T0 et conservation de l'énergie

[invitecc5b3987]

Bonjour,

J'ai déjà posée une question qui ressemble à celle là mais ca me turlupine encore :

Le principe de conservation de l'énergie est il quelquechose qui pourrait ne pas exister dans l'avant big bang ? Pourrait il s'agir d'un principe qui ne vaille que pour cette univers ci ?

J'ai du mal à voir comment il pourrait en etre ainsi sans que le principe meme de la conservation de l'énergie soit contredit...Soit l'énergie se conserve soit elle se conserve pas mais elle peut pas un jour se conserver, un jour se dépenser en pure perte et un autre jour encore s'augmenter sans limite. Non mais ! Elle se croit où là ?!

Sans doute la notion d'"avant big bang" est elle meme une contradiction et cela permettrait de résoudre en l'éludant la question. Mais comme, autant que je l'ai compris, la notion de conservation de l'énergie (et/ou de la masse) renvoies à un état antérieur de cette énergie ou de cette masse est ce que ca pose pas un problème à t0 ?? Qu'est ce qui est conservé à ce moment là si il n'y a pas un état antérieur de cette energie . Autrement dit, si le principe de conservation de l'energie est valable à t0, est ce qu'il ne permets pas de dire qu'il y a quelquechose de l'ordre de l' avant big bang ?

Merci de vos réponses
-----

[GalaxieA440]

La conservation de l'énergie est un pilier, que dis-je, un bastion de la physique telle que nous la concevons. Même si la théorie Big bang Big crunh prédit que chaque nouvel univers peut avoir des lois physiques totalement différentes, je ne sais pas si ce principe fondamental peut être autrement....

[Tofix]

Salut,
j'ai vraiment du mal avec ça : "...Le principe de conservation de l'énergie est il quelquechose qui pourrait ne pas exister dans l'avant big bang ?...

Ou exister... en fait on peux tout imaginer avant le big-bang, si tenté que "avant" est un sens dans ce cas (puisque "avant" n'appartient pas à l'Univers). Le temps tel que nous le connaissons date, appartient à l'Univers depuis seulement t0⁺.

"La conservation de l'énergie est un pilier" (GalaxieA440) , voilà, maintenant libre à toi d'imaginer une autre physique dans un autre "univers". Mais ça restera quelque chose qu'on ne peut de toute façon pas vérifier.

Cordialement.

[invitecc5b3987]

Bonsoir,

Si "la conservation de l'énergie est un pilier de la physique" elle est un principe qui vaut aussi à t0, donc qui renvoies du meme coup à un état antérieur à ce t0, non ? Est ce que "ca ne permets pas de dire qu'il y a quelquechose de l'ordre de l' avant big bang ?"

[A voir en vidéo sur Futura]

[GalaxieA440]

Est ce que "ca ne permets pas de dire qu'il y a quelquechose de l'ordre de l' avant big bang ?"

L'avant big bang n'éxiste peut être pas, peut être que c'est Dieu, peu t être que l'univers est né d'un trou noir ou blanc, peu t être que nous somme en fait au coeur d'un quark géant qui compose le proton de l'atome d'hydrogène du bout du doit de la griffe d'un montre gigantesque, tout est plausible concernant ce qui s'est produit avant l'univers, puisque nos connaissances se limites au mur de Planck 10p-43 sec après Big Bang....

Ainsi tout théorie est possible, ou plutôt non-fausse, mais probablement pas juste. Ta question ne trouvera surement pas de réponse, puisque les limites de l'astrophysique sont dépassées......

[Tofix]

Bonjour à tous,

Bonsoir,

Si "la conservation de l'énergie est un pilier de la physique" elle est un principe qui vaut aussi à t0, donc ...

Non, j'ai précisé t0⁺, ou t=10^-43s comme nous l'indique
GalaxieA440.

Cordialement.

[invitecc5b3987]

Merci de vos réponses.

J'ai deux questions subséquentes

La première me donnera sans doute droit à un lien vers le FAQ : Pourquoi parle t on de t0 si notre observation s'arrete à t=10 -43s ?

Et la deuxieme : Si le principe de conservation existe à 10-43 n'est il pas de meme à 10-42s (et ainsi de suite) ? Dire qu'on n'en sait rien parceque notre observation s'arrete à t=10-43s ne revient il pas à maintenir une hypothese bizarre qui serait que la conservation alors qu'elle existe à t0+ pourrait ne pas exister à t0 ? Donc que ce qui est conservé à t0+ pourrait etre en fait plus ou moins d'énergie qu à t0 et donc ne pas se conserver mais augmenter ou diminuer ?

En fait peu importe l'avant big bang, si le principe de conservation est fondamental, et autant que je le comprends, il devrait impliquer un temps infini. Sans temps rien n'est conservé puisqu'on ne plus parler d'un etat antérieur de l'energie conservé dans son etat postérieur. Soit le principe de conservation a toujours existé soit il n'a jamais existé, ce que l'état actuel de l'Univers observé contredit...

C'est peut etre un peu philo mais bon qui sait peut etre que le mur de planck ne se dressera pas eternellement entre la philo et la physique.

A plus

[Coincoin]

Salut,
Je t'invite à faire une recherche sur le forum. Il y a des messages d'alain_r expliquant clairement le problème de la conservation de l'énergie dans un espace en expansion.

[invitecc5b3987]

Bonjour,

Je suis allé voir comme me le suggérait coincoin les discussions sur la question et alain_r ecrit :

Il n'y a pas de conservation de l'énergie dans un espace en expansion. Connaître l'énergie dans un volume donné n'est pas suffisant pour connaître l'énergie dans le même volume dilaté par l'expansion à un état ultérieur. Pour cela il faut aussi connaître la pression de la matière.

Donc puisque notre univers est en expansion on peut mettre le principe de conservation à la poubelle ?

Oh my God ! You must exist ?!

[Gilgamesh]

Bonjour,

Je suis allé voir comme me le suggérait coincoin les discussions sur la question et alain_r ecrit :



Donc puisque notre univers est en expansion on peut mettre le principe de conservation à la poubelle ?

Oh my God ! You must exist ?!

Disons simplement que le problème n'est pas trivial, c'est plus ça

On ne réflechis pas l'univers et ses origines avec deux doigt de raisonnement. Il faut y mettre la main, et même le bras.

a+

[DomiM]

Le temps existe entre t=0 et t=10-43s ou bien le passage et il instantané de t0 à t=10-43s ?

[DomiM]

Disons simplement que le problème n'est pas trivial, c'est plus ça

On ne réflechis pas l'univers et ses origines avec deux doigt de raisonnement. Il faut y mettre la main, et même le bras.

a+

alors mettons les !

Vue que je brule de savoir si la vie peut prétendre à l'immortalité avec notre aide, la question qui suit c'est :
l'univers est il mortel, mais la conservation de l'énergie immortelle ?
L'univers refroidit comme un cadavre mais c'est parce qu'il s'est trop dispersé, évaporé.
la quantité d'énergie est toujours la même mais dans un espace plus grand, comme un gaz chaud qui se détend sur la banquise.
Le pet d'un chercheur le soir regardant la lune, moustache givré et paupière lourde de stalactite par exemple.

[Gilgamesh]

Le temps existe entre t=0 et t=10-43s ou bien le passage et il instantané de t0 à t=10-43s ?

Qu'est ce que ça veut dire ? Si le passage du temps est instantané entre 0 et 10^-43, alors c'est vrai aussi pour toute succession de ce "dt" et toute durée est nulle, ce qui est absurde.

Vieux débat...



a+

[DomiM]

Qu'est ce que ça veut dire ? Si le passage du temps est instantané entre 0 et 10^-43, alors c'est vrai aussi pour toute succession de ce "dt" et toute durée est nulle, ce qui est absurde.

Vieux débat...



a+

et visse-versa ? si le temps existe entre t0 et t1 alors il existait à t-1 ?

enroulé peut être

[Tofix]

Qu'est ce que ça veut dire ? Si le passage du temps est instantané entre 0 et 10^-43, alors c'est vrai aussi pour toute succession de ce "dt" et toute durée est nulle, ce qui est absurde.

Vieux débat...



a+

Je n'ai pas votre érudition ( à toi et DomiM), mais ce que tu dis me parait couler de source ( "...c'est absurde") sauf "Vieux débat...", je ne vois pas où se situe ce débat?

... si le temps existe entre t0 et t1 alors il existait à t-1 ?...

Euh... Je ne vois aucun rapport là?

Cordialement.

[DomiM]

Euh... Je ne vois aucun rapport là?

Cordialement.

Et bien en utilisant le raisonnement de Gilgamesh pour prouver qu'il y a bien un temps qui passe entre t0 et T1=10-43s il dit que si non tout dt serait null.

alors le temps devrait avoir toujours existé puisque si entre t-1=t0 -10-43s et t0 le temps nexiste pas tout dt serait Null à moins de ne valider ce raisonnemnt que sur les entiers positifs.

[Tofix]

Et bien en utilisant le raisonnement de Gilgamesh pour prouver qu'il y a bien un temps qui passe entre t0 et T1=10-43s il dit que si non tout dt serait null.

alors le temps devrait avoir toujours existé puisque si entre t-1=t0 -10-43s et t0 le temps nexiste pas tout dt serait Null à moins de ne valider ce raisonnemnt que sur les entiers positifs.

Si toute progression est nulle alors t=-1 n'existe pas plus que t=1. Enfin il me semble non. D'ailleur dans ce cas t n'existe pas non plus?

... j'ai l'impression que cette discution ne va pas aller trés loin.

Mais c'est pas parce que "... le temps existe entre t0 et t1 " qu' "il existait à t-1 ...". C'est ce que j'ai compris dans tes propos.

Cordialement.

[invitecc5b3987]

Bonjour,

Disons simplement que le problème n'est pas trivial, c'est plus ça

On ne réflechis pas l'univers et ses origines avec deux doigt de raisonnement. Il faut y mettre la main, et même le bras.

Ok. Le problème n'est pas trivial.

J ai quand meme du mal à saisir, avec deux doigts de raisonnement, ce qu'il reste du principe de conservation de l'energie si on dit qu'il n'existe pas dans un univers expansion.

Soit il existe partout et tout le temps soit il n'existe pas du tout. Soit l'energie se conserve soit elle se dépense et/ou augmente mais elle ne peut pas faire les 2. Ou bien si ?

[Gilgamesh]

Bonjour,



Ok. Le problème n'est pas trivial.

J ai quand meme du mal à saisir, avec deux doigts de raisonnement, ce qu'il reste du principe de conservation de l'energie si on dit qu'il n'existe pas dans un univers expansion.

Soit il existe partout et tout le temps soit il n'existe pas du tout. Soit l'energie se conserve soit elle se dépense et/ou augmente mais elle ne peut pas faire les 2. Ou bien si ?

Je ne suis pas du tout assez callé en RG pour te faire un topo propre. Disons que c'est lié au fait que la gravitation n'est plus une force mais un changement de référentiel. Du coup, la définition d'une énergie potentielle de gravité (dans un monde où tout est en chute libre...) n'est pas simple. Par exemple, dans un univers en expansion, le rayonnement est décallé vers les rouges, donc son énergie diminue. Si la gravité était considérée comme une force classique, on pourrait considérer que le rougissement de photons correspond à un travail classique avec une perte d'énergie cinétique (d'impulsion) compensée par un gain d'énergie potentiel. Mais là c'est pas vraiment possible.


a+

[DomiM]

Si toute progression est nulle alors t=-1 n'existe pas plus que t=1. Enfin il me semble non. D'ailleur dans ce cas t n'existe pas non plus?

... j'ai l'impression que cette discution ne va pas aller trés loin.

Mais c'est pas parce que "... le temps existe entre t0 et t1 " qu' "il existait à t-1 ...". C'est ce que j'ai compris dans tes propos.

Cordialement.

ben non, c'est bien parce qu'il existe entre t0 et t1 qu'il a exister avant entre t-1 et t0

Mais le temps n'a de sens que si l'espace n'est pas statique

Le temps représente l'intervalle entre deux état différents de l'espace, c'est le temps qu'a pris ce changement élémentaire.
Et nous avons chercher des changements d'état de plus en plus court pour arriver au horloge atomique.
Alors si avant lebigbang l'espace était statique il n'y avait pas de temps.
Mais comment passer d'un espace statique à un espace dynamique sans intervention extérieure ?
Vue l'impossibilité il me semble que le temps existait avant le bigbang.

[Tofix]

ben non, c'est bien parce qu'il existe entre t0 et t1 qu'il a exister avant entre t-1 et t0

Mais le temps n'a de sens que si l'espace n'est pas statique

Le temps représente l'intervalle entre deux état différents de l'espace, c'est le temps qu'a pris ce changement élémentaire.
Et nous avons chercher des changements d'état de plus en plus court pour arriver au horloge atomique.
Alors si avant lebigbang l'espace était statique il n'y avait pas de temps.
Mais comment passer d'un espace statique à un espace dynamique sans intervention extérieure ?
Vue l'impossibilité il me semble que le temps existait avant le bigbang.

Ok, je comprend, mais qu'est ce qui te permet de dire qu'une intervention extérieure ( sans tomber dans la digression religieuse ) est une impossibilité? Tu n'en sais rien, non? D'ailleur il me semble que les "cordistes" et leur branes ont une théorie là dessus, même si j'en conviens l'univers (ou les univers) n'est pas statique "avant" le Big-bang dans ce cas (quoique pourquoi pas). Mais il y a bien au moins une théorie (ça vaut ce que ça vaut) qui "explique" cet évenement par une intervention exterieure.

Cordialement.

[invitecc5b3987]

Je ne suis pas du tout assez callé en RG pour te faire un topo propre. Disons que c'est lié au fait que la gravitation n'est plus une force mais un changement de référentiel. Du coup, la définition d'une énergie potentielle de gravité (dans un monde où tout est en chute libre...) n'est pas simple. Par exemple, dans un univers en expansion, le rayonnement est décallé vers les rouges, donc son énergie diminue. Si la gravité était considérée comme une force classique, on pourrait considérer que le rougissement de photons correspond à un travail classique avec une perte d'énergie cinétique (d'impulsion) compensée par un gain d'énergie potentiel. Mais là c'est pas vraiment possible.

Merci de ces explications qu'il m a quand meme fallu relire 5 fois pour commencer à comprendre

Quand tu dis que la gravitation n'est pas une force classique mais un changement de référentiel, ca implique bien qu'on ne peut plus parler de conservation de l'energie ?

En fait c'est ca que j'arrive pas à comprendre : Est ce que ca a un sens de maintenir le principe d'une conservation si l'on observe qu'une force, la gravitation (meme si elle n'est pas classique elle est agissante !), ne reponds plus aux critères de ce dernier ?

Je manque surement des connaissances necessaires (notamment quand aux apports de la physique quantique à la théorie de la RG) mais pour moi le principe de conservation c est tout ou rien.

Et pour en tirer une conséquence plus lointaine, à laquelle les physiciens se doivent quant à eux de répondre "Peut etre, et alors ?" , cela signifirais que l'energie de l'univers (ou des multivers ce qui reporte le probleme) croit ou decroit.

Il y a une corrélation entre le principe de conservation de l'energie et le temps.

Soit il ne vaut pas et le temps n'est pas infini. Dans ce cas si l'energie repond à un principe d'augmentation ou de diminution, le probleme de son origine reste entier et renvoies fortement à l'hypothèse d'une cause exterieure.

Soit il vaut et dans ce cas l'energie et le temps s'explique l'un par l'autre à partir du principe de conservation : L'energie en tant qu'elle est quelquechose qui se conserve, n'est possible que dans le temps. Le temps existe parceque l'energie, dont il est le corrolaire, repond à une exigence de conservation.

Cordialement,

[Coincoin]

Quand tu dis que la gravitation n'est pas une force classique mais un changement de référentiel, ca implique bien qu'on ne peut plus parler de conservation de l'energie ?

Oui. Déjà en mécanique classique, l'énergie dépend du référentiel (pense à l'énergie cinétique par exemple). En cosmologie se pose donc le problème de définir un référentiel pour tout l'Univers.

En fait c'est ca que j'arrive pas à comprendre : Est ce que ca a un sens de maintenir le principe d'une conservation si l'on observe qu'une force, la gravitation (meme si elle n'est pas classique elle est agissante !), ne reponds plus aux critères de ce dernier ?

Oui, mais en le restreignant un peu. Il est vrai localement, mis à part les effets d'expansion.

Et pour en tirer une conséquence plus lointaine, à laquelle les physiciens se doivent quant à eux de répondre "Peut etre, et alors ?" , cela signifirais que l'energie de l'univers (ou des multivers ce qui reporte le probleme) croit ou decroit.

Non, ça signifie qu'on ne peut pas définir l'énergie de l'Univers.

Dans ce cas si l'energie repond à un principe d'augmentation ou de diminution, le probleme de son origine reste entier et renvoies fortement à l'hypothèse d'une cause exterieure.

Pourquoi une "cause extérieure" ?

Soit il vaut et dans ce cas l'energie et le temps s'explique l'un par l'autre à partir du principe de conservation : L'energie en tant qu'elle est quelquechose qui se conserve, n'est possible que dans le temps. Le temps existe parceque l'energie, dont il est le corrolaire, repond à une exigence de conservation.

Mouais, on se mord la queue. Pour avoir un principe de conservation, il faut se baser sur le temps. Il n'en découle pas.

[DomiM]

Si le bigbang est une transition de phase et puisque l'on va vers un réfroidissement cela veut dire qu'avant t0 la patate était trés chaude
Quel était la température si ça a un sens à t0 ou à t0+10-43s ?
ça n'a pas de sens parce que la matière n'existe pas encore.

Si on examine les transitions de phase du chaud vers le froid il y a au moment du changement d'état de la matière une production de chaleur (principe du frigo au niveau du radiateur)

pour revenir à t0, je me risque à dire une bêtise, cette chaleur ne pourrait elle être la matière noire.

Car la température devait être vraiment astronomique.

[Gilgamesh]

Merci de ces explications qu'il m a quand meme fallu relire 5 fois pour commencer à comprendre

Quand tu dis que la gravitation n'est pas une force classique mais un changement de référentiel, ca implique bien qu'on ne peut plus parler de conservation de l'energie ?

En fait c'est ca que j'arrive pas à comprendre : Est ce que ca a un sens de maintenir le principe d'une conservation si l'on observe qu'une force, la gravitation (meme si elle n'est pas classique elle est agissante !), ne reponds plus aux critères de ce dernier ?

Ah oui de toute façon, "ça vaut le coup" de le conserver car le principe de conservation continue à être vrai localement et les lois sont construite localement (y compris la RG). On part de principe de conservation, et ce n'est que globalement qu'on s'apperçoit qu'en géométrisant la gravité il n'est pas évident de construire le référentiel conservant l'énergie de l'Univers. C'est en gros ce que je comprend.

Je manque surement des connaissances necessaires (notamment quand aux apports de la physique quantique à la théorie de la RG) mais pour moi le principe de conservation c est tout ou rien.

Et pour en tirer une conséquence plus lointaine, à laquelle les physiciens se doivent quant à eux de répondre "Peut etre, et alors ?" , cela signifirais que l'energie de l'univers (ou des multivers ce qui reporte le probleme) croit ou decroit.

Il y a une corrélation entre le principe de conservation de l'energie et le temps.

Soit il ne vaut pas et le temps n'est pas infini. Dans ce cas si l'energie repond à un principe d'augmentation ou de diminution, le probleme de son origine reste entier et renvoies fortement à l'hypothèse d'une cause exterieure.

Soit il vaut et dans ce cas l'energie et le temps s'explique l'un par l'autre à partir du principe de conservation : L'energie en tant qu'elle est quelquechose qui se conserve, n'est possible que dans le temps. Le temps existe parceque l'energie, dont il est le corrolaire, repond à une exigence de conservation.

Même si avec Noether on possède un très puissant théorème reliant l'énergie et le temps (l'énergie étant une symétrie par apport au temps, ce qui se conserve quand la variable temps varie) je ne m'embarquerait pas à dire qu'il s'expliquent l'un par l'autre, ça ressemblerait un peu trop à un diktat métaphysique.

Appliquer à la cosmologie, il me faudrait un petit niveau en RG que je n'ai pas pour dire quelque chose de sensé, donc je vais m'arrêter là. Mais il va sans dire que ce problème est profond et passionnant.

a+

[invitecd7015d3]

peut-etre que les énergie a taille atomique on des propriété quantique ? ansie, elle ne sont ni existante ni inexistante, pour le savoir il faudrait les mesurés.

[invite6b1a864b]

Je ne suis pas du tout assez callé en RG pour te faire un topo propre. Disons que c'est lié au fait que la gravitation n'est plus une force mais un changement de référentiel. Du coup, la définition d'une énergie potentielle de gravité (dans un monde où tout est en chute libre...) n'est pas simple. Par exemple, dans un univers en expansion, le rayonnement est décallé vers les rouges, donc son énergie diminue. Si la gravité était considérée comme une force classique, on pourrait considérer que le rougissement de photons correspond à un travail classique avec une perte d'énergie cinétique (d'impulsion) compensée par un gain d'énergie potentiel. Mais là c'est pas vraiment possible.


a+

et l'énergie du vide, n'était elle pas une énergie fournit par l'expansion ? (en compensation d'une perte donc).

[Gilgamesh]

Salut,

et l'énergie du vide, n'était elle pas une énergie fournit par l'expansion ? (en compensation d'une perte donc).

Y'a de l'idée , mais pour que ce soit une énergie qui compense une perte, il faudrait que cette énergie soit utilisable pour produire des photons et réchauffer localement l'Univers, par exemple. Or comme c'est par définition un état d'énergie minimal, il est impossible de la transformer en énergie cinétique (l'énergie potentielle du vide est nulle). C'est comme ça que je vois la chose.

a+

[ansset]

bonsoir,
deux trucs me chiffonent un peu.
-comment peut-on "mesurer" l'énergie de l'univers et donc decréter qu'elle n'est pas globalement égale.?
-le big bang me semble être présenté comme une "singularité" et non comme un mécanisme continu ( voir pire : dérivable ), alors dans ce cas t-epsilon et t+epsilon ne peuvent être comparés.

[Deedee81]

Salut,

Wow, tu as mis le temps

Soit il existe partout et tout le temps soit il n'existe pas du tout. Soit l'energie se conserve soit elle se dépense et/ou augmente mais elle ne peut pas faire les 2. Ou bien si ?

L'énergie est localement conservée. C'est-à-dire que si tu prends une petite zone isolée, l'énergie totale y est constante.

Mais pour paler de l'énergie de l'univers, il faut étendre le raisonnement à l'univers. Il faut intégrer. Grossièrement faire la somme de l'énergie de toutes les petites zones locales. Et il faut le faire à un instant donné (pour pouvoir ensuite parler de sa conservation, de sa valeur constante en tout instant).

Et là une difficulté se pose : avec un espace-temps courbe, la définition d'une tranche de l'espace-temps à un temps t donné est ambigue.

Pire encore : et si l'univers est infini ? Dans ce cas l'énergie totale est infinie.

Autre difficulté. Pour l'univers il faut en principe ajouter l'énergie gravitationnelle elle-même. Ci-dessus je parlais des autres formes (matière, rayonnement) Or celle-ci est difficile à définir. Elle est par essence non locale. Pire : on ne peut clairement la définir que pour un observateur extérieur. Par exemple, un observateur extérieur à une étoile peut déterminer son énergie totale (masse + énergie thermique + énergie gravitationnelle + ...) en observant les orbites des corps qui tournent autour et en utilisant les lois de Kepler. Mais avec l'univers, cette méthode ne marche pas : il n'y a pas d'observateur extérieur.

Autre point, peut-être le plus crucial. La conservation de l'énergie est reliée à une symétrie : la translation dans le temps. C'est parceque les lois physiques sont invariantes par translation dans le temps que l'énergie est conservée (théorème de Noether). L'énergie du champ gravitationnel étant non locale, on doit considérer l'univers dans son ensemble. Or celui-ci n'est manifestement pas invariant dans le temps, non seulement il y a l'expansion mais aussi l'instant zéro !!!! (plus exactement la loi décrivant son évolution n'est pas invariante par translation). La boucle est bouclée.

De toute façon cela reste très théorique car :
- expérimentalement, on ne sait rien de l'intant zéro. Il échappe tant à l'observation (l'univers avant 380000 ans était opaque) qu'à l'expérience (état de la matière dans les grands accélérateurs de particules).
- Théoriquement les théories de gravitation quantique semblent indiquer qu'il y avait un "avant" l'instant t = 0. Cela donne les théories ou modèles avec "pré bigbang".