Analogie entre le Big Bang et un immense trou noir

[inviteb9a21558]

Bonjour,

Tout d'abord je tiens à vous assurer que je ne viens pas de découvrir ce qu'est un trou noir ou le Big Bang, j'étudie l'astronomie en tant que passionné depuis quelques temps déjà. Seulement voilà, je n'arrive pas à comprendre comment le Big Bang a "contenu" toute la matière de l'Univers dans un état aussi dense sans avoir percé l'espace temps à l'infini comme le fait un trou noir. Je veux dire, un soleil de plus de 4 masses solaires est suffisant pour faire ça, alors comment explique t'on que toute la matière de l'univers était contenue dans un si petit espace sans le qualifier de trou noir? Je suis conscient que l'état de la matière n'était pas le même, de la chaîne rayons gamma > proton & antiproton et ainsi de suite, mais tout cela avait tout de même une masse non?
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[Mailou75]

Salut,

Déjà le BB n'est pas un objet, on ne peut être extérieur à lui pour l'observer comme un TN, la comparaison pourrait s'arrêter là mais essayons...

Si on considère notre univers visible, alors en effet toute la matière qu'il contient s'est trouvée comprimée dans un espace qui "relativement à nous" était extrèmement petit. Mais qq soit le moment de la mesure c'est toujours "toute la matière / tout l'espace" il n'est donc pas question de densité *. Alors qu'un TN se définit par "beaucoup de matière / peu d'espace" c'est à dire une densité.

*(On parle d'un état dense et chaud de l'univers, mais cette densité est relative à l'observateur, il ne l'est pas plus que ce que pourrait penser de nous un observateur dans 13,7Md d'années, cad situé à 13,7Md d'AL autrement dit au bord de mon univers visible... il existe une parfaite symétrie)

Une idée dans l'air du temps : du vide rempli de particules/antiparticules en limite d'un TN s'échappe (cf S.Hawking) une particule sur 1milliard qui constitue la matière de notre univers. Mais là on est en terrain inconnu donc je ne m'avancerai pas plus

Mailou

Tirez pas je me rend

[Lil00]

Bonjour Pavel,
Une analogie est effectivement faite depuis longtemps entre un trou noir et le BB : dans les deux cas, il s'agit de singularités de l'espace-temps, où nos modèles physiques ne peuvent plus décrire ce qui se passe. Je ne sais pas si c'est ce que tu entends par "déchirer l'espace-temps", mais ça me semble bien être le cas !
Mais attendons que d'autres plus qualifiés réagissent...

[ordage]

Bonjour,

Tout d'abord je tiens à vous assurer que je ne viens pas de découvrir ce qu'est un trou noir ou le Big Bang, j'étudie l'astronomie en tant que passionné depuis quelques temps déjà. Seulement voilà, je n'arrive pas à comprendre comment le Big Bang a "contenu" toute la matière de l'Univers dans un état aussi dense sans avoir percé l'espace temps à l'infini comme le fait un trou noir. Je veux dire, un soleil de plus de 4 masses solaires est suffisant pour faire ça, alors comment explique t'on que toute la matière de l'univers était contenue dans un si petit espace sans le qualifier de trou noir? Je suis conscient que l'état de la matière n'était pas le même, de la chaîne rayons gamma > proton & antiproton et ainsi de suite, mais tout cela avait tout de même une masse non?

Salut

A question récurrente, réponse récurrente:

http://www-cosmosaf.iap.fr/Frequentl...logy-f.htm#XIN

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gloubiscrapule]

alors comment explique t'on que toute la matière de l'univers était contenue dans un si petit espace sans le qualifier de trou noir?

Un trou noir c'est une masse dans un tout petit volume de l'espace.
L'univers c'est de la masse dans tout le volume de l'espace.
Peu importe que le volume de l'univers soit petit, la masse occupe tout et donc il n'y a pas de différences de gravité, de "trou" dans l'espace- temps, puisqu'elle est partout!
Et ça c'est fondamentalement différent!

[gammler]

Et encore: pas grand chose s'échappe d'un trou noir, sauf le rayonnement de Hawking et d'éventuelles ondes gravitationnelles. Alors que toute l'énergie de l'univers - et toute sa masse - a émergé du big-bang.
A part ça, on peut y voir des analogies, mais ça s'arrête là.

[geeko]

Un trou noir c'est une masse dans un tout petit volume de l'espace.
L'univers c'est de la masse dans tout le volume de l'espace.
Peu importe que le volume de l'univers soit petit, la masse occupe tout et donc il n'y a pas de différences de gravité, de "trou" dans l'espace- temps, puisqu'elle est partout!
Et ça c'est fondamentalement différent!

Ha! merci pour ta réponse, Je n'arrivais pas a comprendre pourquoi la gravitation n'avait pas 'rattraper' toute la matière juste après le big bang..

[papy-alain]

Peu importe que le volume de l'univers soit petit

Comment peut on parler de volume, puisqu'un volume implique une limite spatiale et que pour l'univers cette limite ne peut être définie ?

[Tryss]

Pour reprendre l'analogie classique avec la surface de la sphère : elle n'a pas de bords, pourtant elle a une surface finie ^^

[papy-alain]

Pour reprendre l'analogie classique avec la surface de la sphère : elle n'a pas de bords, pourtant elle a une surface finie ^^

Je n'ai jamais saisi le sens de cette analogie. Une sphère occupe un volume, limité par la surface. Pourquoi comparer ce qui se passe SUR une sphère avec ce qui se passe DANS l'univers ??? A l'époque du temps de Planck, on définit les dimensions de l'univers par la longueur de Planck. Pourquoi ces dimensions seraient elles aujourd'hui inexistantes ? Parce qu'on ne peut voir qu'une petite partie de l'univers ? Ca n'a pas de sens. Si l'on définit une taille précise à un moment précis, cette notion de taille n'a pu disparaître par magie sous l'effet de l'inflation ou de l'expansion, quelle que soit sa valeur actuelle.

[Mailou75]

Salut Papy,

Comment peut on parler de volume, puisqu'un volume implique une limite spatiale et que pour l'univers cette limite ne peut être définie ?

C'est l'univers visible (donc limité) qui s'est trouvé comprimé par le passé dans le volume d'une bille.
Mais il n'y a pas plus de "petit volume" fini que de limite physique à notre univers visible actuel.

Je suis pas sur d'avoir répondu à ta question...

Mailou

[Xoxopixo]

Bonjour,

A l'époque du temps de Planck, on définit les dimensions de l'univers par la longueur de Planck. Pourquoi ces dimensions seraient elles aujourd'hui inexistantes ?

Pour préciser, tel que je le comprend.

Ces grandeurs sont des unités fondamentales de la nature.
Le temps et la longueur de Planck représentent les tailles des fluctuations de l’espace-temps liées à la relativité et à la mécanique quantique. On leur associe la masse et l’énergie correspondantes.

Le «temps de Planck» définit le moment crucial dans l’histoire de l’Univers où tout n’était qu’une gigantesque fluctuation, le Big Bang.
La taille de l’horizon se comparait alors à LP et la température ambiante à TP.

Les quatre forces d’interactions étaient unifiées en superforce.
Signalons que la masse de Planck peut alternativement être vue comme la valeur minimum possible pour un trou noir ou bien le maximum possible pour une particule.

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbi...unif/zo1_2.htm

La notion de longueur a un sens dans notre univers, (si on prend garde d'y adjoindre le temps).
Cette longueur de Plank est une notion "vue depuis l'interieur de l'univers".
On peut par exemple parler de 1m pour un espace de 13.7 Milliards d'années lumières.

On ne peut pas par contre parler d'un espace de 15 Milliards d'années lumière dans un espace de 13Milliards d'années lumière.
Or c'est là ou nous voyons conceptuellement d'un point de vue usuel ce "bord".

Mais cette manière de concevoir l'univers n'a pas de sens.
Et cette nouvelle conception peut être comprise si on ne s'interrese non plus à 13.7Milliards d'années lumières mais à 10^-35 cm.

Arrivé à la taille critique, la longueur de Planck, il ne peut plus y avoir de longueur, car toute longueur superieur à cette limite ne peut plus exister. Or il n'y a pas de longueur inferieur à LP non plus, selon la théorie, celle qui est validée.
Matière, énergie, espace et temps perdent une partie de leur sens.
Cette limite est par elle-même difficile à conceptualiser, une longueur au sein d'un espace qui possède la plus petite longueur connue, ne peut être que la longueur elle-même.

Elle représente la limite au-delà de laquelle les notions usuelles – matière, énergie, espace et temps – perdent une partie de leur sens.
Nos concepts actuels sont incapables de décrire ce qui se trame à des échelles de moins de 10-35 centimètre en dimension, 10-43 seconde en temps ou bien 1028 électrons-volts en énergie.

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbi...unif/zo1_2.htm

Donc de la même manière, il ne peut pas y avoir une longueur superieur à 13.7Milliards d'années lumière, donc de bord.
Cette notion n'a pas plus de sens maintenant qu'au moment du big bang.
Ce qui veut dire, qu'au-delà de notre univers, comme au moment du big bang, on se sait pas ce que cela représente.

Je m'aventurerais à dire que tout ce que l'on peut en dire, c'est que "la longueur de l'Univers", puisque le temps avance et que l'on constate par ailleurs une expansion, augmente.
Le temps étant une dimension "spatiale".

Le temps est une dimension spatiale !
Comment démontrer que le temps peut-être assimilé à une dimension spatiale, comme le sont les axes de coordonnées X,Y,Z ? Imaginons un monde à deux dimensions, tel Flatland. Prenons un ballon et faisons-le traverser cet espace. Aux endroits d'intersection entre la sphère et le plan, le ballon va dessiner des cercles concentriques. Vu du plan le point devient un cercle, grossit puis il disparaît graduellement. On peut retourner la flèche du temps et filmer le phénomène inverse. Le ballon évolue donc dans le temps. En réalité les habitants de Flatland ne voient pas la troisième dimension du ballon parce que celle-ci évolue dans... un autre espace, une dimension excédentaire. Cliquer sur l'image pour lancer l'animation

http://astrosurf.com/luxorion/constante-physique.htm

Au temps 10^-43s on a la dimension de Planck associée, (et c'est là qu'on peut se lancer dans les fluctuations.. ou pas. ).

[papy-alain]

Arrivé à la taille critique, la longueur de Planck, il ne peut plus y avoir de longueur, car toute longueur superieur à cette limite ne peut plus exister.

Toute longueur supérieure à la longueur de Planck ne peut exister ???

Pourquoi ?

[Mailou75]

Toute longueur supérieure à la longueur de Planck ne peut exister ???

Pourquoi ?

Un univers d'âge Tp aura un rayon de dimension Lp (indépendement de l'expansion)
A tout âge N, le rayon de l'univers visible est NxC
La limite que tu recherches sépare l'ensemble des possibles de "l'ailleurs" (hors cone de lumière)
Supposer une longueur suppérieure à NxC c'est lier observateur et ailleurs, ou supposer un lien > C
En l'occurence pour un univers de taille Lp, il ne peut exister de longueur suppérieure ayant un sens physique

[papy-alain]

Un univers d'âge Tp aura un rayon de dimension Lp (indépendement de l'expansion)
A tout âge N, le rayon de l'univers visible est NxC
La limite que tu recherches sépare l'ensemble des possibles de "l'ailleurs" (hors cone de lumière)
Supposer une longueur suppérieure à NxC c'est lier observateur et ailleurs, ou supposer un lien > C
En l'occurence pour un univers de taille Lp, il ne peut exister de longueur suppérieure ayant un sens physique

Je parle de l'univers, pas de l'univers visible.

[Mailou75]

Re,

Je parle de l'univers, pas de l'univers visible.

Alors dans ce cas il y a quiproquo... personne n'a dit que l'Univers (possiblement infini) a un jour été contenu dans un volume fini.
Le "volume" dont il est question c'est l'échantillon d'Univers, et même si on prend souvent l'univers visible comme échantillon (volume fini) on pourrait considérer une portion plus petite, elle se comporterait de la même façon.
L'ennui c'est que si l'univers visible mesure Lp à Tp, alors l'échantillon mesure Lp/n à Tp (moi ça ne me choque pas plus que ça mais diviser Lp est a priori interdit...).

[papy-alain]

Re,



Alors dans ce cas il y a quiproquo... personne n'a dit que l'Univers (possiblement infini) a un jour été contenu dans un volume fini.
Le "volume" dont il est question c'est l'échantillon d'Univers, et même si on prend souvent l'univers visible comme échantillon (volume fini) on pourrait considérer une portion plus petite, elle se comporterait de la même façon.
L'ennui c'est que si l'univers visible mesure Lp à Tp, alors l'échantillon mesure Lp/n à Tp (moi ça ne me choque pas plus que ça mais diviser Lp est a priori interdit...).

Je veux bien, mais l'univers doit avoir une taille. S'il est infini, cette taille est infinie, et s'il est fini, il a forcément un volume déterminé.

[Gloubiscrapule]

Je veux bien, mais l'univers doit avoir une taille. S'il est infini, cette taille est infinie, et s'il est fini, il a forcément un volume déterminé.

Oui exact mais quel est le problème?

[papy-alain]

Oui exact mais quel est le problème?

Ah, déjà, je suis heureux que cette supposition soit exacte.

Peu importe de connaître ou non ce volume. Ce qui importe, c'est que pour avoir un volume donné, il faut des dimensions, des limites précises. C'est à dire un bord quelque part. Cette dernière conclusion est réfutée violemment. Mais il y a, à mes yeux de profane, une contradiction entre l'absence de bord et un volume déterminé, et je ne m'explique pas le comment de cette contradiction.

[Gloubiscrapule]

La surface de la Terre n'a pas de bord, tu pourras marcher indéfiniment dans n'importe quelle direction sans jamais pouvoir être bloqué par un bord, pourtant sa surface est finie.

Ensuite c'est pareil à 3 dimensions, tu pourrais aller dans n'importe quelle direction sans jamais rencontrer de bord et pourtant le volume peut être fini.

[papy-alain]

La surface de la Terre n'a pas de bord, tu pourras marcher indéfiniment dans n'importe quelle direction sans jamais pouvoir être bloqué par un bord, pourtant sa surface est finie.

Ensuite c'est pareil à 3 dimensions, tu pourrais aller dans n'importe quelle direction sans jamais rencontrer de bord et pourtant le volume peut être fini.

Oui, ça c'est l'éternel argument. Mais je ne suis pas SUR l'univers mais bien DANS l'univers. Et si je suis DANS la Terre, dans n'importe quelle direction que j'aille, je finis par rencontrer inévitablement le bord de la Terre, c'est à dire sa surface. Je ne vois pas pourquoi ce serait différent pour l'univers. Cet argument compare une surface avec un volume. C'est de la triche.

[Gloubiscrapule]

Le problème c'est que tu confonds surface et volume. La surface de la terre c'est la surface pas l'intérieur, l'intérieur c'est plus une surface mais un volume... Une surface c'est un objet à 2 dimensions, c'est TOUT ce qui a. Ici on considère que la surface comme l'univers.
Le problème c'est que visualiser une surface courbe fermée doit obligatoirement se faire en la plongeant dans un espace plus grand (en 3D) mais ce plongement n'est qu'une vue de l'esprit. Dans un univers 2D comme la surface de la Terre il n'y a pas d'intérieur ou d'extérieur car la boule n'existe pas.
Pour l'univers, faut imaginer ça mais en considérant non plus une surface 2D mais un truc 3D et là tu peux plus te le représenter car il faudrait un espace 4D pour le visualiser, mais ce n'est que pour avoir une vue de l'esprit.

[Mailou75]

Oui, ça c'est l'éternel argument. Mais je ne suis pas SUR l'univers mais bien DANS l'univers. Et si je suis DANS la Terre, dans n'importe quelle direction que j'aille, je finis par rencontrer inévitablement le bord de la Terre, c'est à dire sa surface. Je ne vois pas pourquoi ce serait différent pour l'univers. Cet argument compare une surface avec un volume. C'est de la triche.

Gloubi a raison, dans l'analogie du "ballon qui gonfle" c'est la surface qui nous interesse. L'image illustre silmplement comment une surface peut être finie mais sur laquelle on peut trouver une droite infinie. Je me permet de citer la réponse d'une autre discussion récente :

Je décide de partir en voyage dans une fusée qui se déplace à la vitesse V en ligne droite. Au bout d'un temps T, me me rend compte que je suis revenu à mon point de départ (univers fermé). Comme je trouve ça rigolo, je décide de repartir pour faire un deuxième tour, exactement à la même vitesse V. Mais, la seconde fois, je constate que je reviens à mon point de départ au bout d'un temps égal à 10 x T. Comme je trouve ça bizarre, je décide de repartir pour faire un troisième tour, exactement à la même vitesse V. Je constate alors que je reviens à mon point de départ au bout d'un temps égal à 100 x T. Ma conclusion sera certainement que l'univers est en expansion. Je constate l'expansion de l'univers, sans jamais avoir besoin de supposer qu'il existerait un "extérieur" dans lequel l'univers s'expanse. J'ai juste constaté que "faire le tour de l'univers" est de plus en plus long au fil du temps.

Pour te représenter en 3D l'infinité de l'univers 3D, imagine un collier de perles. Une des perles est mon univers visible, le trou est un diamètre de mon univers qui passe par moi (observateur) et le fil du collier est la trajectoire d'un photon.
Quand le fil sort de mon univers "a droite" il reviens par "la gauche". Les perles sont des copies de mon univers visible pour une direction de l'espace (il existe donc autant de colliers que de directions de l'espace).
Attention, cette image est comme toute image extrèmement fausse car si je me déplace, ma perle se déplace avec moi, et elle suppose que mon univers visible soit l'univers total (alors que mon univers visible peut n'être qu'une partie d'un Univers plus grand mais tout de même fini, on peut trouver du fil libre entre les perles...).

Si je ne m'interesse qu'au fil du collier en 2D/1D, je peux l'entourer autour du fameux "ballon/cercle qui gonfle", à chaque tour (traversée d'univers) il repasse par moi, et à chaque tour la distance entre 2 perles va augmenter (cf dernière citation)

En espérant ne pas t'embrouiller...

Mailou

[papy-alain]

Le problème c'est que tu confonds surface et volume. La surface de la terre c'est la surface pas l'intérieur, l'intérieur c'est plus une surface mais un volume... Une surface c'est un objet à 2 dimensions, c'est TOUT ce qui a. Ici on considère que la surface comme l'univers.
Le problème c'est que visualiser une surface courbe fermée doit obligatoirement se faire en la plongeant dans un espace plus grand (en 3D) mais ce plongement n'est qu'une vue de l'esprit. Dans un univers 2D comme la surface de la Terre il n'y a pas d'intérieur ou d'extérieur car la boule n'existe pas.
Pour l'univers, faut imaginer ça mais en considérant non plus une surface 2D mais un truc 3D et là tu peux plus te le représenter car il faudrait un espace 4D pour le visualiser, mais ce n'est que pour avoir une vue de l'esprit.

Bon, je ne sais pas si c'est une question de sémantique, mais on ne se comprend pas. Pour moi, un objet à 2 dimensions, c'est une surface inscrite dans un plan, tel un cercle limité par son périmètre. La surface de la Terre, tu ne peux l'imaginer dans un plan. Elle fait partie d'une sphère puisqu'elle en est la limite. Je compare donc le volume d'une sphère avec le volume de l'univers et, par analogie, la surface de la Terre avec la limite inconnue de l'univers.

[Garion]

Pour moi, un objet à 2 dimensions, c'est une surface inscrite dans un plan, tel un cercle limité par son périmètre.

Tu raisonnes en géométrie Euclidienne qui n'est en fait qu'un cas particulier.

La surface de la Terre, tu ne peux l'imaginer dans un plan. Elle fait partie d'une sphère puisqu'elle en est la limite.

Un plan se rapport à une géométrie Euclidienne. On te parle d'une surface, c'est différent. Il te faut oublier la géométrie Euclidienne. C'est ce que tu vois avec tes yeux à notre échelle, mais l'univers ne répond pas à cette géométrie en réalité.

Je compare donc le volume d'une sphère avec le volume de l'univers et, par analogie, la surface de la Terre avec la limite inconnue de l'univers.

En fait, tu n'arrives pas à te projeter en 2D c'est ça ton problème. Si tu es en deux dimensions, tu n'as pas de haut et de bas, tu ne peux donc imaginer de sortir de la surface de la terre. Tout ce que tu vois c'est que quand tu pars en ligne droite dans une direction tu finis par revenir sur tes pas.
La sphère n'est qu'un support pour t'aider à visualiser la chose, mais elle n'existe pas en réalité.

[Gloubiscrapule]

Pour moi, un objet à 2 dimensions, c'est une surface inscrite dans un plan, tel un cercle limité par son périmètre.

Non un objet à deux dimensions c'est où il y a deux mouvements de liberté, sur la surface de la Terre tu as la direction nord sud et est ouest. Tu ne pourras pas aller dans la direction haut bas si tu es sur la surface!

[papy-alain]

Tu ne pourras pas aller dans la direction haut bas si tu es sur la surface!

Tu ne prends jamais d'ascenseur ?

Sérieusement, nous avons l'habitude d'évoluer dans un monde à quatre dimensions : trois spatiales et une temporelle. Vous semblez tous dire que l'univers en comporte une cinquième ?

[vaincent]

Bonjour,

il faut faire preuve d'une certaine capacité d'abstraction afin de concevoir la généralisation espace 2D fermé sans bords -> espace 3D fermé sans bords. De toute façon il ne faut même pas espèrer pouvoir se le représenter mentalement. Nous sommes obligés, pour nous représenter un objet de le plonger dans un espace plus grand. Un cercle est un objet à une dimension, et il faut un plan pour le visualiser(sinon dans un espace à une dimension, le cercle est un simple intervalle). Une sphère est un objet à 2D et il faut un espace 3D pour la visualiser. L'espace est un objet 3D et il faut 4D pour le visualiser, donc impossible puisque notre maximum est la 3D. Et même s'il on est capable de s'imaginer la dimension temporelle, cela n'implique pas du tout que nous puissions réfléchir en 4D d'espace, c'est complètement autre chose.
D'autre part, le mot "surface" en mathématique est utilisé pour décrire un espace dont la dimension est n-1, et plongé dans un espace de dimension n(on parle parfois "d'hypersurface"). C'est la généralisation d'une surface 2D plongée dans un espace 3D. On peut très bien alors parler de surface 3D plongée dans une espace 4D, ou de surface 5D plongée dans un espace 6D. L'étendue des possibles ne s'arrête pas qu'à notre bon sens !!

Un lien pour mieux appréhender les dimensions : 3D

[fafa77130]

Bonjour à tous...

Si j'image vos discussions, il faudrait projeter notre perception "spatiale" 3 D sur un univers avec dimension(s) supplémentaire(s)...
Notre 3D à nous est la 2D de l'univers façon de parler ! Nous sommes de même que sur la terre sur les "bords" de l'univers mais SANS la possibilité d'accéder à la ou les dimensions supplémentaires qui nous permettraient de "creuser" le sujet ?????

Les voies de la perception sont impénétrables ????

A+++

Fab'

[fafa77130]

Question à ??? A pas grand chose en fait :
Comment entrevoir le début du commencement de l'ébauche d'une brèche pour mettre le doigt sur l'une de ses dimensions ?
ET... Faudrait-il aux vues des connaissances actuelles (en théorie) la "quantiquation" de l'homme pour accéder à ses dimensions supplémentaires ?