.
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[chez_bob]

tout ce qui définie ce ballon, cette masse , n'est que ce qui est inclue dans notre cône des évènement. De là vien cette 'finitude'

[Andrei2010]

tout ce qui définie ce ballon, cette masse , n'est que ce qui est inclue dans notre cône des évènement. De là vien cette 'finitude'

La finitude éventuelle de l'univers n'a rien à voir avec notre cône des évènements. Nous avons la certitude observationnelle que l'univers est plus vaste que l'univers observable, et supposons qu'il est fini sans bords. Comme la surface d'un ballon qui gonfle.

De plus, tu parles de ce qui définit le ballon et de sa masse... J'ai déjà dit, et ça a été répété dans le topic, qu'on peut comparer l'univers à la la surface d'un ballon qui gonfle, et surtout pas à un ballon qui gonfle !

[morrow]

Bonjour,
En réponse à la question initiale (univers fini, infini, qui s'étend dans quoi ...) je répondrais qu'il m'est plus facile de concevoir un univers qui a toujours été infini et qui le restera, que de concevoir un univers "tête d'épingle" qui grandit dans ...?
L' idée, d'ailleurs, me paraît compatible avec le modèle standard (expansion). Cette vision m'est personnelle et me semble, simplement, plus élégante que d'autres.
Je ne suis pas instruit en cosmologie, trés intéressé seulement, et je reconnais qu'il est délicat de jongler avec la notion d'infini dont on est incapable de donner une définition correcte ; Descartes disait, je crois : "Il est plus aisé d'être devin en matière obscure qu'en matière évidente."
Bonsoir, à bientôt.

[Deedee81]

Salut,

En réponse à la question initiale (univers fini, infini, qui s'étend dans quoi ...) je répondrais qu'il m'est plus facile de concevoir un univers qui a toujours été infini et qui le restera, que de concevoir un univers "tête d'épingle" qui grandit dans ...?
L' idée, d'ailleurs, me paraît compatible avec le modèle standard (expansion). Cette vision m'est personnelle et me semble, simplement, plus élégante que d'autres.

Oui, c'est tout à fait compatible avec le modèle standard.

Ceci dit, on ne saura jamais si l'univers est infini (comment pourrait-on vérifier).

Et concernant la "conception" on a eut un contributeur (j'ai oublié son pseudo) qui disait en substance et pour te paraphraser :
"il m'est plus facile de concevoir un univers qui a toujours été fini et qui le restera, que de concevoir un univers infini"

On peut donc difficilement faire un choix simplement en fonction des goûts, des aspirations philosophiques ou des difficultés de concevoir.

Fions nous aux données expérimentales/observations et aux équations mathématiques. Au moins là, pas besoin d'état d'ame

[invite499b16d5]

J'ai déjà dit, et ça a été répété dans le topic, qu'on peut comparer l'univers à la la surface d'un ballon qui gonfle, et surtout pas à un ballon qui gonfle !

Je saisis la balle au bond (c'est le cas de le dire) pour dire ce qui m'embête avec cette image:
quand on parle de gonflement, ou d'expansion, on sous-entend forcément "à mesure que le temps s'écoule". Donc cela veut dire que là au moins, on aurait un moyen conceptuel nous permettant de séparer l'espace-temps en une partie purement spatiale et une autre purement temporelle. Alors que déjà localement, on sait que c'est impossible de séparer les deux. Quel serait ce moyen?

[invite499b16d5]

Ceci dit, on ne saura jamais si l'univers est infini (comment pourrait-on vérifier).

Comment peut s'éclairer cette affaire d'univers infini sous l'angle de la relativité de la simultanéité?
Infini signifie, me semble-t-il, qu'on imagine une coupe d'univers à un instant donné, où on pourrait trouver deux galaxies "vivant dans le même instant" séparées par une distance aussi grande que l'on veut.
Mais on sait que la notion newtonienne d'un "même instant" pour deux points éloignés spatialement n'a plus grand sens en Relativité. Alors, que peut-il rester de cette idée de fini ou d'infini?

[Andrei2010]

ce qui m'embête avec cette image:
quand on parle de gonflement, ou d'expansion, on sous-entend forcément "à mesure que le temps s'écoule".

Evidemment. Action et écoulement du temps sont indissociables.

Donc cela veut dire que là au moins, on aurait un moyen conceptuel nous permettant de séparer l'espace-temps en une partie purement spatiale et une autre purement temporelle.

Sans vouloir te vexer, c'est une erreur d'interprétation. On ne peut séparer une action (expansion, mouvement d'une particule, propagation d'une onde...) de son aspect temporel. Encore une fois, action et temps sont indissociables. Donc, on ne sépare pas le "gonflement de la surface du ballon" du temps qui s'écoule durant le gonflement.

Alors que déjà localement, on sait que c'est impossible de séparer les deux. Quel serait ce moyen?

Il n'y a pas moyen. Voir plus haut la démonstration de "l'inséparabilité" des deux.

[invite499b16d5]

Sans vouloir te vexer, c'est une erreur d'interprétation.

Sans vouloir vexer personne non plus, je dirais qu'une image qui conduit tout droit dans une erreur d'interprétation sur ce qu'elle est censée imager n'est pas une bonne image...
Car enfin, dans cette image, le ballon (sa surface, hein!) est bien censé représenter l'espace, et le film du gonflement le temps non? Ou alors il faut traduire pour les profanes!

[Deedee81]

Sans vouloir vexer personne non plus, je dirais qu'une image qui conduit tout droit dans une erreur d'interprétation sur ce qu'elle est censée imager n'est pas une bonne image...
Car enfin, dans cette image, le ballon (sa surface, hein!) est bien censé représenter l'espace, et le film du gonflement le temps non? Ou alors il faut traduire pour les profanes!

Désolé betatron, mais il faut bien avouer une chose en cosmologie ou en RG : il n'existe en général pas de bonnes "images" (analogies,...).

C'est là qu'on peut voir tout l'art de la plume chez le bon vulgarisateur : arriver à faire comprendre malgré le caractère abstrait et ces images incorrectes. Je dois dire que je ne suis pas le meilleur dans ce domaine. Et je ne connais pas de bon vulgarisateur (sans rire !), en tout cas aussi bon que Feynman pouvait être bon pédagogue (mais ce n'était pas un vulgarisateur) par exemple.

Je trouve ça dommage, mais, bon, on fait avec.

[Amanuensis]

Alors que déjà localement, on sait que c'est impossible de séparer les deux.

N'importe quoi (et pour une fois je réagis). On sait très bien les séparer localement, cela s'appelle "choisir un référentiel". D'ailleurs, ça ne sert quasiment à rien d'autre...

[ordage]

Comment peut s'éclairer cette affaire d'univers infini sous l'angle de la relativité de la simultanéité?
Infini signifie, me semble-t-il, qu'on imagine une coupe d'univers à un instant donné, où on pourrait trouver deux galaxies "vivant dans le même instant" séparées par une distance aussi grande que l'on veut.
Mais on sait que la notion newtonienne d'un "même instant" pour deux points éloignés spatialement n'a plus grand sens en Relativité. Alors, que peut-il rester de cette idée de fini ou d'infini?

Salut

En cosmologie du fait de l'existence d'un temps cosmologique bien défini, parler d'une tranche spatiale au même temps cosmologique a un sens très précis.

D'ailleurs dans la loi de Hubble v= H.D, la distance D est la distance géométrique entre les objets à temps cosmologique identique (par exemple "maintenant"!

Pour cause de vitesse finie de la lumière, ce n'est pas une observable, (encore que N. Wright propose une méthode théorique mais pratiquement inutilisable):

http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo_02.htm
traduction en:

http://www-cosmosaf.iap.fr/Cours_cosmo_2.pdf

mais la sélection du modèle cosmologique, via des observables permet alors de calculer la distance D .

Cordialement

[Deedee81]

et pour une fois je réagis

Tu as bien fait, j'ai répondu au message et moi je ne l'avais pas vu.

Je pense aussi à autre chose. Même globalement ça peut se concevoir, non ? Et je ne veux pas dire en posant le principe cosmologique mais en toute généralité. On voit un tel feuilletage dans l'approche hamiltonienne (il est vrai qu'il peut y avoir l'une ou l'autre difficulté pour des raisons topologiques).

[Amanuensis]

Même globalement ça peut se concevoir, non ? Et je ne veux pas dire en posant le principe cosmologique mais en toute généralité.

Je ne sais pas, cela fait partie de mes interrogations groupées sous la question "Qu'est-ce qu'un référentiel ?" J'ai aussi un problème avec "globalement" ? Est-ce qu'on se contente de couvrir l'espace-temps observé (l'intérieur du cône passé) ou parle-t-on de l'inconnaissable qu'est le reste ?

Avec "localement", je ne me pose moins de questions !

[invite499b16d5]

C'est approximatif, c'est très imparfait (comment concevoir que la surface du ballon ait 3 dimensions - ou plutôt 4 si l'on compte le temps ?) mais c'est une image facile à se représenter.

Jusqu'à ce jour, j'ai toujours compris dans cette image que la "surface" symbolisait les 3 dimensions spatiales.
Si tu dis qu'elle symbolise les 4, donc si le temps y est déjà inclus, le gonflement auquel on assiste se déroule dans quel "temps", lui?

@Ordage
Merci pour ce lien que j'avais déjà visité, mais ça fait du bien d'y retourner!

[chez_bob]

a temps 1: tel est la surface de gonflement,
a t=2: tel est la surface de gonflement,
a t=3: ...
temps peut être en secondes, en année, en période d'oscillation d'un atome de césium, en le temp que cela te prend pour marcher de ta porte d'entré jusqu'à ta porte arrière....
Temps peut-être n'importe quoi. Plus il est bref, plus on est précis.
Quoi que décrire l'évolution d'une galaxie basé sur un temps d'une période d'oscillation d'un atome n'est peut-être pas la meuilleur chose à faire

[Andrei2010]

Sans vouloir vexer personne non plus, je dirais qu'une image qui conduit tout droit dans une erreur d'interprétation sur ce qu'elle est censée imager n'est pas une bonne image...
Car enfin, dans cette image, le ballon (sa surface, hein!) est bien censé représenter l'espace, et le film du gonflement le temps non? Ou alors il faut traduire pour les profanes!

Deedee t'a répondu parfaitement. Je voudrais ajouter deux choses :
- je ne vois pas en quoi l'analogie de la surface du ballon conduit tout droit à une erreur d'explication. J'ai expliqué que la surface du ballon représente l'espace... L'as-tu compris, ou pas ? Quelle est l'erreur d'interprétation à laquelle tu fais référence ?
- rien ne t'empêche de proposer une autre analogie, encore plus simple et plus efficace.

[Andrei2010]

Jusqu'à ce jour, j'ai toujours compris dans cette image que la "surface" symbolisait les 3 dimensions spatiales.
Si tu dis qu'elle symbolise les 4, donc si le temps y est déjà inclus, le gonflement auquel on assiste se déroule dans quel "temps", lui?

L'expansion se déroule dans quel temps ? Celui qui est imbriqué dans l'espace qui s'expand ; tu es d'accord j'espère. Donc, la surface du ballon représente les 3D spatiales et le temps ; le gonflement de la surface du ballon se déroule dans le temps de la surface du ballon.

[invite499b16d5]

L'expansion se déroule dans quel temps ? Celui qui est imbriqué dans l'espace qui s'expand ; tu es d'accord j'espère. Donc, la surface du ballon représente les 3D spatiales et le temps ; le gonflement de la surface du ballon se déroule dans le temps de la surface du ballon.

Tu dis peut-être ça parce que tu connais la réponse en termes mathématiques.
Mais pour celui qui ne la connaît pas, l'image en question ne vaut pas un clou car elle induit dans une grossière erreur en incitant à "sortir" le temps du ballon afin de pouvoir le voir gonfler.
Si vraiment le temps est imbriqué dedans, alors ce ballon ne gonfle pas. Il se déforme sans doute, mais d'une façon interne et non visualisable (puisqu'il n'y a aucun "temps" supplémentaire permettant à l'observateur extérieur de voir se dérouler un film quelconque). Et offrir l'analogie avec un ballon est un piège sournois, car ce qu'on attend bêtement d'un ballon est de le voir gonfler.

Par ailleurs que signifie que le temps est impliqué dans l'expansion?
Que non seulement les galaxies s'éloignent à mesure que passe ce temps, mais aussi que les années du temps des premières lumières étaient beaucoup plus courtes que les années d'aujourd'hui? Plus courtes pour qui? Selon quelle horloge?

[Andrei2010]

l'image en question ne vaut pas un clou car elle induit dans une grossière erreur en incitant à "sortir" le temps du ballon afin de pouvoir le voir gonfler.

Ladite image n'incite personne à exclure le temps. Celui-ci fait partie de la surface en expansion, de même que le temps fait partie de notre univers en expansion. C'est toi qui surinterprètes ou interprètes de travers l'analogie.

Si vraiment le temps est imbriqué dedans, alors ce ballon ne gonfle pas. Il se déforme sans doute, mais d'une façon interne et non visualisable (puisqu'il n'y a aucun "temps" supplémentaire permettant à l'observateur extérieur de voir se dérouler un film quelconque).

On te l'a déjà dit plus haut : ce n'est pas parce qu'une analogie a ses limites qu'il faut la rejeter en entier. Pour l'instant, cette analogie est la moins pire. Comme je te l'ai déjà dit, rien ne t'empêche d'en trouver une meilleure.

Et offrir l'analogie avec un ballon est un piège sournois, car ce qu'on attend bêtement d'un ballon est de le voir gonfler.

Ou éclater, ou s'envoler, ou de dégonfler lentement. On t'a déjà dit qu'une analogie a forcément ses limites.

Par ailleurs que signifie que le temps est impliqué dans l'expansion? Que non seulement les galaxies s'éloignent à mesure que passe ce temps, mais aussi que les années du temps des premières lumières étaient beaucoup plus courtes que les années d'aujourd'hui? Plus courtes pour qui? Selon quelle horloge?

Inutile de remettre en question des concepts unanimement acceptés par la communauté scientifique, si l'on n'a pas le bagage nécessaire (au moins un doctorat en astrophysique, par exemple).

[invite499b16d5]

Ladite image n'incite personne à exclure le temps. Celui-ci fait partie de la surface en expansion

Je serais bien curieux de faire un sondage là-dessus...

On te l'a déjà dit plus haut : ce n'est pas parce qu'une analogie a ses limites qu'il faut la rejeter en entier.

Je m'apprêtais à m'en contenter, mais dans ce cas il est parfaitement naturel qu'elle m'amène à:

remettre en question des concepts unanimement acceptés par la communauté scientifique, si l'on n'a pas le bagage nécessaire (au moins un doctorat en astrophysique, par exemple).

Tu m'indiqueras à quel endroit j'ai remis en question quoi que ce soit, j'ai juste "posé" de nouvelles questions, suite au nouvel éclairage que ce fil m'a donné. C'est maâl, Monsieur?

[Andrei2010]

Tu m'indiqueras à quel endroit j'ai remis en question quoi que ce soit, j'ai juste "posé" de nouvelles questions, suite au nouvel éclairage que ce fil m'a donné. C'est maâl, Monsieur?

Tu poses des questions qui remettent en question le consensus scientifique actuel. Il n'y a rien de mal à ça : c'est juste une manière de faire passer le temps...

[Deedee81]

Salut,

Tu dis peut-être ça parce que tu connais la réponse en termes mathématiques.

Je crois que tu ne vas pas y couper. Faudra lire, par exemple, Gravitation de Misner, Thorn et Wheeler.

Il est d'un abord facile avec beaucoup de blabla et deux pistes (la 1 facile, la 2 plus poussée) .

De toute façon, si tu aimes la physique, tu devrais adorer

[invite499b16d5]

Je crois que tu ne vas pas y couper. Faudra lire, par exemple, Gravitation de Misner, Thorn et Wheeler.
Il est d'un abord facile avec beaucoup de blabla et deux pistes (la 1 facile, la 2 plus poussée) .

Salut,
oui, je pense que je vais l'acheter.
Mais j'ai déjà lu du Kip Thorne (trous noirs et distorsions du temps) et cela m'a pourtant laissé dans l'état d'inculture sauvage où vous me voyez présentement!
En fait, ce qui m'intéresse n'est pas le blabla, mais d'obtenir des réponses précises à des questions précises qui passent par la tête quand on lit ce genre d'ouvrage. Malheureusement, ce n'est pas ainsi que fonctionne un livre.

Autre chose sur les ouvrages à "deux pistes", Reeves aussi a fait dans le genre: c'est de la schizophrénie totale. La piste 1 s'adresse à l'épicier du coin, la piste 2 demande déjà un sacré niveau.
Il est étonnant qu'on ne trouve jamais rien d'intermédiaire, et il me semblait qu'un forum tel qu'ici était justement fait pour combler ce genre de lacune.

[invite499b16d5]

Sérieusement, quand on leur fait le coup du cake ou du ballon, combien de gens selon vous comprennent que le temps est déjà (et seulement) inclus dans l'objet en question?

[Andrei2010]

Sérieusement, quand on leur fait le coup du cake ou du ballon, combien de gens selon vous comprennent que le temps est déjà (et seulement) inclus dans l'objet en question?

Qu'est-ce que ça change, qu'ils comprennent ou non que le temps est compris dans la surface du ballon ? Quand on en est à ce niveau-là de vulgarisation (c'est à dire aux balbutiements), ça n'a pas d'importance.
Une fois acquises les notions de base, ils comprendront.

[invite499b16d5]

Qu'est-ce que ça change, qu'ils comprennent ou non que le temps est compris dans la surface du ballon ? Quand on en est à ce niveau-là de vulgarisation (c'est à dire aux balbutiements), ça n'a pas d'importance.
Une fois acquises les notions de base, ils comprendront.

Si pour toi, avoir acquis les notions de base, c'est posséder un doctorat en astrophysique, ce n'est même pas la peine de discuter.
Cela dit, il me semble que pour les pauvres médiocres comme moi, ça change tout et que l'image mériterait d'être améliorée. Car si l'on peut se représenter un volume grandissant dans le temps, on est bien emm...é avec un "temps qui grandit dans le temps", ce temps fût-il imbriqué ou intriqué dans de l'espace.
Il me semble qu'on doit pouvoir vulgariser, sinon en restant rigoureux, du moins en évitant tout glissement de sens des mots entre le début et la fin du propos.

[jojo17]

un "temps qui grandit dans le temps",

Salut, c'est quoi un temps qui grandit dans le temps?
dans l'exemple du cake ou du ballon, n'est-ce pas le temps cosmique qui est employé, càd, le temps dans le cadre du principe cosmologique (homogénéité et isotropie)?
Le ballon ou le cake qui gonfle n'implique-t-il pas une évolution, et donc un temps, à fortiori?

[invite499b16d5]

Salut, c'est quoi un temps qui grandit dans le temps?

Comme je l'ai indiqué, c'est un truc qui m'emm...e.

dans l'exemple du cake ou du ballon, n'est-ce pas le temps cosmique qui est employé, càd, le temps dans le cadre du principe cosmologique (homogénéité et isotropie)?
Le ballon ou le cake qui gonfle n'implique-t-il pas une évolution, et donc un temps, à fortiori?

Jusqu'à ce jour, je croyais en effet que l'utilité du temps cosmologique était de construire un référentiel permettant de visualiser l'univers comme un volume purement spatial en expansion au fil du temps en question (la coordonnée temps étant la même pour tous les points du volume dans chaque image du film).
Andrei2010 semble me dire que chacune de ces images ne montre pas un espace, mais un espace-temps, ce qui veut dire qu'au fil du temps (des images du film) on observe un temps dans chaque image.
Je demande juste quelle est l'interprétation qu'il faut donner à ce temps qu'on nous demande de nous représenter à des âges cosmologiques différents.

[Andrei2010]

Si pour toi, avoir acquis les notions de base, c'est posséder un doctorat en astrophysique, ce n'est même pas la peine de discuter.

Où est-ce que j'ai comparé les bases acquises par l'exemple du ballon aux compétences d'un doctorat en astrophysique ? Tu as vraiment un très gros problème de compréhension. Il faudrait travailler là-dessus si tu veux vraiment apprendre quelque-chose.

Cela dit, il me semble que pour les pauvres médiocres comme moi, ça change tout et que l'image mériterait d'être améliorée. Car si l'on peut se représenter un volume grandissant dans le temps, on est bien emm...é avec un "temps qui grandit dans le temps", ce temps fût-il imbriqué ou intriqué dans de l'espace.

Pour la 3e ou 4e fois : l'exemple du ballon n'est qu'une analogie, qui a ses limites. Visiblement, tu n'arrives pas à comprendre cette idée (pourtant très simple).

Il me semble qu'on doit pouvoir vulgariser, sinon en restant rigoureux, du moins en évitant tout glissement de sens des mots entre le début et la fin du propos.

Tu surinterprètes et inventes des problèmes qui n'existent pas. Sinon, c'est que tu t'amuses à polluer le forum.