Question sur l'espace, sa structure et ses déformations

[Andrei2010]

Bonjour à tous,

Pourriez-vous me donner votre avis sur la manière dont je comprends la notion d'espace et ses caractéristiques, SVP ?

Pour décrire l'espace, je me sers de l'analogie du tissu. L'espace, c'est comme un tissu tendu, sur lequel on pose les étoiles, les planètes, les galaxies. La gravitation peut être définie comme la déformation du "tissu" par le poids des objets.

L'univers ne s'étend pas seulement à gauche et à droite, et en avant et en arrière comme sur une couche de tissu. Il s'étend aussi en haut et en bas. Donc, j'imagine que l'espace ne se résume pas à une couche de tissu, mais à une infinité de couches superposées, parmi lesquelles se trouve disséminé tout le contenu de l'univers.

Est-ce que cette idée est correcte ?

En tant que question subsidiaire : ces "couches de tissu" sont tendues à plat, puisqu'on a prouvé que l'espace est plat. Si l'on avait prouvé que l'espace est courbe, l'infinité de "couches de tissu" serait courbe. Est-ce que ma compréhension de cette idée est juste ?

Merci d'avance !
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[Carcharodon]

salut,

L'analogie avec le linge tendu a ses limites.

je m'essayes a une autre :
imagine un espace 3D (+temps donc 4 en fait), comme celui de tout les jours.
Les étoiles seraient de minuscules mais très puissants aspirateur qui attirent tout ce qu'elles ont a leur portée, dans toutes les directions de l'espace.
Mais la force d'aspiration diminue avec le carré de la distance.
plus elles sont massives, plus elles aspirent.
le problème devient que certaines aspirent de façon infinie (dans l'intensité, mais seulement a une certaine distance), c'est les trous noirs, qui sont des "singularités", cad que le modèle mathématique (la relativité générale) ne permet plus de quantifier cette aspiration quand elle devient infinie, au point précis de la singularité... qui est de taille infiniment petite.
c'est l'équivalent du trou dans le linge, pour les trous noirs.

Cette "aspiration", c'est la déformation de l'espace temps.
Ça agit comme ça, en "aspirant", techniquement "en faisant chuter les objets dans un puits gravitationnel", avec la propriété particulière de faire aussi varier l'écoulement du temps (le dilater, donc le faire s'écouler plus lentement) au fur et a mesure de l'augmentation de "l'aspiration" que subit l'objet, donc au fur et a mesure qu'il se rapprocherait de l'aspirateur étoile (...ou planète).

[Andrei2010]

Merci, Monsieur Carchar'. C'est une très bonne réponse, qui reprend des notions que je connais pas trop mal (la déformation de l'espace-temps, les trous noirs, etc).

Mais - que le grand cric te croque -, je reste sur ma faim en ce qui concerne la forme de l'espace. Qu'est-ce que ça veut dire exactement, qu'il est plat ?

Si Carcharodon ou une autre âme charitable et compétente veut bien se dévouer et me sortir de l'ignorance...

[stefjm]

Qu'est-ce que ça veut dire exactement, qu'il est plat ?

Que le bête théorème de Pythagore s'applique.
Que la somme des angles d'un triangle fait .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6754323456711]

Si Carcharodon ou une autre âme charitable et compétente veut bien se dévouer et me sortir de l'ignorance...

Pour cela il te faut t'intéresser aux horribles mathématiques qui s'appellent dans ce cas la topologie.

Patrick

[KilyBurny]

Salut. Plutôt une grille 3D déformée. Les segments de la grille donnent la distance, les petits objets vont tout droit pour eux mais pas pour celui qui voit la grille déformée...

[Andrei2010]

Merci à tous , me voici édifié.

La topologie est, effectivement, horrible (mais passionnante quand-même)

[Carcharodon]

En tant que question subsidiaire : ces "couches de tissu" sont tendues à plat, puisqu'on a prouvé que l'espace est plat. Si l'on avait prouvé que l'espace est courbe, l'infinité de "couches de tissu" serait courbe. Est-ce que ma compréhension de cette idée est juste ?

C'est l'analogie avec le tissu qui t'enduit d'erreur
Je t'avais prévenu qu'il ne faut surtout pas la prendre au pied de la lettre !
Ce que tu as pourtant fait !

En fait cette analogie est très bonne... uniquement quand on est matheux (ce que je ne suis pas non plus mais j'ai eu le temps de piger les pièges) sinon il faut prendre de grandes précautions dans l'interprétation.
Et ne surtout pas en faire une "traduction littérale".
Car c'est une représentation en 2D (la surface unique -y a pas de tissu superposé- du tissu unique) d'un phénomène en 3 dimensions d'espace (notre espace habituel).

C'est pour cette raison qu'il n'y a pas de multiples couches de tissu mais une seule et unique.
Et ce schéma ne rend pas du tout compte de la topologie de l'espace, donc le fait qu'il soit plat ou de courbure positive/négative.

La topologie n'a de signification qu'a des échelles con-si-dé-ra-bles et ne figure pas dans l'analogie du tissu.

Comme les (très) méchants matheux du forum ont immédiatement tenté de t'asperger de sales formules (beuurk !!) dès que tu leur a demandé un soupçon d'information sur la topologie de l'univers, super requin accourt pour réparer ça !!
heuu... bon y en a quand même un peu, mais ça fait moins mal a la tête que la topologie brute de forme.

=> la courbure spatiale, et la topologie de l'univers

[Andrei2010]

Disons que je me suis "braqué" sur l'analogie du tissu parce qu'il me fallait une image compréhensible... Je suis très chagriné de réaliser que l'histoire de l'espace comparable à des couches de tissus est une histoire à dormir debout !

Merci pour les liens, c'est un peu plus soft que ce que me proposent ces
"ispiss di matheux" de nos colistiers (que je remercie eux aussi encore une fois, bien entendu). Je plancherai sur tout ça un peu plus tard, quand mes neurones seront bien reposés

[Carcharodon]

Je suis très chagriné de réaliser que l'histoire de l'espace comparable à des couches de tissus est une histoire à dormir debout !

Il ne faut pas, c'est une représentation mathématique pour mathématiciens, qui induit systématiquement en erreur les non mathématiciens, au moins jusqu'à ce qu'ils comprennent que c'est une analogie et non une représentation formelle.

Rassures toi, quasiment tout les vulgarisés tombent, au moins au début, dans ce "panneau".
Comme je l'ai fait... (je suis aussi un vulgarisé).

MAIS, au fur et a mesure de l'amélioration de leurs connaissances, tout les vulgarisés peuvent "relativiser" cette représentation qui devient très juste, pour peu qu'on ne la prenne pas au pied de la lettre et qu'elle reste confinée a son cadre de représentation , qui est celui d'une description de la déformation de l'espace temps induite par la présence de masses, dans un plan en 2D.

Il faut avouer que cette représentation fait plus de tort qu'elle n'apporte de réponses, lorsque le "sujet" n'a pas un background minimum en physique.
C'est a dire tant qu'il n'a pas réalisé ce qu'explique la relativité générale au sujet des caractéristiques de l'espace temps au voisinage des corps massifs.

Je pense que mon exemple convient mieux aux vulgarisés, même si le modèle de "tissu" est mieux adapté d'un point de vue mathématique.

[Andrei2010]

Il faut avouer que cette représentation fait plus de tort qu'elle n'apporte de réponses, lorsque le "sujet" n'a pas un background minimum en physique.
C'est a dire tant qu'il n'a pas réalisé ce qu'explique la relativité générale au sujet des caractéristiques de l'espace temps au voisinage des corps massifs.

Je pense que mon exemple convient mieux aux vulgarisés, même si le modèle de "tissu" est mieux adapté d'un point de vue mathématique.

Alors ça va pour moi J'ai des notions concernant la déformation de l'espace-temps au voisinage des corps massifs. C'est la notion de courbure ou de platitude de l'espace qui me posait problème : je me fourvoyais avec mon linge tendu... Mais, avec les explications des colistiers et les liens de Carcharodon, j'ai progressé sur cette notion.

Néanmoins, je voudrais soumettre une idée de modélisation : imaginons plutôt un tissu élastique à petits carreaux. Les corps massifs sont posés dessus : l'enfoncement du tissu suggère le champ gravitationnel, et la déformation des petits carreaux dans l'enfoncement suggère la ralentissement du temps.

Au risque de me répéter : c'est juste une suggestion de visualisation, et pas du tout une explication ou description...

[invite499b16d5]

Au risque de me répéter : c'est juste une suggestion de visualisation, et pas du tout une explication ou description...

Salut,
même comme visualisation, c'est incorrect. Les carrés pourraient représenter le temps aussi bien que l'espace, car le temps n'est pas le seul à se modifier dans un champ de gravitation.

[Carcharodon]

je me fourvoyais avec mon linge tendu...

"On" t'as fourvoyé avec une représentation dont on ne précise pas toujours qu'il ne faut pas la prendre de façon formelle.
Si tu as pigé pourquoi, alors tu n'es plus fourvoyé.
J'espère que, du coup, tu piges bien l'intérêt d'une telle représentation, très économe en moyens, au final, pour décrire le phénomène.
Si on la prend avec des pincettes, elle reste excellente par sa simplicité et son réalisme.
Le problème, c'est qu'elle est censée donner une réponse simple a des personnes qui s'interrogent la dessus sans forcément avoir des connaissances en la matière, alors qu'elle suppose que le principe est déjà acquis, donc... elle ne sert a rien !

Néanmoins, je voudrais soumettre une idée de modélisation : imaginons plutôt un tissu élastique à petits carreaux. Les corps massifs sont posés dessus : l'enfoncement du tissu suggère le champ gravitationnel, et la déformation des petits carreaux dans l'enfoncement suggère la ralentissement du temps.

tu parles de ça :


http://www.astroclubmarsan.net/exopl...20einstein.jpg

ou ça :

http://www.journaldunet.com/science/...pace-temps.jpg

on y voit bien l'étirement des carrés dans les puits gravitationnels.
comme tu le vois, c'est très exactement ce que tu décris.
dans le cas du trou noir, les carrés qui "tombent" dedans n'ont pas de fin !

En ajoutant la nuance de betatron, car effectivement, l'espace temps est un tout indivisible.
l'un n'existe pas sans l'autre et l'un dépend de l'autre.
l'étirement des carrés est donc un étirement de l'espace temps, pas seulement de l'espace ou du temps.

[Andrei2010]

C'est vrai que je me suis beaucoup dé-fourvoyé sur pas mal de choses en fréquentant le forum (en tant que simple visiteur, puis en tant que membre) !

[Energy Balance]

Bonjour,
Vous êtes arrivé en mai et moi fin août. vous écrivez dans l'univers bouge :"Est-ce que tous les mois d'août sont aussi douloureux sur le forum, ou bien il y a eu un lâcher de champions cette année ? Parce que, entre les enfantillages, les débilités et la propagande religieuse, on est pas gâtés, là !"
Il est évident que l'on peut reprendre cette idée (la mienne) pour vérifier des faits historiques. Le télescope qui avait mauvaise vue vient de nous transmettre des images du début. A quand les images qui vérifient l'histoire? Le débat sur l'existence de Dieu durera aussi longtemps que le hasard pourra le remplacer.
N'étant pas un spécialiste de ces questions, je ne peux écrire que sur ce que je connais. l'eau à travers la plante, et, sortie de la plante devenant l'évapotranspiration. Salutations

[Garion]

Pour revenir au sujet, on peut tout à fait visualiser la courbure de l'univers en prenant l'exemple de l'analogie de la feuille en 2D.

Il y a un bon shéma sur cette page qui montre les différentes courbures possibles de l'univers en expliquant en même temps l'histoire des angles du triangle qui a été cité précédemment.

http://www.astronomes.com/c6_univers...curvature.html

[Carcharodon]

Energy Balance, ça t'arrive, des fois, de comprendre et respecter le sujet ?
Encore un qui a besoin de raconter sa vie en se transformant en grand génie incompris :

Il est évident que l'on peut reprendre cette idée (la mienne) pour vérifier des faits historiques.

Alors qu'il n'a même pas pigé ce que signifie la limite de c et ses implications.
Comme celle qui interdit d'aller instantanément a 10.000 al pour voir ce qui s'est passé il y a 10.000 ans, comme celle qui interdit simplement a toute particule massive d'atteindre la vitesse de c, et donc de ne jamais pouvoir voir le passé historique.

Mais il se sent obligé de polluer les topics (c'est pas le premier) avec sa "théorie" a deux balles qui ne veut rien dire.

Même pas drôle, juste pitoyable et gonflant.
Le lâché de blaireaux est vraiment violent cette année.

[Carcharodon]

Pour revenir au sujet, on peut tout à fait visualiser la courbure de l'univers en prenant l'exemple de l'analogie de la feuille en 2D.

Il y a un bon shéma sur cette page qui montre les différentes courbures possibles de l'univers en expliquant en même temps l'histoire des angles du triangle qui a été cité précédemment.

http://www.astronomes.com/c6_univers...curvature.html

Tout a fait, Garion, mais tu parles ici de topologie, pas de représentation de la déformation de l'espace/temps sous l'influence de la gravitation (sujet qui posait problème à l'initiateur du fil).

Et je t'avais précédé ici, sur ce sujet

[Garion]

Hum, c'est la densité de matière dans l'univers qui définit la topologie, du coup je ne vois pas pourquoi on devrait dissocier la "courbure topologique" de la "courbure locale" que provoque une masse. C'est un peu comme si on voulait dissocier la gravitation à l'échelle d'un système solaire et de celle à l'échelle des super amas.

D'autre part, je me pose d'un coup une question, puisque l'univers est en expansion, comment la courbure peut-elle rester constante alors que la densité baisse ?

[Carcharodon]

Hum, c'est la densité de matière dans l'univers qui définit la topologie, du coup je ne vois pas pourquoi on devrait dissocier la "courbure topologique" de la "courbure locale" que provoque une masse. C'est un peu comme si on voulait dissocier la gravitation à l'échelle d'un système solaire et de celle à l'échelle des super amas.

Parce que l'univers n'est homogène et isotrope qu'a très grande échelle.
Et qu'a petite échelle (en dessous de l'amas de galaxie), la topologie de l'univers n'a pas d'influence, c'est la gravitation locale qui, seule, a une action, définie comme locale et non globale.
D'ailleurs, c'est pas pour rien que la représentation de la courbure d'espace/temps sous l'influence de la gravitation n'a rien a voir avec la représentation de la topologie de l'univers

Ce sont deux choses distinctes, a deux échelles considérablement différentes quand même.
La gravitation c'est strictement local, alors que la topologie s'applique seulement a l'ensemble de l'Univers et non a ses parties.

D'autre part, je me pose d'un coup une question, puisque l'univers est en expansion, comment la courbure peut-elle rester constante alors que la densité baisse ?

Par l'augmentation de la densité de l'énergie sombre.
... si j'ai bien compris les explications multiples et variées sur ces sujets de michel, gloubi, gilgamesh et consorts.
et sinon, ils me corrigeront

[Garion]

Parce que l'univers n'est homogène et isotrope qu'a très grande échelle.
Et qu'a petite échelle (en dessous de l'amas de galaxie), la topologie de l'univers n'a pas d'influence, c'est la gravitation locale qui, seule, a une action, définie comme locale et non globale.
D'ailleurs, c'est pas pour rien que la représentation de la courbure d'espace/temps sous l'influence de la gravitation n'a rien a voir avec la représentation de la topologie de l'univers

Ce sont deux choses distinctes, a deux échelles considérablement différentes quand même.
La gravitation c'est strictement local, alors que la topologie s'applique seulement a l'ensemble de l'Univers et non a ses parties.

Moi c'est là dessus que j'aimerai avoir l'avis de quelques experts, car je suis justement d'accord avec toi sur le fait qu'il s'agit d'une question d'échelle, mais c'est exactement le même phénomène et il est bien provoqué par la gravité qui se trouve être homogène à grande échelle. C'est une continuité.

[Energy Balance]

Energy Balance, ça t'arrive, des fois, de comprendre et respecter le sujet ?
Encore un qui a besoin de raconter sa vie en se transformant en grand génie incompris :

Alors qu'il n'a même pas pigé ce que signifie la limite de c et ses implications.
Comme celle qui interdit d'aller instantanément a 10.000 al pour voir ce qui s'est passé il y a 10.000 ans, comme celle qui interdit simplement a toute particule massive d'atteindre la vitesse de c, et donc de ne jamais pouvoir voir le passé historique.

Mais il se sent obligé de polluer les topics (c'est pas le premier) avec sa "théorie" a deux balles qui ne veut rien dire.

Même pas drôle, juste pitoyable et gonflant.
Le lâché de blaireaux est vraiment violent cette année.

Bonsoir,
J'ai pris connaissance de l'article sur la courbure de l'univers. Je sais que la vitesse de la lumière est une limite. J'ai étudié en 1964 la démonstration de la relativité restreinte. Il faudra que je retrouve mon cours. Vous ne me connaissez pas et vous vous permettez de juger sur quelques lignes que j'ai écrites. On peut réver. Félicitations, vous devriez changer de boule de cristal. Il y a quelques années le big bang était environ il y a 6,5 milliard d'années Aujourd'hui cela a été rectifié en fonction du satellite télescope. Nous avons pu avec les commentaires des fréres Bogdanoff voir des photos etc. Salutations

[Energy Balance]

Bonsoir,
Je précise à Carcharodon que je répondais à un message d'Andrei2010 que je n'ai pas repris et qui était dans un autre Forum que je ne trouve plus. je n'ai trouvé que ce moyen pour le retrouver. Salutations.

[mach3]

Il y a quelques années le big bang était environ il y a 6,5 milliard d'années Aujourd'hui cela a été rectifié en fonction du satellite télescope.

quelques années? un peu plus que ça quand même. Depuis que je suis tout petit (donc il y a une vingtaine d'années) il a toujours été question d'environ 15 milliards d'années.

m@ch3

[invité576543]

Parce que l'univers n'est homogène et isotrope qu'a très grande échelle.
Et qu'a petite échelle (en dessous de l'amas de galaxie), la topologie de l'univers n'a pas d'influence, c'est la gravitation locale qui, seule, a une action, définie comme locale et non globale.
D'ailleurs, c'est pas pour rien que la représentation de la courbure d'espace/temps sous l'influence de la gravitation n'a rien a voir avec la représentation de la topologie de l'univers

Ce n'est pas aussi simple.

Déjà, il y a quelques difficultés de vocabulaire. La topologie de l'Univers ce n'est pas seulement sa "forme" à la plus grande échelle, c'est une notion qui englobe toutes les échelles.

Ensuite, la notion de courbure est unique, il n'y en a pas une notion à grande échelle et une notion à petite échelle. Celle à grande échelle est juste la moyenne de celle à plus petite échelle.

Un parallèle instructif est la surface de la Terre, au sens de la limite solide/fluide.

On peut très bien parler de courbure locale, par exemple positive au sommet d'une colline et négative au fond d'une cuvette. Si on moyenne sur une surface suffisamment grande (disons en dizaine de milliers de km², juste pour imager l'idée), on peut considérer la surface comme "homogène" parce que les variations locales s'annulent les unes les autres et la courbure principale de la Terre apparaît. C'est une homogénéité toute relative !

Toujours pour la Terre, une méthode d'analyse est de décomposer la surface en harmoniques sphériques : la première est liée à la forme ("topologie") à grande échelle et on y trouve le rayon de la Terre. Les harmoniques suivantes détaillent de plus en plus finement la surface, et si on arrivait à l'échelle disons de 100 mètres on suivrait les collines. Mais il n'y a qu'une seule surface : il n'y a pas une notion de surface courbe à grande échelle et une autre à faible échelle.

Pour l'Univers c'est un peu pareil. Quand on parle de la courbure à grande échelle ce n'est qu'une moyenne, une sorte de terme principal d'une variété toute en bosses à plus faible échelle. Que ce soit ce terme principal ou les détails des bosses, l'assimilation entre la courbure et la gravitation est la même.

Bref, ce qu'indique Garion me semble être la vision correcte.

[invite499b16d5]

Bonjour à tous
Apparemment Garion rejoint mon point de vue de béotien selon lequel l'expansion n'a aucune raison de cesser d'exister en dessous de l'amas.
Que son influence soit en partie contrebalancée par l'attraction, c'est possible et même évident, mais rien ne permet de conclure que cette contrebalance soit exacte.
Je vois mal par ailleurs comment on pourrait soutenir que des propriétés locales peuvent être totalement indépendantes des propriétés globale de l'objet qui contient les lieux concernés.
Un tel degré d'hermétisme n'existe heureusement que dans certaines têtes!

[invité576543]

.
Je vois mal par ailleurs comment on pourrait soutenir que des propriétés locales peuvent être totalement indépendantes des propriétés globale de l'objet qui contient les lieux concernés.

Pourtant on touche là le coeur de l'idée de covariance générale : que les lois physiques locales au sens de ce qu'on obtient à la limite de la notion de "local" sont les lois universelles. L'idée que tout ce qui se passe "en un point" est "causée" par des valeurs locales à ce point (e.g., remplacement de la notion de force électro-magnétique à distance par la médiation par un champ modifié de proche en proche selon une équation locale).

La non indépendance est dans l'autre sens, si on peut dire : les proriétés globales ne seraient que l'intégration de propriétés locales.

Un exemple simple : la notion de c comme vitesse limite n'est valide qu'à la limite locale, c'est à dire pour une vitesse instantanée, pour la tangente d'une trajectoire. La notion de vitesse à grande échelle a des propriétés différentes, et se gère en intégrant les vitesses locales.

Par ailleurs, que signifie plus précisément :

l'objet qui contient les lieux concernés

l'espace en tant qu'objet ?

[invite6754323456711]

Que ce soit ce terme principal ou les détails des bosses, l'assimilation entre la courbure et la gravitation est la même.

J'ai une question d'épistémologie concernent la courbure de l'espace qui me turlupine. Peut-on attribuer à l'espace vide une courbure ? Si tel est le cas n'est ce pas lui donner, à l'exemple de Newton, une "réalité" absolue ? La lecture de Poincaré sur la notion de convention m'amène à cette question : Quand on dit qu'il est courbe, n'est-ce pas seulement la géométrie utilisée pour décrire les corrélations entre ses contenus, qui est choisie non euclidienne et courbe ?

L'espace lui-même ne serait plus à considéré comme une espèce de contenant universel nécessaire, pour donner une réalité, ainsi que l'avait pensé Descartes, aux objets matériels qu'il contient, mais plutôt comme le pensait Leibnitz seulement "l'ordre des coexistants" , dont la seule "réalité" consisterait en ses contenus et en leurs rapports.

Patrick

[Carcharodon]

Un tel degré d'hermétisme n'existe heureusement que dans certaines têtes!

J'espère qu'avec les explications de Michel, tu comprends mieux ou se situe l'hermétisme pédant

[Carcharodon]

La non indépendance est dans l'autre sens, si on peut dire : les proriétés globales ne seraient que l'intégration de propriétés locales.

La notion est un peu dérangeante, dans le sens ou les secondes n'ont finalement pas grand rapport avec les premières, en tout cas au point de vue théorique : comment mettre en rapport l'influence gravitationnelle et l'expansion à grande échelle ?
Quelle théorie ou lien permet de faire ce rapprochement ?