L'énergie du vide.

[papy-alain]

Bonjour à tous.

Le processus qui décrit l'énergie du vide aboutit à la création de paires particules-antiparticules, qui s'annihilent quasi instantanément. Est il possible de chiffrer ce quasi instantanément ? Est ce de l'ordre du temps de Planck, ou plus ? Et lors de cette création/annihilation, les particules se séparent et se rejoignent à quelle vitesse ? C, ou très proche de c, ou moins ?
Je sais que ma question est un peu pointue, je ne sais même pas si elle a un sens, car j'emploie des notions de mesures communes alors qu'on parle ici de physique quantique. Mais si une bonne âme pouvait un peu développer le sujet, je lui en serais très reconnaissant.

Merci d'avance.
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[Deedee81]

Salut,

Le processus qui décrit l'énergie du vide aboutit à la création de paires particules-antiparticules, qui s'annihilent quasi instantanément. Est il possible de chiffrer ce quasi instantanément ? Est ce de l'ordre du temps de Planck, ou plus ?

Pour des particules non composites, l'interaction est ponctuelle. Donc durée = 0.

Je ne sais pas comment ça se passe pour les théories de gravitation quantique avec un temps minimal (temps de Planck).

Et lors de cette création/annihilation, les particules se séparent et se rejoignent à quelle vitesse ? C, ou très proche de c, ou moins ?

Ca dépend de leur énergie en fait. Selon les relations relativiste habituelles (ou classiques). Il y a tout le spectre d'énergie.

Pour info (sans doute utile vu la question posée) :

A noter que ces fluctuations sont tout de même spéciale : il y a toutes les fluctuations possibles (toutes les particules, toutes les directions, toutes les énergies = le spectre continu de 0 à l'infini) en tout point et en tout moment. De plus ce vide est invariant de Lorentz (ce qui se comprend si toutes les fluctuations existent). Mais curieusement pas invariant sous les accélérations.

Mais attention aux interprétations abusives. Je renvoie toujours à l'article du Docteur Zeh :
http://arxiv.org/find
Voir la partie sur les fluctuations du vide.

Je considère cette interprétation "fluctuante" comme un artefact de la théorie des perturbations. Comme le dit Zeh : le vide quantique est l'état unique de plus basse énergie (pour être juste : unique sauf s'il y a rupture de symétrie, mais ça n'a rien à voir ici). Rien de plus stable, rien de calme. Comment un système qui ne change pas d'état au cours du temps pourrait-il fluctuer ?

D'ailleurs toutes les manifestations de l'énergie du vide (de Unruh à Casimir) nécessitent une interaction avec de la matière (forcément) et sont donc plutôt des interactions du type http://www.futura-sciences.com/uploa...luminet_03.jpg (voir la fluctuation électron positron dans le deuxième diagramme) que des diagrammes dit "vide - vide" qui se soustraient automatiquement de tous les calculs dans tous les cas (sauf dans le calcul de l'énergie totale du vide qu'on élimine habituellement en ordonnant les opérateurs sous forme normale). Et pour cause puisque dans ce cas il n'y a pas interaction avec l'extérieur, par définition !

Il serait par contre intéressant de savoir pourquoi il y a équivalence, pour Casimir, entre un calcul direct avec des interactions "pas vide-vide" et un calcul de la variation de l'énergie du vide (qui elle concerne les diagrammes vide-vide). Ca je ne sais pas. Je soupçonne une équivalence des diagrammes style celle obtenue dans le calcul des équations de Dyson. Je suppose que ce genre d'étude pointue doit exister. Il me semble qu'on m'avait montré une fois un tel article mais, woufff, il était long et vachement pointu. Je n'ai pas eut le courage/temps de le lire.

Il est très difficile de raisonner sur ces fluctuations, sans un attirail théorique solide, sans commettre d'erreur.

[jacquolintégrateur]

Citation de Deedee81:

Il est très difficile de raisonner sur ces fluctuations, sans un attirail théorique solide, sans commettre d'erreur.

Bonjour
Tout ceci est parfaitement pertinent. J'ajouterais simplement que l'énergie du vide (infinie car de spectre invaraint de Lorentz, donc en omega³) n'est rien de plus qu'un intermédiaire de calcul auquel il est sans doute vain de chercher à donner un sens physique: la TQC n'en considère jamais que les variations. Quant à la "gravité quantique"....!!!
Cordialement

[Deedee81]

Tout ceci est parfaitement pertinent. J'ajouterais simplement que l'énergie du vide (infinie car de spectre invaraint de Lorentz, donc en omega³) n'est rien de plus qu'un intermédiaire de calcul auquel il est sans doute vain de chercher à donner un sens physique: la TQC n'en considère jamais que les variations.

Entièrement d'accord. Ca rejoint ce que je disais plus haut mais c'est dit de manière bien plus simple Merci,

Pour ce qui est de la gravité quantique, si on considère la gravité quantique semi-classique (style Hawking), je pense que c'est très fiable car on est largement dans le domaine de validité de la RG et de la TQC. Mais cela n'apporte rien à la question si ce n'est que c'est encore plus contre-intuitif et encore plus difficile à vulgariser/interpréter. Et le mot est faible. Si on considère la gravité quantique pure et dire (disons la LQG pour avoir une théorie avec durée minimale) je pense qu'il vaut mieux attendre les validations expérimentales. Ce que ces théories disent à propos de la gravité quantique est déjà fort spéculatif, mais si on plonge encore plus loin, alors là, gasp (bien que les théoriciens ne se gênent pas, les théories avec pré-big bang, par exemple, même si c'est théoriquement fondé, c'est quand même de la spéculation de haut vol). En plus, c'est difficile à dire ce que ça donne pour le vide quantique. En théorie des cordes, ça ne change pas grand chose. Et en LQG on ne connait même pas l'état semi-classique du vide de Minkowski !!!! A moins que des progrès récent aient été fait ? (je ne suis pas toujours en détail les progrès)

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Bonjour et merci pour ces réponses déjà très complètes.

Mais ceci m'interpelle quelque peu :

J'ajouterais simplement que l'énergie du vide n'est rien de plus qu'un intermédiaire de calcul auquel il est sans doute vain de chercher à donner un sens physique: la TQC n'en considère jamais que les variations.

Entièrement d'accord.

Puisque vous êtes d'accords pour dire que cette énergie n'a pas vraiment de sens physique réel, comment Stephen Hawking a-t-il pu établir que ces fluctuations pouvaient déboucher concrètement sur une perte de masse pour les TN ? Parce que les particules à énergie positive qui réussissent à s'éloigner de l'horizon, c'est tout de même du concret, qui pourrait être physiquement mesurable si nous disposions des outils et des conditions nécessaires à cette observation, non ?
En fait, le but de ma question initiale est justement de mieux appréhender ce phénomène (le rayonnement Hawking) car une phrase que j'ai lue je ne sais plus où m'a fait un peu tiquer : en gros, ça disait que le bilan négatif pour le TN (perte de masse due à la capture de particules à énergie négative) n'était perçu comme tel que pour un observateur situé assez loin de l'horizon. Pour moi, cela sous-entend (mais c'est peut être une interprétation abusive de ma part) que ce phénomène n'est qu'une question de point de vue, en fonction de la position de l'observateur, un peu comme le principe de l'étoile gelée dont on sait que le principe n'est valable que "vu de loin". Il y a longtemps, je pensais que le rayonnement Hawking n'était que purement théorique, mais j'ai changé d'avis depuis en constatant que les pros considéraient ce phénomène comme une réalité physique bien concrète, d'où mon étonnement quand on me dit à présent que les fluctuations quantiques, à l'origine de ce rayonnement, n'ont pas de réalité physique.

[Deedee81]

Salut,

Puisque vous êtes d'accords pour dire que cette énergie n'a pas vraiment de sens physique réel, comment Stephen Hawking a-t-il pu établir que ces fluctuations pouvaient déboucher concrètement sur une perte de masse pour les TN ? Parce que les particules à énergie positive qui réussissent à s'éloigner de l'horizon, c'est tout de même du concret, qui pourrait être physiquement mesurable si nous disposions des outils et des conditions nécessaires à cette observation, non ?

Justement, c'est une question d'interprétation ontologique des calculs. Et comme je disais plus haut, si vulgariser le vide quantique est difficile, vulgariser la gravité quantique semi-classique (à la Hawking) est une gageure.

Le calcul le plus simple que je connais est celui-là (dans les grandes lignes et de manière très grossière) :

- On calcule les coefficients de Bogoliubov permettant de passer d'un état du vide au même état pour un observateur accéléré.
- On calcule les états correspondants à la propagation d'une onde entre les différentes surfaces de Cauchy, on prend habituellement les horizons (du TN et à l'infini).
- On calcule l'état du vide quantique près du trou noir vu par un observateur lointain, et cela correspond à un rayonnement.

Nulles fluctuations là dedans. Nulles particules.

Ces fluctuations et ces particules font partie soit de la théorie des perturbations (non utilisées dans les calculs du type Hawking) soit de la vulgarisation. Bien que j'admette que la vulgarisation de Hawking par les fluctuations quantiques (avec une particule franchissant l'horizon) soit une des plus simples et une des plus proches d'un calcul que j'ai lu dans un article d'intro à la gravité quantique semi-classique que j'avais lu. Je déteste cette interprétation, mais je n'en ai pas d'autres.

De plus la notion même de particule est sacrément douteuse :
- Voir l'article de Zeh, plus haut
- Le calcul de Hawking lui-même le montre. Le nombre de particules (valeurs propres de l'opérateur de nombre N pour l'état considéré) est différent pour deux observateurs (dont un accéléré) pour le même état.
- Un théorème dû à Malament (utilisant les outils de la logique quantique) montre que si on considère rigoureusement les axiomes : MQ + relativité restreinte, en fait ces axiomes appliqués au concept de particule, alors la probabilité d'observer une particule dans une zone finie est toujours zéro. Ce résultat absurde a été étudié par plusieurs physiciens et il montre que la notion de particule en tant qu'objet physique est fausse et que le seul "objet physique" sensé est le champ.

Franchement, ça reste un sujet difficile. Je conseille pour celui qui veut vraiment essayer de comprendre de ne pas faire l'impasse sur des articles plus techniques, il y en a pleins sur ArXiv. D'ailleurs, même après en avoir lu pleins j'ai moi même un mal fou à en expliquer en termes simples (vulgarisés) le contenu. Ca montre bien la difficulté de ce sujet.

d'où mon étonnement quand on me dit à présent que les fluctuations quantiques, à l'origine de ce rayonnement, n'ont pas de réalité physique.

Ce ne sont donc pas les fluctuations quantiques qui sont irréelles (regarde les diagrammes plus haut, la transformation du photon en une paire ça existe bien et c'est mesurable, on appelle cela le propagateur du photon et si ma mémoire est bonne la "polarisation du vide").

Ce qui est erroné, irréel, est l'interprétation en langage courant du vide quantique comme des "paires de particules apparaissent puis disparaissant un peu plus tard". Prise telle quelle, ce n'est pas grave. C'est une image des calculs de la théorie des perturbations. Et si on se contente de le voir comme ça, ça va. Mais si on essaie de creuser un peu ça devient tout de suite complètement faux.

Excuse moi si je parais brumeux et négatif, mais c'est vraiment un sujet ardu. Un sujet bourrés de surprises. Par exemple, le théorème de Malament, je suis tombé sur le cul lorsque je l'ai lu la première fois .

[Deedee81]

je parais brumeux et négatif

Négatif dans le sens que lorsque un sujet est hautement difficile à vulgariser, il est plus facile d'invalider des descriptions que d'en donner une correcte.

[invite60be3959]

Bonjour,

Excuse moi si je parais brumeux et négatif, mais c'est vraiment un sujet ardu. Un sujet bourrés de surprises. Par exemple, le théorème de Malament, je suis tombé sur le cul lorsque je l'ai lu la première fois .

Comment as-tu pu tomber sur le cul ? Normalement, toute personne qui a étudié la TQC sait que le concept de particule/corpuscule saute au profit d'une excitation de champs(localisation d'une quantité de mouvement portée par le champs en question). Donc le résultat(si résultat il y a) de Malament est une trivialité, pas besoin de faire un théorème pour ça! Je n'ai d'ailleurs pas trouvé grand chose sur ce théorème sur le net(3 articles sur arxiv, ça pèse pas lourd, et il a toujours travaillé seul), à part dans ton livre! Tu aurais un lien de l'article ? J'ai appris qu'il travaillait dans une fac de sciences sociales et qu'il fait de la philo des sciences. Dans ces articles trouvés sur arxiv je n'ai pas vu l'ombre d'un calcul quantique, que de la RG ou de l'EM, et beaucoup d'évidences qui n'apportent pas grand chose (comme son théorème). Attention donc à certain philosophes des sciences qui n'ont clairement pas le niveau pour traiter de sujets de TQC. Ce n'est pas parce que ce monsieur a un doctorat(d'ailleurs il n'a que ce statut, bizarre, à son âge il devrait être professeur d'université) qu'il est forcément crédible dans une autre discipline que la sienne.

[papy-alain]

Oui, en fait le sujet est trop complexe pour en débattre, sous peine de devoir étaler ici le contenu de tout un bouquin. Mais tu as très bien expliqué les notions qui doivent guider ce type d'approche, et je t'en remercie vivement. Je vais m'efforcer à l'avenir de penser en terme de champs plutôt qu'en terme de particule, car la MQ est trop contre-intuitive.
Merci encore, Deedee, et bonne journée.

[Deedee81]

Comment as-tu pu tomber sur le cul ?

J'ai glissé

Non, sans rire :

Regarde le théorème. Quand tu vois les hypothèses et la thèse, ça ne coule pas du tout de source. Ca fait vraiment étonnant. Et le théorème ne parle même pas de TQC. D'ailleurs la démonstration est loin d'être triviale (je ne l'ai pas en entier d'ailleurs, sauf accès payant).

Ce théorème s'applique d'ailleurs déjà en MQ relativiste (donc avant même l'introduction des champs).

Normalement, toute personne qui a étudié la TQC sait que le concept de particule/corpuscule saute au profit d'une excitation de champs(localisation d'une quantité de mouvement portée par le champs en question). Donc le résultat(si résultat il y a) de Malament est une trivialité, pas besoin de faire un théorème pour ça!

Je suis bien d'accord. Mais il ne faut pas confondre "en TQC le concept de particule est obsolète" et "les axiomes MQ + RR impliquent que le concept de particule est faux". Ce théorème est d'ailleurs exhibé par ceux qui estiment que l'approche de Bohm ne peut pas marcher pour la mécanique quantique relativiste.

Je n'ai d'ailleurs pas trouvé grand chose sur ce théorème sur le net(3 articles sur arxiv, ça pèse pas lourd, et il a toujours travaillé seul), à part dans ton livre

Il est peu connu en effet. Mais pas sans intérêt pour autant. On en parle aussi dans l'encyclopédie de philosophie de Stanford (je ne sais plus dans quel article : celui sur la mécanique bohmienne partie objections, celui sur la logique quantique,... ? Je ne me souviens plus). Il y a des tas de petites perles peu connues un peu partout. Ce n'est guère étonnant quand tu vois le volume énorme de publications.

Tu aurais un lien de l'article ?

Faut que je retrouve ça (je ne suis pas chez moi ici). Je note ça pour demain si tu veux. Je dois pouvoir retrouver celui avec la démonstration donnée dans les grandes lignes (et malheureusement il y a une étape capitale non détaillée, le reste étant plutôt simple).

J'ai appris qu'il travaillait dans une fac de sciences sociales et qu'il fait de la philo des sciences. Dans ces articles trouvés sur arxiv je n'ai pas vu l'ombre d'un calcul quantique, que de la RG ou de l'EM, et beaucoup d'évidences qui n'apportent pas grand chose (comme son théorème). Attention donc à certain philosophes des sciences qui n'ont clairement pas le niveau pour traiter de sujets de TQC. Ce n'est pas parce que ce monsieur a un doctorat(d'ailleurs il n'a que ce statut, bizarre, à son âge il devrait être professeur d'université) qu'il est forcément crédible dans une autre discipline que la sienne.

Je suis d'accord. Mais ce que j'ai lu donne confiance. Ceci dit, n'ayant pas eut accès à la démonstration détaillée (parue dans un journal à accès payant) il se peut qu'il y ait une erreur

Bon, reste que cet argument malamentesque n'est pas capital. Comme tu le dis toi-même, on sait très bien que les champs sont plus fondamentaux. Et dans les explications données plus haut, c'est ça qui est important.

[Deedee81]

J'ai tout retrouvé et plus.
(en tout cas, en tapant Malament Theorem dans Google, c'est pas les liens qui manquent )

Encyclopédie de Stanford
http://plato.stanford.edu/entries/sp...convensimul/#4
Il y a aussi une référence dans l'article sur la logique quantique (à l'époque c'est là que je l'ai vu la première fois).

L'article d'origine :
Malament, D., 1977. “Causal Theories of Time and the Conventionality of Simultaniety,” Noûs, 11: 293–300.

Un commentaire qui a l'air intéressant (mais je ne l'ai pas lu)
http://philsci-archive.pitt.edu/184/1/malament.pdf

Un des deux articles qui m'a servis de base de travail (c'est celui dont je parlais plus haut) :
http://www.socsci.uci.edu/~dmalamen/...nseofDogma.pdf
Et voir évidemment les références inclues.

[invite60be3959]

Merci pour tous ces liens ! J'ai lu rapidement(très rapidement) la réponse d'Adolf Grünbaum au papier de Malament où il démonte point par point les arguments de Malament.C'est à étudier en détail afin d'avoir un avis plus objectif sur la question. Je lirais le reste quand j'aurais le temps!

[Deedee81]

Salut,

Merci pour tous ces liens ! J'ai lu rapidement(très rapidement) la réponse d'Adolf Grünbaum au papier de Malament où il démonte point par point les arguments de Malament.C'est à étudier en détail afin d'avoir un avis plus objectif sur la question. Je lirais le reste quand j'aurais le temps!

J'avais lu un autre article d'un scientifique qui démontait aussi une série des arguments de Malament (malheureusement je ne le retrouve pas). Clairement, son théorème mathématique est fort intéressant (enfin, moi je trouve ) mais l'interprétation que Malament en fait est à prendre avec des pincettes (dans ce domaine ce n'est guère étonnant).

Faudra que je lise celui de Grumbaum, c'est un des rares que je n'ai pas lu sur le sujet.

D'ailleurs, je mettrais la même mise en garde vis à vis de l'encyclopédie de philosophie de Stanford. J'y ait lu exhaustivement tout ce qui traite de la mécanique quantique, c'est extrêmement intéressant et les articles fort sérieux et écrit par des gens compétents et maitrisant bien leur sujet (un exemple : l'article sur la réduction physique de la fonction d'onde est écrit par Ghirardi, le fondateur de cette approche). Mais de ci de là on trouve des passages, hum, où l'auteur dérape quelque peu. Il faut rester attentif. Deux exemples : dans l'étude de l'interprétation nue des états relatifs en mécanique quantique, l'auteur fait à un moment appel à une curieuse notion de "degré d'existence" que j'ai trouvé peu scientifique. Et dans l'étude des mondes multiples, l'auteur embarque un moment donné dans des considérations biologico-évolutivo-bizarroïdesque fort spéculatives pour dire le moins.

Il faut donc rester attentif, mais, bon, je crois de toute façon que ce genre de conseil devrait s'appliquer à tout article, quel qu'il soit. Réfléchir et recouper les sources sont les deux mamelles du scientifique

[jacquolintégrateur]

Citation de Deedee81:

D'ailleurs, je mettrais la même mise en garde vis à vis de l'encyclopédie de philosophie de Stanford. J'y ait lu exhaustivement tout ce qui traite de la mécanique quantique, c'est extrêmement intéressant et les articles fort sérieux et écrit par des gens compétents et maitrisant bien leur sujet (un exemple : l'article sur la réduction physique de la fonction d'onde est écrit par Ghirardi, le fondateur de cette approche). Mais de ci de là on trouve des passages, hum, où l'auteur dérape quelque peu. Il faut rester attentif. Deux exemples : dans l'étude de l'interprétation nue des états relatifs en mécanique quantique, l'auteur fait à un moment appel à une curieuse notion de "degré d'existence" que j'ai trouvé peu scientifique. Et dans l'étude des mondes multiples, l'auteur embarque un moment donné dans des considérations biologico-évolutivo-bizarroïdesque fort spéculatives pour dire le moins.

Il faut donc rester attentif, mais, bon, je crois de toute façon que ce genre de conseil devrait s'appliquer à tout article, quel qu'il soit. Réfléchir et recouper les sources sont les deux mamelles du scientifique

Bonjour
Je suis bien d'accord!! Concernant LES interprétations de la MQ (ou TQC), je m'en tiens personnellement à ce qu'en a dit Feynmann:"si quelqu'un vous dit qu'il a compris la MQ, vous pouvez vous dire que c'est un menteur!". Je me permettrais d'y ajouter un petit bémol (qui, bien sûr, n'engage que moi!): c'est parce qu'il n'y a rien à comprendre!! Et qu'il est absolument inutile de "comprendre" pour utiliser très efficacement la MQ/TQC pour calculer des paramètres que l'on ne sait pas obtenir autrement.
Cordialement

[invite4b0d1657]

Il faut donc rester attentif, mais, bon, je crois de toute façon que ce genre de conseil devrait s'appliquer à tout article, quel qu'il soit. Réfléchir et recouper les sources sont les deux mamelles du scientifique

Dans ce cas, de la scientifique!

[jacquolintégrateur]

Citation de dragounet:

Dans ce cas, de la scientifique!

Bonjour
N'oublie pas "les mamelles de Thyrésias".
Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Comme c'est la fin de la semaine, pour sourire un peu :

Il y a longtemps qu'on a appris à extraire l'énergie du vide. Voir par exemple à Ypres :
http://a34.idata.over-blog.com/620x4...et-magique.jpg

Et pour mourir de rire (bien que le ridicule ne tue pas) :
http://www.gpcservices.com/bouarfa_m...logy/n-machine

Lisez aussi les commentaires (reprenez votre respiration entre chaque, sinon vous pourriez manquer d'air à force de rire).

[jacquolintégrateur]

Citation de Deedee81:

Lisez aussi les commentaires (reprenez votre respiration entre chaque, sinon vous pourriez manquer d'air à force de rire).

Bonjour
Voila qui explique la catastrophe prévue pour 2012: la Terre est un aimant en rotation. Son champ magnétique est donc créé par l'énergie du vide!!! Malheureusement, en 2012, elle va avoir Maya partir avec un trou noir de Nordström-Reisner, constitué par une charge électrique pure..... et, bonjour les dégats!!!
Profitez du Weeck end!
Cordialement