Cause des fluctuations quantiques?

[pascelus]

Bonsoir à tous!


Il semble plausible que la structure de l'univers que nous connaissons puise son origine dans les fluctuations quantiques du vide. Les galaxies, les amas, les super-amas, toute la matière issue du (probable) "big-bang" originel à pu se développer autour et à partir de ces phénomènes quantiques.

Si le principe d'incertitude d'Heisenberg en fournit une explication, quelqu'un a t'il une approche de la cause.

Pourquoi un champ quantique connait-il des fluctuations? Cela peut-il réellement être une action sans cause, pur hasard absolu?

Merci de vos éclaircissements.
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[Anta.C]

Bonjour,

quand on a éliminé toutes les erreurs systématiques, il reste du hasard absolu.
Si ce n'était le cas, il y aurait des variables cachées , une hypothèse invalidée par l'expérience d'Aspect.
Ce hasard est très difficile à simuler.

[iharmed]

Bonsoir à tous!


Il semble plausible que la structure de l'univers que nous connaissons puise son origine dans les fluctuations quantiques du vide. Les galaxies, les amas, les super-amas, toute la matière issue du (probable) "big-bang" originel à pu se développer autour et à partir de ces phénomènes quantiques.

Si le principe d'incertitude d'Heisenberg en fournit une explication, quelqu'un a t'il une approche de la cause.

Pourquoi un champ quantique connait-il des fluctuations? Cela peut-il réellement être une action sans cause, pur hasard absolu?

Merci de vos éclaircissements.

Premièrement la théorie du bigbang signifie que tout a commencé au moment du Bigbang.

Lorsqu’on dit tout, rien n’est exclu, l’énergie, la matière, les lois physiques, le vide quantique et les lois mathématiques. Tout a été crée avec notre Bigbang

Rien n’est antérieur à notre Bigbang.

Si vous avez des doutes que le vide quantique est antérieur au Bigbang. Vous allez vous posez la question d’où venait ce vide quantique et vous allez tomber sur un Bigbang antérieur.

Revenons aux fluctuations du vide. Pourquoi un vide quantique connait-il des fluctuations?

C’est parce que le vide quantique n’est pas vide.

[Deedee81]

Salut,

Je ne reviendrai pas sur le reste qui mériterait d'être prolongé, on le fera peut-être (c'est le but d'un forum de discussion ), mais qui est correct.

Mais je veux préciser cela.

Premièrement la théorie du bigbang signifie que tout a commencé au moment du Bigbang.

Pas vraiment. La théorie du big bang dont le nom correct est "Modèle Standard de la Cosmologie" (c'est un modèle, pas une théorie. Il faut vraiment insister là-dessus) a son point de départ dans un état dense et chaud (à peu près à l'époque de la soupe de quarks et gluons qu'on sait reproduire en labo). Pas avant. Avant le modèle ne se prononce pas car nos théories (cette fois c'est vraiment des théories ) ne s'appliquent pas dans ce domaine. Du moins nos théories validées. On peut utiliser les théories de gravitation quantique mais ça reste de la spéculation, pas gratuite, mais de la spéculation quand même.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pascelus]

Rien n’est antérieur à notre Bigbang.

Si vous avez des doutes que le vide quantique est antérieur au Bigbang. Vous allez vous posez la question d’où venait ce vide quantique et vous allez tomber sur un Bigbang antérieur.

Je suis d'accord sur le fait qu'imaginer une antériorité au "big-bang" ne fait que repousser le problème de l'origine de l'origine, et c'est pour cela que ma question concernait uniquement les hypothèses sur les causes des fluctuations quantiques (du vide ou de tout champ quantique). Par contre si vous voulez dogmatiser sur le fait que le modèle du "big-bang" soit l'origine absolue de tout, cela signifie que ce big-bang est survenu spontanément, à partir de rien, du néant (et non pas du vide). Personnellement je préfère l'imaginer à partir du vide plutôt que du néant, même si on est d'accord sur le fait qu'il faudra ensuite expliquer ce qu'est exactement ce "vide" et sa propre origine.

Mais les phénomènes quantiques nous ont déjà largement montré qu'ils ne répondaient pas à nos "sens cartésiens" usuels, que ce soit par le principe d'incertitude, des intrications, des fluctuations, etc... Il s'agit d'une autre physique qui nous échappe encore grandement, ou le hasard par exemple prend une part qui n'existe pas dans le reste de la science, alors, qui sait, peut etre la génération spontanée en fait-elle partie?...

Revenons aux fluctuations du vide. Pourquoi un vide quantique connait-il des fluctuations?

C’est parce que le vide quantique n’est pas vide.

Oui revenons y, le reste est hors sujet là. Que le vide quantique ne soit pas le néant, c'est constaté, observé et prouvé (effet Casimir par exemple). Mais cela ne suffit pas à expliquer qu'il connaisse des fluctuations. "Normalement", pour un tel événement, il faudrait un élément "déclencheur", une quelconque hétérogénéité du champ. Mes lectures ne m'ont donné comme explication que le principe d'incertitude qui autorise en quelque sorte ce qui nous "arrange" pour justifier des effets observés. Mais faut-il vraiment se référer à ce hasard, ou peut-on modéliser ces phénomènes autrement?

Je sais qu'on ne peut répondre à cela, en l'état de nos connaissances, que par des éléments très spéculatifs, mais peut etre que les études actuelles dans le LHC peuvent aider à donner quelques crédits à certaines spéculations?

[pascelus]

On peut utiliser les théories de gravitation quantique mais ça reste de la spéculation, pas gratuite, mais de la spéculation quand même.

Cela signifie t'il qu'il est envisageable qu'une gravitation quantique puisse exister sans matière? En quelque sorte que de l'énergie puisse produire un champ gravitationnel? Si c'était le cas cela a du pouvoir etre observé lors d'émissions de flux énergétiques massifs, peut etre un sursaut gamma?

Mais cela n'aide pas vraiment à comprendre comment apparaissent les fluctuations quantiques...

[gammler]

Si on définit le vide physique comme absence de matière, ça ne signifie pas pour autant absence d'énergie.

[pascelus]

Si on définit le vide physique comme absence de matière, ça ne signifie pas pour autant absence d'énergie.

oui mais on sait qu'il y a une relation entre énergie et matière (E=Mc2), donc là où il y a de l'énergie la matière peut apparaitre. Mais qu'est ce qui provoque cette "condensation" d'énergie suffisante à faire apparaitre de la matière baryonique?

Autre question liée, ou matière à réflexion: il me semble qu'en mécanique quantique la notion de temps et d'espace existe et que ce n'est pas un monopole de la relativité générale. Si on définit le vide comme un ensemble de champs quantiques, on doit pouvoir y mesurer des durées de phénomènes et des distances. A défaut de matière, quels seraient alors les référentiels de ces mesures? Ceci pour répondre à la légitimité d'envisager un "avant" big-bang, qui obligerait à supposer la pré-existence du temps, indépendamment de l'espace ou plutôt de la matière...

[iharmed]

Je suis d'accord sur le fait qu'imaginer une antériorité au "big-bang" ne fait que repousser le problème de l'origine de l'origine, ..................
................

dans la première question du sujet vous dites
(((((((Il semble …………. univers …………. puise son origine dans les fluctuations quantiques du vide. ………………. "big-bang" originel à pu se développer autour et à partir de ces phénomènes quantiques.)))

La vous supposer que le bigbang est issu du vide quantique (de ses fluctuations), vous êtes en contradiction avec votre accord que rien n’est antérieur au Bigbang.

C’est quoi donc le fond de votre question ?

[Gilgamesh]

Premièrement la théorie du bigbang signifie que tout a commencé au moment du Bigbang.

Lorsqu’on dit tout, rien n’est exclu, l’énergie, la matière, les lois physiques, le vide quantique et les lois mathématiques. Tout a été crée avec notre Bigbang

Rien n’est antérieur à notre Bigbang.

Si vous avez des doutes que le vide quantique est antérieur au Bigbang. Vous allez vous posez la question d’où venait ce vide quantique et vous allez tomber sur un Bigbang antérieur.

Revenons aux fluctuations du vide. Pourquoi un vide quantique connait-il des fluctuations?

C’est parce que le vide quantique n’est pas vide.

La théorie de l'expansion est amputé d'une singularité, elle n'en dit rien. On ne peut donc lui faire dire que "tout est crée par le Big Bang", y compris le temps.

[pascelus]

dans la première question du sujet vous dites
(((((((Il semble …………. univers …………. puise son origine dans les fluctuations quantiques du vide. ………………. "big-bang" originel à pu se développer autour et à partir de ces phénomènes quantiques.)))

La vous supposer que le bigbang est issu du vide quantique (de ses fluctuations), vous êtes en contradiction avec votre accord que rien n’est antérieur au Bigbang.

C’est quoi donc le fond de votre question ?

Je dis juste que "Je suis d'accord sur le fait qu'imaginer une antériorité au "big-bang" ne fait que repousser le problème de l'origine" et pas que le "big-bang" soit l'origine de tout. Certes si l'on prouvait qu'il existait un "avant big-bang", que ce soit à partir du vide ou autre chose, cela ne répondrait pas à la genèse de l'univers, j'avais donc limité ma question sur "Pourquoi un champ quantique connait-il des fluctuations?"

[mach3]

Cela signifie t'il qu'il est envisageable qu'une gravitation quantique puisse exister sans matière? En quelque sorte que de l'énergie puisse produire un champ gravitationnel? Si c'était le cas cela a du pouvoir etre observé lors d'émissions de flux énergétiques massifs, peut etre un sursaut gamma?

c'est le cas, la véritable source du champ gravitationnel c'est l'énergie et l'impulsion, qui n'impliquent pas forcément une masse. Le fait est que dans de nombreuses situations, si il y a de l'énergie et de l'impulsion, alors il y a de la masse, mais ce n'est pas obligatoire (la masse est la norme du quadrivecteur énergie-impulsion). Un photon possède une énergie et une impulsion, mais pas de masse, il est cependant la source d'un champ de gravitation, extrêmement ténu, mais champ de gravitation quand même.
La situation se complique quand on considère du rayonnement isotrope, avec des photons qui vont dans toutes les directions : au bilan on a bel et bien un terme de masse qui apparait (la somme des impulsion peut s'annuler car ce sont des vecteurs mais pas celle des énergie, du coup la norme du quadrivecteur énergie impulsion de l'ensemble peut être non nulle).

m@ch3

[pascelus]

c'est le cas, la véritable source du champ gravitationnel c'est l'énergie et l'impulsion, qui n'impliquent pas forcément une masse.

Merci pour ces éclaircissements!

Cela confirme la plausibilité d'un univers antérieur au "big-bang" puisque alors on peut concevoir l'existence d'un champ gravitationnel avec seulement du vide à son niveau d'énergie minimal (mais non nul), donc de l'espace et du temps... Le tout est d'imaginer comment de ce champ extrêmement ténu on a pu arriver au big-bang...

[Deedee81]

Salut,

Cela confirme la plausibilité d'un univers antérieur au "big-bang" puisque alors on peut concevoir l'existence d'un champ gravitationnel avec seulement du vide à son niveau d'énergie minimal (mais non nul), donc de l'espace et du temps... Le tout est d'imaginer comment de ce champ extrêmement ténu on a pu arriver au big-bang...

Dans certains travaux comme ceux d'Andrei Linde et d'autres, ils considère un "faux vide". C'est-à-dire un vide avant les brisures de symétrie (comme la symétrie électrofaible, dont a beaucoup parlé récemment puisque cela est lié au champ de Higgs).

Ce vide est très énergétique. Donc, une fluctuation quantique "pourrait" (un gros conditionnel) créer un univers avec son big bang.

[pascelus]

Ce vide est très énergétique. Donc, une fluctuation quantique "pourrait" (un gros conditionnel) créer un univers avec son big bang.

Oui peut etre, mais on peut aussi imaginer que la phase d'inflation de l'univers ait aussi "enflé" ces fluctuations quantiques jusqu'à les faire passer de l'état sub-atomique vers les échelles de valeur cosmologique, celles qu'on observe dans le CMD. Le chainon manquant entre MQ et RG.

Si ce n'est la cause des fluctuations quantiques, au moins cela peut etre la justification de leur influence primordiale sur l'univers?

[Deedee81]

Oui peut etre, mais on peut aussi imaginer que la phase d'inflation de l'univers ait aussi "enflé" ces fluctuations quantiques jusqu'à les faire passer de l'état sub-atomique vers les échelles de valeur cosmologique, celles qu'on observe dans le CMD.

Bien vu, car c'est exactement ce qu'on calcule (et pas dans la spéculation) !!!! On calcule les fluctuations dans l'univers/le CMB à partir des fluctuations quantiques et de l'inflation. On obtient ce qu'on appelle un "spectre en puissance" tout à fait caractéristique. Il a été confirmé par le satellite Planck, ce qui est un argument assez fort pour la validité de l'inflation (dont on voyait déjà mal comment s'en passer). Bien qu'on n'ait pas de certitude sur l'origine de l'inflation (brisure de symétries, champs nouveaux appelés "inflaton",...)

Le chainon manquant entre MQ et RG.

En fait, on est plutôt dans la sitution où MQ et RG cohabitent pas trop mal. Juste au bord de la gravité quantique semi-classique (celle de Hawking et le rayonnement des trous noirs). C'est justement là dessus que je travaille (avec des équations à donner des cauchemars, mais je m'accroche et je me suis écrit un petit programme maison spécialisé dans mes besoins pour faire les calculs d'équations différentielles sur des tenseurs. Je viens juste de corriger le dernier bug ).

[iharmed]

Je dis juste que "Je suis d'accord sur le fait qu'imaginer une antériorité au "big-bang" ne fait que repousser le problème de l'origine" et pas que le "big-bang" soit l'origine de tout. Certes si l'on prouvait qu'il existait un "avant big-bang", que ce soit à partir du vide ou autre chose, cela ne répondrait pas à la genèse de l'univers, j'avais donc limité ma question sur "Pourquoi un champ quantique connait-il des fluctuations?"

ok
j'ai compris
votre question est difficile pour mois "Pourquoi un champ quantique connait-il des fluctuations?"
j'aimerai moi aussi voir la réponse

[Gilgamesh]

La réponse très claire de la mécanique quantique est qu'il n'y en a pas, c'est à dire que la fluctuation est non déterministe.

[pascelus]

La réponse très claire de la mécanique quantique est qu'il n'y en a pas, c'est à dire que la fluctuation est non déterministe.

Le hasard...

Très claire, certes, mais ce modèle me parait forcément incomplet. Il y a même une erreur sur l'énergie globale de ces fluctuations quantiques d'un facteur de quelques 10^120...

Broutilles... Mais vous avouerez sans peine je pense qu'il subsiste une monumentale erreur sur la prédiction théorique qui jette un froid sur sa crédibilité , meme s'il porte plus sur sa quantification que sa caractérisation.

[Anta.C]

Salut,

Pascelus , vous remettez en cause la pertinence d'un concept dans une théorie parce que dans une autre il a acquis mauvaise réputation !
( l'inter théories vaudrait débat spécifique mais c'est mineur, ne perdons pas de temps )

Si je devais m'en prendre à l'indétermination des résultats de mesure, j'irais plutôt dans le sens de la théorie et me poserais cette question : pourquoi le hasard quantique est il si difficile à simuler ?

[ croyance ]C'est ce qui m'amène à penser que la nature n'est pas mathématique. Mais je ne m'interdis pas de penser que toutes les lois émergentes le seraient par construction. [ / croyance ]

Trouver des constructions qui , partant d'un jeu de règles minimales , passeraient du chaos à l'équation ( domaniale ou contextuelle ) est un problème fascinant et très dense. On en connait déjà beaucoup. Les études de la vision animale abordent des sujets similaires.

[pascelus]

Salut,

Pascelus , vous remettez en cause la pertinence d'un concept dans une théorie parce que dans une autre il a acquis mauvaise réputation !.

Il ne s'agit pas de croyances ni de remise en cause, juste la constatation d'une probable méconnaissance de la science en matière de mécanique quantique. Je veux bien admettre que ces phénomènes soient contre intuitifs, mais de là à accepter que seul le hasard les détermine il y a un pas qui me pèse Pas vous?

Cela me donne le sentiment d'un "refuge" de la science face à l'inexplicable. Sans doute vaut-il mieux invoquer le hasard que la divinité, mais le parallèle a une proximité dérangeante.

Je sais que les observations ont largement conforté le principe d'incertitude d'Heisenberg, mais ce principe interdit-il vraiment dans sa formulation, un déterminisme encore inconnu et insoupçonnable avec les lois de la physique qui nous sont plus "familières"?

[EauPure]

Le hasard...

Très claire, certes, mais ce modèle me parait forcément incomplet. Il y a même une erreur sur l'énergie globale de ces fluctuations quantiques d'un facteur de quelques 10^120...

Broutilles... Mais vous avouerez sans peine je pense qu'il subsiste une monumentale erreur sur la prédiction théorique qui jette un froid sur sa crédibilité , meme s'il porte plus sur sa quantification que sa caractérisation.

il peut se résoudre en constatant que ce sont des particules virtuelle et qu'elles deviennent réelle qu'a proximité de la matière.
Dans ce cas la somme à faire est celle de ces particules réelles mais il faut une équation qui les caractérisent.
On connait l'énergie totales qu'elles devrait avoir , reste à calculer leur nombre.

[EauPure]

Oui peut etre, mais on peut aussi imaginer que la phase d'inflation de l'univers ait aussi "enflé" ces fluctuations quantiques jusqu'à les faire passer de l'état sub-atomique vers les échelles de valeur cosmologique, celles qu'on observe dans le CMD. Le chainon manquant entre MQ et RG.

Si ce n'est la cause des fluctuations quantiques, au moins cela peut etre la justification de leur influence primordiale sur l'univers?

Oui mais qu'est qui a provoqué l'inflation ?
Dans les première fluctuation du "faux vide" naisse matiére noire et énergie noire, toute 2 opposées, l'une d'une masse positive, l'autre d'une énergie négative.
Elles se repoussent et expandent le faux vide qui devient le vrai vide dans un espace temps

[Anta.C]

je ne parlais que de mes croyances. Pour le concept du vide, chaque théorie a le sien. D'autre part, une vague n'est pas la mer entière comme une fluctuation n'est pas la totalité du vide.

Je sais que les observations ont largement conforté le principe d'incertitude d'Heisenberg, mais ce principe interdit-il vraiment dans sa formulation, un déterminisme encore inconnu et insoupçonnable avec les lois de la physique qui nous sont plus "familières"?

oui, sans équivoque raisonnable.

Les détracteurs des conclusions consensuelles avancent une phénoménologie sous-jacente pouvant être mathématisée et encore inconnue, Mais aucun n'imagine quelque chose de moins compliqué que le statut d'une molécule d'eau donnée dans une bouilloire à 100°. Finalement personne n'est en mesure de prédire à quel endroit précis un photon particulier va impacter le détecteur dans une expérience des deux fentes ...

[pascelus]

Le principe d'incertitude (inégalités) d'Heisenberg est une hypothèse qui sert de base à un raisonnement. Or, au niveau de la mécanique quantique, l'influence de toute mesure est telle qu'elle interfère obligatoirement avec l'objet de la mesure et le modifie. Donc aucune observation n'a d'absolue certitude, là à mon avis réside le principe...

Pas d'ambiguïté dans mes propos, je n'ai ni la prétention ni les connaissances suffisantes pour remettre en cause une théorie amplement vérifiée et jamais démentie, mais sur ses fondements même il me semble légitime d'émettre des doutes.

Ce hasard, ce non déterminisme des fluctuations quantiques, il me manque des preuves plus solides pour y adhérer et je préfère y voir les limites de la science et de la technologie "matérielle" pour étudier ce qui ne l'est pas tout à fait.

Trouver des constructions qui, partant d'un jeu de règles minimales, passeraient du chaos à l'équation, est en effet fréquent. Mais en ce domaine fondamental de la mécanique quantique je ne pense pas que ni le hasard ni la nécessité chères à Jacques Monod, soient d'un grand secours.

"La conception moderne de la physique, en particulier depuis la découverte de la mécanique quantique, ne se donne généralement plus comme objectif ultime de déterminer les causes premières des lois physiques, mais seulement d'en expliquer le comment dans une approche positiviste." (wikipedia) Si je traduis bien cela, le non déterminisme de la mécanique quantique est un constat bien expliqué, mais dont la cause n'est pas recherchée, ou du moins n'est pas l'objectif ultime. Il peut très bien ne pas être une loi de la nature mais le résultat d'une limite exploratoire de la science.

Mais j'arrête là mon hors sujet car mes seuls arguments sont logiques et philosophiques, et en l'état je retiens en incertitude non pas le Principe mais la conclusion sur l'intitulé de ce post.

[pascelus]

Oui mais qu'est qui a provoqué l'inflation ?

Gilgamesh a parfaitement expliqué ce qui a pu provoquer cette inflation dans ce post là notamment: http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5067820

il peut se résoudre en constatant que ce sont des particules virtuelle et qu'elles deviennent réelle qu'a proximité de la matière.

Pourquoi? Je pensais qu'il suffisait d'un apport d'énergie. Avez-vous des sources svp de cet effet "catalyseur" de la matière?

[EauPure]

l'effet casimir et l'évaporation des trous noir, par contre aucune expérience ne peut montrer qu'elles sont réelles dans les grands vides de l'univers

[EauPure]

Gilgamesh a parfaitement expliqué ce qui a pu provoquer cette inflation dans ce post là notamment: http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5067820

Pourquoi? Je pensais qu'il suffisait d'un apport d'énergie. Avez-vous des sources svp de cet effet "catalyseur" de la matière?

Dans une réponse de Gilgamesh

Aucune particule réelle ne génère une pression négative, donc non.

Le candidat à l'énergie noire est l'énergie du vide, le vide se définissant comme l'absence de particule réelle. Si ce vide n'a pas une énergie nulle, sa pression p est de même valeur (à une constante 1/c près) et de signe opposé à sa densité d'énergie rho. Quand on injecte ces deux éléments rho et p dans le tenseur impulsion énergie, on a un genre d'antigravité qui se traduit par un effet positif sur l'expansion de l'univers.

[EauPure]

@pascelus "Je pensais qu'il suffisait d'un apport d'énergie"

énergie ou matière c'est pareil, ce n'est pas vide

[Gilgamesh]

Le hasard...

Très claire, certes, mais ce modèle me parait forcément incomplet. Il y a même une erreur sur l'énergie globale de ces fluctuations quantiques d'un facteur de quelques 10^120...

Broutilles... Mais vous avouerez sans peine je pense qu'il subsiste une monumentale erreur sur la prédiction théorique qui jette un froid sur sa crédibilité , meme s'il porte plus sur sa quantification que sa caractérisation.

Il ne faut pas mélanger deux domaines : la mécanique quantique et la théorie quantique des champs (QFT). De la même façon qu'il ne faut pas confondre la mécanique newtonienne (avec ses trois lois fondamentales : principe d'inertie, principe fondamental de la dynamique, action - réaction) et la théorie de la gravitation universelle. La première est une mécanique, c'est en quelques sorte celle qui donne la "grammaire" des concept de la physique : masse, force, accélération, énergie... pour la mécanique newtonienne ; état quantique, principe de superposition, opérateur unitaire, grandeur observable, équation de Schrödinger, inégalités de Heisenberg, intrication, spin, statistique de Fermi... pour la mécanique quantique. La grammaire donne les règles applicable à tous les objets, indépendamment de leur nature particulière. Tous les objets obéissent aux lois de Newton, tous les obéissent à la mécanique quantique.

Et sur cette base, on décrit la nature particulière de lois de l'Univers, le bestiaire des particules et de leurs interaction, qui fait que les masses s'attirent (gravitation universelle) ou que les quarks s'assemblent par trois pour former des nucléons (théorie quantique des champs ).

Le problème de la constante cosmologique relève clairement du second domaine, sans toucher au premier.