Big bang, big crunch et thermodynamique

[Seirios]

Bonjour à tous,

Je me demandais si le modèle du big crunch ne voilait pas le second principe de la thermodynamique :

Parce que dans le cas d'un big crunch, l'univers, et plus particulièrement la matière de l'univers, se trouverait fortement condensé en un volume très réduit (en ne considérant pas les infinis), de manière identique à quelques instants après le big bang.

Or si l'univers se retrouve dans un état identique à celui dans lequel il était au début de son existence (ou plutôt juste après le big bang), le second principe de la thermodynamique stipulant que l'entropie ne peut qu'augementer dans un système physique isolé ne devrait-il pas être violé ?

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer ?

Merci d'avance
Phys2
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[physeb]

Deux remarques:

- Pour quoi tu ne veux pas considérer d'infini?

-Es-tu sur qu'avec le Big Crunch (qui ne se produira pas aux vues de nos connaissances actuelles) on se retrouverait exactement avec le même univers que celui primordial??? Tu traite le problème comme réversible ce qui me semble capilotracté (enfin, tiré par les cheveux).

[Seirios]

- Pour quoi tu ne veux pas considérer d'infini?

En fait en disant que je ne voulais pas considérer d'infini, je pensais ne pas prendre en compte l'instant zéro, c'est-à-dire le moment où l'univers était réduit en un seul point, car cet instant n'est pas décrit par les théories actuelles (d'où les infinis). Je voulais donc considérer le moment "un peu après" le big bang, et "un peu avant" le big crunch pour pouvoir rester dans le cadre des théories actuelles (en admettant bien sûr que le big crunch ait lieu).

-Es-tu sur qu'avec le Big Crunch (qui ne se produira pas aux vues de nos connaissances actuelles) on se retrouverait exactement avec le même univers que celui primordial???

Et bien non, c'est pour ça que je pose la question Mais cela me paraîtrait logique, car on aurait deux systèmes de même volume, contenant la même quantité de matière (à moins qu'il y ait perte ), et donc la même énergie, pression...

[Coincoin]

Prend deux gaz parfaits dans un récipient. Première configuration : le gaz A est dans la moitié gauche du récipient et le B dans l'autre moitié. Deuxième configuration : les gaz A et B sont mélangés.
Dans les deux configurations, ils ont les mêmes volumes, quantités de matière, énergie, pression, température, ... et pourtant ils n'ont pas la même entropie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seirios]

Prend deux gaz parfaits dans un récipient. Première configuration : le gaz A est dans la moitié gauche du récipient et le B dans l'autre moitié. Deuxième configuration : les gaz A et B sont mélangés.
Dans les deux configurations, ils ont les mêmes volumes, quantités de matière, énergie, pression, température, ... et pourtant ils n'ont pas la même entropie.

Oui mais dans ce cas là, on a deux systèmes différents, alors que l'univers est bien un seul système isolé. Cela ne change-t-il pas quelque chose ?

[physeb]

L'univers a évolué, des structures se sont formés, des éléments autres que ceux de la nucléosynthèse ont été formés......

C'est loin d'être le même univers que celui du début. Maintenant, si tu revien jusqu'à une énergie qui redécompose tout, je t'accorde que les différences sont moins flagrantes!!!! Mais je pense que les surdensités énormes qui se sont formés sont trop importante pour ne pas avoir d'influence sur la répartition de la matière même à très haute énergie. Donc je vois mal un résultat parfaitement identique.

[Seirios]

J'aurais peut-être un autre élément de réponse : Dans les modèles cosmologiques de type Friedman-Lemaître, l'univers est régit par les deux équations de Friedman. Or dans ces équations, le contenu de l'univers est comparé à un fluide parfait, c'est-à-dire dont la description peut négliger les phénomènes de viscosité et de conduction thermique. Cepedant, si nous rajoutons le principe de conservation de la masse, le fluide parfait possède alors la propriété d'être isentropique, et on résoudrait le problème puisque l'entropie resterait constante durant la période séparant le big bang et le big crunch.

Cependant, il y a quelques questions auquelles il faudrait répondre :
Les équations de Friedman permettent-elles le modèle du big crunch ?
Le principe de conservation de la masse peut-il réellement être pris comme hypothèse ?

[Coincoin]

Les équations de Friedman permettent-elles le modèle du big crunch ?

Oui, tout à fait. Il suffit de mettre ce qu'il faut dans ton univers. Un bon paquet de matière fera l'affaire.

Le principe de conservation de la masse peut-il réellement être pris comme hypothèse ?

Qu'est-ce qui te gêne dans ce principe ? Une fois que tu es assez froid pour ne plus annihiler tes particules (disons une température bien inférieure à 0,5 MeV), la conservation de la masse est vraiment un principe fondamental.

[Seirios]

Qu'est-ce qui te gêne dans ce principe ?

Et bien ce qui me gêne, c'est dans le modèle du big crunch (en admettant également un big bang initial), on passe par deux périodes où l'énergie est très élevée, et donc où la conservation de la masse n'est pas respectée...
Cela n'a-t-il pas certaines conséquences ? (puisque le problème que l'on s'est posé initialement se trouve justement dans ces deux périodes à forte énergie)

[Coincoin]

Mais dans ces périodes, c'est le rayonnement qui domine, non ?

[Seirios]

Mais dans ces périodes, c'est le rayonnement qui domine, non ?

Et donc cela reste dans le cadre des équations de Friedmann, c'est bien ça ?

[Coincoin]

Oui, oui. Les équations de Friedmann sont valables même jusque dans des conditions extrêmes comme l'inflation.

[Seirios]

Merci Coincoin