Nous sommes nés du vide

[iharmed]

Bonjour

Nous sommes nés du vide, ceci est un titre d’une actualité de France info (http://www.franceinfo.fr/emission/or...-27-2014-06-20)

Les scientifiques se sentent heureux d’annoncer que les fluctuations quantiques sont à l'origine du Big Bang.

Moi ca ne me plait pas, c’est prématuré comme annonce.

Par définition l’univers est tout ce qui existe ca n’exclut pas le vide quantique et les lois physique. C’est donc le bigbang qui a crée et vide et non le contraire

Si vraiment le vide quantique est à l’origine du bigbang c’est que l’univers issu du bigbang appartient à un autre univers plus vaste contenant le vide quantique et les lois physique

peut etre que le sujet est déja discuté mais il y a de mal de dire ce vous en pensez?
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[nayx]

Bonsoir,

Moi ca ne me plait pas, c’est prématuré comme annonce.

C'est prématuré comme annonce de donner votre avis non ? (Qui s'en soucie ?)

Par définition l’univers est tout ce qui existe ca n’exclut pas le vide quantique et les lois physique.

l’univers issu du bigbang appartient à un autre univers plus vaste contenant le vide quantique et les lois physique

Vous mettez un donc là où il n'a rien à faire, comme si le fait de le mettre impliquait que cela ait du sens !! De plus vous vous contredites.

peut etre que le sujet est déja discuté mais il y a de mal de dire ce vous en pensez?

Jusqu'ici y'a pas de sujet, essayez de reformuler... Que n'avez vous pas compris dans cet article fort court et fort simple ?
Que vous extrapoliez n'importe quoi pour venir nous dire que ça ne vous plaît pas, c'est ubuesque

[pascelus]

Dans la quête incessante des origines, la vraie question serait plutôt: "d'ou vient le vide?" car dans notre univers baryonique TOUT événement a une cause, ce qui n'est pas à priori le cas en mécanique quantique.

Donc meme cette question n'a pas lieu d'être posée, le vide quantique ne se définissant pas par les adverbes "quand", "où", "comment", 'combien". En l'état de nos connaissances (mais c'est un domaine qui a été énormément étudié), le hasard en est la loi principale.

Il reste a comprendre "le catalyseur" qui a permis (et permet peut etre encore en ce moment meme), à une fluctuation quantique de se développer au point de créer un univers...

[iharmed]

Bonsoir,
……………
Jusqu'ici y'a pas de sujet, essayez de reformuler... Que n'avez vous pas compris dans cet article fort court et fort simple ?
Que vous extrapoliez n'importe quoi pour venir nous dire que ça ne vous plaît pas, c'est ubuesque

Bonjour
Désolé si pas bien exprimés
Je n’ai pas trouvé t’autre mots car je ne sais pas est ce que c’est vrai ou c’est faux, et je n’ai pas les aptitudes nécessaires pour de rire que je suis avec ou contre, je ne trouve que le mot ca ne plaît pas.

J’explique se que je n’ai pas compris dans l’article :
Je sais que par définition l’univers = tout ce qui existe (ce que nous connaissons et ce que nous ignorons)

De la, j’admets que le vide quantique et les lois physiques font parties de l’univers et qu’ils ont été crées avec lui et ne sont en aucun cas extérieurs à lui (ou antérieurs)

Si le bigbang (l’univers) est crée par des fluctuations quantiques du vide alors on admet que ce vide quantiques est une chose qui existait déjà ainsi que les lois qui le régissent.
On parle donc d’un autre univers ou une plateforme qui pourra donner naissance à d’autres bigbangs
Notre univers devient ainsi une petite maison parmi d’autres dans ce grand univers.

La question de l’origine Bigbang de se nouveau univers et de ces lois devra être posé

J’espère que je me suis bien exprimé cette fois

[A voir en vidéo sur Futura]

[Andrei2010]

Si le bigbang (l’univers) est crée par des fluctuations quantiques du vide alors on admet que ce vide quantiques est une chose qui existait déjà ainsi que les lois qui le régissent.
On parle donc d’un autre univers ou une plateforme qui pourra donner naissance à d’autres bigbangs
Notre univers devient ainsi une petite maison parmi d’autres dans ce grand univers.

La question de l’origine Bigbang de se nouveau univers et de ces lois devra être posé

J’espère que je me suis bien exprimé cette fois

Pour moi, tu ne t'exprimes pas assez clairement.

Est-ce que tu parles d'un univers cyclique ? Plus précisément, d'univers antérieurs et postérieurs au nôtre ?
Il y a des théories en ce sens.

Celle que je préfère : après la mort thermique de l'univers, lorsque les dernières particules élémentaires et ondes se seront "éteintes", les fluctuations quantiques du vide engendreront un nouveau big-bang dont naîtra l'univers suivant.

[iharmed]

............

Celle que je préfère : après la mort thermique de l'univers, lorsque les dernières particules élémentaires et ondes se seront "éteintes", les fluctuations quantiques du vide engendreront un nouveau big-bang dont naîtra l'univers suivant.

Bonjour

Il y a une chose que nous n’avons pas en commun et qu’il faut éclaircir

Pour moi le vide quantique fait partie intégrante de l’univers et n’existe pas sans l’univers, si l’univers disparait le vide quantique aussi (comme pour l’énergie et matière)
La définition dit ca ((univers = tout ce qui existe ))

D’autre personne parlent du vide quantique comme une entité qui pourra exister indépendamment de l’univers

Les deux approches sont opposées

[pascelus]

Pour moi le vide quantique fait partie intégrante de l’univers et n’existe pas sans l’univers, si l’univers disparait le vide quantique aussi (comme pour l’énergie et matière)

Oui on peut le concevoir ainsi, Bien qu'en astrophysique on définit plutôt l'univers comme l'ensemble de ce qui existe de matière et d'énergie dans l'espace et le temps, et certains meme uniquement sa partie observable.

Si on considère que le vide quantique fait partie de l'univers, alors il se peut qu'il n'y ait jamais eu de "début" ni n'aura jamais de "fin". Pourquoi? Parce la notion de causalité n'a probablement pas lieu d'être à un certain niveau quantique, ni temps, ni espace.

C'est d'ailleurs le seul moyen de résoudre le paradoxe du "créateur" qui, s'il existait (en tant qu'événement physique et pas en personne ou théologie), devrait pourtant faire partie de l'univers puisqu'on définit celui ci comme l'ensemble de tout...

Par contre l'univers baryonique et le vide quantique ne sont pas liés par les même lois. La partie "matière" de l'univers peut fort bien se désintégrer et le vide quantique persister.

[iharmed]

Oui on peut le concevoir ainsi, Bien qu'en astrophysique on définit plutôt l'univers comme l'ensemble de ce qui existe de matière et d'énergie dans l'espace et le temps, et certains meme uniquement sa partie observable.

Si on considère que le vide quantique fait partie de l'univers, alors il se peut qu'il n'y ait jamais eu de "début" ni n'aura jamais de "fin". Pourquoi? Parce la notion de causalité n'a probablement pas lieu d'être à un certain niveau quantique, ni temps, ni espace.

C'est d'ailleurs le seul moyen de résoudre le paradoxe du "créateur" qui, s'il existait (en tant qu'événement physique et pas en personne ou théologie), devrait pourtant faire partie de l'univers puisqu'on définit celui ci comme l'ensemble de tout...

Par contre l'univers baryonique et le vide quantique ne sont pas liés par les même lois. La partie "matière" de l'univers peut fort bien se désintégrer et le vide quantique persister.

Bonjour

Ok, Maintenant en peut s’entendre.

Y a-t-il des réflexions ou des recherches sur l’origine du vide quantique ?

[illusionoflogic]

Bonjour iharmed,

on peut se permettre le luxe de dire que le bruit de fond (le FDC pour l'instant) devienne (dans notre feuilletage spatio-temporel) tellement faible (si froid et dilué) qu'une petite fluctuation d'énergie (du vide quantique) dépasse ce seuil (bruit blanc éteint) et diverge (inflation ... d'un ailleurs (un feuillet 4D) ... d'un état superposé), à partir de lui même (Univers fini), comme si le tableau était repeint en noir et qu'une étincelle jaïsse, ici ou là (si on zoom sur ce "pixel" de "lumière", on ne peut que l'observer de l'intérieur), et le tableau s'embrase, c'est la "zone entropique et anthropique" ; je veux dire que ce sont les 2 principes associés avec la "catastrophe du faux vide" qui font de l'univers observable un îlot plutôt sûr et normallement assez déconnecté des trop grandes distances/durées où un autre univers observable (mais pas forcément observé) pourrait transformer le notre et réciproquement. (multivers type I)

Si l'Univers est fini sans bord (l'ensemble des univers), c'est la même chose que ce que dit Andrei2010, à savoir que c'est avec le epsilon restant qu'il refait une partie (ou pas ?, là où c'est probable). (multivers type II) :

Celle que je préfère : après la mort thermique de l'univers, lorsque les dernières particules élémentaires et ondes se seront "éteintes", les fluctuations quantiques du vide engendreront un nouveau big-bang dont naîtra l'univers suivant.

D'ailleurs, ceci ferait que l'univers fils, aurait des caractéristiques proches de l'univers parent(s) ou Univers parent, telles qu'il devrait être traçable (au sens de détection, de sa constitution primaire, un FDC). Car toutes ces bulles inflationnaires sortiraient d'un même substrat (un seul vide quantique : une image possible est que les univers observables sont comme la surface des bulles de champagnes dans une même coupe, la nucléation de ces bulles est contrainte, peuvent parfois se rencontrer (vers la fin de l'éternité ) ou pas) (multivers type III, genre vases communicants)

Donc

Les deux approches sont opposées

Je ne pense pas, c'est plutot l'inverse (sont opposées ... les 2 approches). c'est de la géométrie/topologie, si l'Univers est infini (multidimensionnelle), ou plutôt avec un nombre infini de dimensions non connexes (des coupes de champagne remplies avec des bouteilles différentes et avec des fluides différents comme l'eau (pas de bulle et donc pas d'univers observables), etc ..), alors tous les Univers sont potentiellements "là", mais ne peuvent pas être observés (et sont donc hors d'atteinte, sauf peut être théoriquement (et encore, pourquoi seraient-ils logiques ou mathématiques ? et donc c'est totalement métaphysique)) (multivers type IV)

PS : j'ai essayé de garder la définition Univers = tout, donc Univers = multivers mais ça se discute et si je précise pas observable, c'est comme si univers pouvait l'être (c'est à dire mit sur le même plan ou un autre "parallèle" mais rejoint) !
Donc un "plan de travail" ou plusieurs, connectés ou pas, en relation ou pas. I à IV = du revérifié (Total) à l'inobservable (Total) sans forcément de discontinuités, ce n'est forcément ce que l'on regroupe "habituellement" sous ces types, exemples : Everett type IV (interprétation de la MQ), Linde type I et II (inflations ...), Rovelli type I, II et III (interprétation relationnelle et temps thermodynamique, GQB ...), Smolin type I, II et III (Big Bounce, GQB et sélections naturelles d'univers ou théorie de l'évolution des univers ...), etc ... et j'ai cité qqls noms pour parler de qqls fondateurs, mais ils sont tous à cheval sur ces domaines, pas facile à démêler et aussi le Landscape de la théorie des cordes

PS2 : C'est vulgarisé (et peut être un peu incohérent, et incomplet, un comble ) et je suis bien incapable de faire le tris là dedans, donc, mais c'est issue de réflexions scientifiques, alors j'expose ceci pour info

PS3 : une chose de sûr (I => II => III => IV) au moins dans l'esprit ! Qui se propose de faire le po(i)nt(age) ?

[iharmed]

Bonjour iharmed,
.............
Si l'Univers est fini sans bord (l'ensemble des univers), c'est la même chose que ce que dit Andrei2010, à savoir que c'est avec le epsilon restant qu'il refait une partie (ou pas ?, là où c'est probable).
...........

Bonjour
L’intervention est longue sans se prononcer clairement sur la question, ou je n’ai pas pu voir car c’est long.
Andrei2010 était claire « les fluctuations quantiques du vide engendreront un nouveau big-bang »
Il est en accord avec (Nous sommes nés du vide)

Il reste l’autre question, d’où vient l’espace qui supporte vide quantique ? n’st ce pas du bigbang

[wipe]

Il reste l’autre question, d’où vient l’espace qui supporte vide quantique ? n’st ce pas du bigbang

Non. Le big bang n'est pas un événement créateur de l'espace. C'est un événement dans l'histoire de l'espace : le début de son expansion. Non seulement l'espace existait, mais il était peut être déjà infini.

[Andrei2010]

Andrei2010 était claire « les fluctuations quantiques du vide engendreront un nouveau big-bang »
Il est en accord avec (Nous sommes nés du vide)

La théorie proposant que les fluctuations quantiques du vide débouchent sur un nouveau big-bang ne sous-entend pas forcément que le big-bang qui nous a engendrés soit issu des fluctuations quantiques du vide.
D'ailleurs, elle n'est pas forcément juste, cette théorie, et on ne peut pas expérimenter ça (heureusement... ).

Il reste l’autre question, d’où vient l’espace qui supporte vide quantique ? n’st ce pas du bigbang

L'espace vient du big-bang, puisque celui-ci a crée l'espace-temps et son contenu (matière, énergie, Alain Delon, etc).

Il y a une chose que nous n’avons pas en commun et qu’il faut éclaircir

Pour moi le vide quantique fait partie intégrante de l’univers et n’existe pas sans l’univers, si l’univers disparait le vide quantique aussi (comme pour l’énergie et matière)
(...)

D’autre personne parlent du vide quantique comme une entité qui pourra exister indépendamment de l’univers

Tu n'as pas bien compris ce que je voulais dire, certainement à cause d'une maladresse de ma part (le fameux "après la mort thermique de l'univers").

En réalité, le moment de la mort thermique de l'univers serait celui où il n'existera plus aucune particule ni onde, exceptés les paires "particule-antiparticule" qui surgissent et s'annulent réciproquement (et qu'on appelle "fluctuations quantiques du vide").
J'insiste : c'est bien notre univers, dont toute matière et onde s'est épuisée, et où l'espace-temps ne "porte" plus que les fluctuations quantiques du vide.
La théorie propose que cette situation pourrait engendrer un nouveau big-bang.

[Andrei2010]

Non. Le big bang n'est pas un événement créateur de l'espace. C'est un événement dans l'histoire de l'espace : le début de son expansion. Non seulement l'espace existait, mais il était peut être déjà infini.

C'est correct, mais nous sommes dans un domaine où il faut être extrêmement rigoureux dans la terminologie et la chronologie. Or, "big-bang", "création de l'espace-temps" & co sont des notions que l'on peut interpréter de travers si l'on est pas spécialiste du domaine.

Le big-bang est pour moi le premier instant "de notre côté du mur de Planck". A cet instant-là, l'espace-temps existait déjà, mais l'univers était dans un état de densité et température "arbitrairement proches de l'infini".
Et quand je dis que le big-bang a crée l'espace-temps, je suis imprécis, car il n'a rien crée, mais juste "démarré" la décompression et le refroidissement de l'espace-temps... et du reste.

[illusionoflogic]

Il reste l’autre question, d’où vient l’espace qui supporte vide quantique ? n’st ce pas du bigbang

Le Pb est là, j'ai lu rapidement dans la discussion fermée, que tu différencies espace/temps et vide quantique (tu disais un peu près, que le vide quantique (c')était (l')invisible, ou ne se manisfestait pas. Pourtant si, mais à notre échelle ces expériences sont dérisoires en intensité (et dans des conditions (le plus grand froid est obtenu en labo, par exemple) qui "n'existent actuellement" pas "partout" et pas du tout dans notre univers observable (sauf les labos), imagines que tu appliques ce raisonnement à l'univers observable et même plus loin, l'effet serait immense, une fluctuation s'amplifierait sans obstacles pour la bloquer, sauf par une autre de même ampleur (et sur le même plan, infini ou pas et de dimension 4, c'est bizarre un plan de dimension 4, un hyperplan en évolution pas constante (l'holographe), mais ça reste une tranche, on ne voit que par la tranche ... comme des vue de dessus, dessous, de côtés et devant derrière permet de voir l'ensemble d'un prototype 3D et le temps pour savoir s'il est fonctionnel ; on oppose pas Nord et Sud, sinon on pourrait répondre à : qu'y a-t-il au Nord du pôle Sud ? )

[iharmed]

bonjour illusionoflogic

Bonjour
Il était préférable si vous complétiez votre réponse par votre avis sur le sujet (c’est une actualité de presse)

C’est sur que c'est une spéculation mais vers laquelle tout converge aujourd’hui
Voir les dernières secondes de la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=tEG4vXAh87s

Le problème n’est pas de savoir est ce que c’est vrai ou faux que le vide quantique a crée le Bigbang, mais se le statu qu’on commence à lui donner.

Il est dissocié du reste de l’univers, ceci conduira inéluctablement à dire qu’il est l’origine du Bigbang.

Aucun scientifique ne cherche à faire le contraire pour chercher à montrer que le vide quantique fait partie intégrante de l’univers, crée avec lui et n’existera pas sans lui.

[Andrei2010]

le vide quantique (...) est dissocié du reste de l’univers,

Dans le vide interstellaire, là où tu n'as qu'un atome de quelque-chose ou un photon paumé tous les N mètres cubes, tu crois pas qu'il y a du vide quantique par endroits ? Et ce vide quantique ne ferait pas partie de l'univers ?
Et lors de la mort thermique, quand tout ce qui resterait de l'univers serait le vide quantique, celui-ci ne serait pas l'état ultime de l'univers ?
Un peu de logique, voyons !

ceci conduira inéluctablement à dire qu’il est l’origine du Bigbang.

Quel cheminement logique t'amène à énoncer cela ? Je t'ai dit au moins deux fois qu'une théorie propose que l'univers réduit au vide quantique engendrerait un nouveau big-bang, et que cette théorie est indémontrable. Et tu utilises le mot "inéluctable" ?!
Un peu de logique, voyons !

Aucun scientifique ne cherche à faire le contraire pour chercher à montrer que le vide quantique fait partie intégrante de l’univers, crée avec lui et n’existera pas sans lui.

Ta phrase est légèrement incohérente, et j'en suis réduit à l'interpréter.
Tu es en train de dire que les chercheurs qui étudient le vide quantique savent qu'il ne fait pas partie de l'univers ? Si on peut étudier quelque-chose, c'est que ça fait partie de l'univers, tu ne crois pas ?
Un peu de logique, voyons !

[pascelus]

Dans le vide interstellaire, là où tu n'as qu'un atome de quelque-chose ou un photon paumé tous les N mètres cubes, tu crois pas qu'il y a du vide quantique par endroits ? Et ce vide quantique ne ferait pas partie de l'univers ?

"Faire partie de l'univers" évidemment oui, mais en tant que sous-ensemble bien distinct, avec ses lois propres bien différentes de celles de l'autre ensemble (baryonique) de notre univers. C'est en ce sens et grace à ces propriétés différentes (lois probabilistes) qu'il pourrait etre envisageable de lui attribuer un rôle causal sur la globalité de l'univers.

Mais encore faudrait-il montrer qu'il est autonome ce vide quantique. Il s'agit d'un ensemble de champs à leur état d'énergie minimal. Est-ce suffisant pour etre sûrs de son existence déconnecté de toute matière? (question peut etre triviale)

[obi76]

Bonjour,

vu que la section astrophysique a été en roue libre pendant un certain temps, on va reprendre les renes.

Je commence par rappeler une partie de la charte, que certains ont tendance à oublier... :

6. Ayez une démarche scientifique. Ce forum n'est pas un lieu de discussion sur de soi-disant phénomènes paranormaux ou "sciences" parallèles. Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions. Étant sur un forum scientifique, les discussions religieuses ou politiques ne sont pas tolérées. D'autre part la seule vocation de Futura-Sciences étant la vulgarisation scientifique de bon niveau ce n'est pas le lieu pour des questionnements ou remises en cause de théories admises dont seuls des spécialistes ont les compétences pour débattre, ni pour l'exposé de théories strictement personnelles. Une telle démarche aurait sa place uniquement dans un séminaire ou un congrès scientifique.

Donc, les "les scientifiques disent ça mais ça ne me plait pas" n'a pas sa place ici. Ce n'est pas un forum de physique spéculative. Donc :
- les arguments "j'ai entendu ça à la radio", ce ne sont pas des références scientifiques.
- les arguments "tiens j'ai une théorie révolutionnaire parce que je suis pas d'accord avec les autres" n'a pas sa place ici non plus.

A bon entendeur.

Pour la modération,

[iharmed]

Bonjour

Ecouter Michel Spiro, physicien des particules. https://youtu.be/qIWz9MP4N0s : Le vide quantique est l’origine de la matière voir même de l’univers

[12trois]

Bonjour j'ai lu votre discussion très intéressante. Ce qui m'interpelle concernant la théorie du Big-bang, c'est le départ du a une singularité. Je veux bien croire qu'il y a eu, à un instant, une énergie considérable concentrée dans un espace minuscule, mais alors cela ne signifie t-il pas que quelque part il y a eu un déficit équivalent d'énergie? De toutes les théories, de la théorie du modèle standard aux théories les plus originales, aucune ne fait cas de ces zones remplies d'énergie "négatives" (désolé mais je ne saurais mieux les qualifier). Pourquoi ne pas imaginer que ces zones avides d'énergies existent.



Merci de m'éclairer sur ce point

[pm42]

Il n'y a pas de quelque part ou d'ailleurs avec un déficit. Tu fais la confusion classique qui consiste à voir le big bang comme une explosion à partir d'un point dans un espace pré-existant.
Mais en fait, c'est tout l'Univers qui était très dense et très chaud, pas forcément une singularité (les théories ne vont pas à ce point, on sait qu'elles arrêtent d'être valides avant).
Donc l'Univers entier s'est dilaté, a refroidi pour progressivement ressemble à ce qu'on connait.

[Amanuensis]

Je veux bien croire qu'il y a eu, à un instant, une énergie considérable concentrée dans un espace minuscule, mais alors cela ne signifie t-il pas que quelque part il y a eu un déficit équivalent d'énergie?

Les théories courantes (relativité générale) n'implique pas la conservation de l'énergie.

Par ailleurs, dans le modèle cosmologique avec expansion, il n'y a pas conservation des mesures de volume. Une même zone volumique de l'espace va avoir un volume (en m^3) décroissant avec le temps (c'est l'idée même d'expansion). Ainsi, même si l'énergie était conservée, elle se diluerait tout en restant "au même endroit".

Bref, on ne peut pas raisonner sur ce sujet en appliquant les principes de la mécanique classique.

[12trois]

Les théories courantes (relativité générale) n'implique pas la conservation de l'énergie.

Une même zone volumique de l'espace va avoir un volume (en m^3) décroissant avec le temps .

Le théorème d’Emmy Noether, qui montre l’absence de loi propre de conservation formelle de l’énergie en relativité générale dans le sens le plus large, n’implique certainement pas que l’énergie d’un système puisse passer d’une énergie nulle à une énergie considérable. Ceci est d’autant plus vrai que lors du Big bang l’essentiel du phénomène se serait déroulé dans un temps excessivement bref, donc lors d’un déplacement temporel de très courte durée.
Par ailleurs quand tu parles de volume décroissant, je pense que tu voulais sans doute dire le contraire.

Je te remercie de tes remarques, mais désolé c'est assez peu convaincant.

[12trois]

Mais en fait, c'est tout l'Univers qui était très dense et très chaud, pas forcément une singularité (les théories ne vont pas à ce point, on sait qu'elles arrêtent d'être valides avant).

Je te remercie pour ta réponse.

Tu supposes donc que l'Univers existait avant le Big-bang. Donc pour toi l'univers est éternel et n'as pas de début.

Tu as tout a fait le droit de croire à cet hypothèse, mais cela ne reste qu'une hypothèse parmi les autres.

[Amanuensis]

Je te remercie de tes remarques, mais désolé c'est assez peu convaincant.

Quand on ne les comprend pas, vaut mieux ne pas être convaincu.

[pm42]

Tu supposes donc que l'Univers existait avant le Big-bang.

Non, je ne fais pas cette supposition. Mais 2 dernières interventions me laissent penser que tu ne poses pas de questions pour avoir des réponses.

[12trois]

Non, je ne fais pas cette supposition.

Excuse moi si j'ai mal interprété ton propos. Mon erreur découle du fait que tu ne semble pas être interpellé par le fait de savoir d'où provenait l'énergie lorsque tu écris que "que c'est tout l'Univers qui était très dense et très chaud".

Alors pourrais tu m'en dire un peu plus sur l'origine de cette énergie?

[Gilgamesh]

Repost :



A la base :

Ce qu'on appelle la matière, c'est un vide qui n'est pas à son état d'énergie minimal, c'est à dire un vide excité.

Ce qu'on appelle le vide c'est un ensemble de champs, un pour chaque particule élémentaire, à leur état d'énergie minimal. Même dans cet état minimal, le champ conserve une activité résiduelle qui produit des couples de particules qui se résorbent en un temps très court (d'autant plus court que la particule produite est massive). Le vide est une ruche vibrionnante qui produit de la matière à jet continu. Mais il s'agit d'une matière virtuelle, c'est à dire que ces particules ne peuvent pas interagir avec une particule réelle, un détecteur de particules par exemple ; elles produisent par contre un effet collectif qui joue un rôle important dans la théorie des champs quantiques.

L'énergie par unité de volume ρ autrement dit la densité d'énergie du vide (en Joule/m3, par exemple) résulte d'une sommation sur les champs quantique.

L'énergie E d'un champ en théorie quantique c'est :

E(n) = (n + 1/2)hv

avec
h la cte de Planck
v la fréquence (pour une particule de masse m au repos, on a hv = mc²)
n = 0, 1, 2... le nombre de particules (réelles) du champ.

n>0 représente l'état excité, le champ génère de la matière
n=0 représente l'état d'énergie minimal du champ, cad le vide.

D'où l'énergie de point zéro du champ :

E(n=0) = hv/2

...qui n'est pas nulle.

Pour calculer l'énergie de vide, on intègre sur tous les champs de toutes les particules (fermions, bosons) pour obtenir un total.

Et là, c'est le drame...

L'intégrale donne une densité d'énergie de l'ordre de ρ~10¹²⁰ fois la densité d'énergie mesurée. Notre vide semble étonnamment peu énergétique. C'est le problème dit de la constante cosmologique. Sans doute le problème ouvert le plus brûlant de la physique actuelle.

La cosmologie inflationnaire part de cet écart béant pour en faire le socle du scénario des origine. En tout cas, l'idée est que "naturellement" on a une "énergie plancher" qui se déduit du formalisme fondamental la théorie quantique des champs. Comme il s'agit de l'état fondamental des champ, l'idée d'une "dilution" est sans objet. Cela signifierait que les lois de la physiques changent avec l'expansion. On peut considérer cela comme de la création d'énergie, la Relativité générale ne l'interdit pas à un niveau global (c'est à dire dans le cadre d'un univers en expansion), quoiqu'elle soit basé sur un principe de conservation locale (autrement dit, inutile de compter là dessus pour faire tourner un moteur sans payer le carburant). La contrainte qui s'impose est la condition dite faible sur l'énergie, qui dit densité d'énergie mesurée par un observateur quelconque est positive (ou nulle), et supérieure ou égale à la pression mesurée dans n'importe quelle direction.

ρ+p >=0

Le vide obéit à cette condition faible, tandis que la la matière obéit à la condition dite forte sur l'énergie, plus contraignante, qui stipule que la densité d'énergie ajoutée à trois fois la pression est positive.


Vide et expansion

Si je prend un système constitué très simplement d'un volume de vide et que j'augmente ce volume, en lui faisant subir une expansion, que se passe t'il ? J'ai crée un volume plus grand d'espace remplis de vide. Comme ce vide représente une certaine énergie par unité de volume, j'ai augmenté l'énergie de mon système.

Soit U l'énergie interne de mon système.

En thermodynamique de base, j'ai l'équation de conservation de l'énergie qui s'écrit comme ça, pour un système adiabatique (=qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur, ce qui est le cas de l'Univers) et isentropique (= dont le nombre moyen de particules par unité de volume ne change pas, ce qui est le cas du vide) :

dU = -pdV

dU est la variation de mon énergie interne
p est la pression
dV est la variation de volume

Très simplement, si j'ai un piston remplis de gaz sous pression et que je le laisse aller, son volume va augmenter (dV>0), et l'énergie interne va diminuer : une force travaille, et ce travail est fourni à l'extérieur, ce qui fait tourner le moteur de la Volvo, par exemple . Mais ici, il ne semble pas que l'Univers puisse faire tourner une Volvo. Il ne fournit de travail à personne.

Alors voyons. D'après ce qui précède :

dU = ρdV

d'où :

ρ = -p

Autrement dit l'augmentation de l'énergie interne est compensée par une pression négative. C'est un truc plutôt bizarre, mais vrai et qui se constate dans l'effet Casimir.

Bon, ça c'est ce que nous dit la théorie quantique des champs, au sujet du vide.

Que nous dit la Relativité Générale, au sujet de l'espace (le contenant géométrique de ce vide) ? Que la gravité d'un fluide quelconque de densité d'énergie ρ et de pression p est :

g = ρ + 3p

Car en RG, la pression gravite, c'est à dire qu'elle doit être comptabilisée dans la somme des termes qui produisent une courbure de l'espace. Le chiffre 3 devant le terme p est lié aux 3 dimensions spatiales.

Comme p est négative et égale à -ρ, ρ+3p est une quantité négative, ce qui implique une gravité répulsive, et la croissance de la métrique da/dt est du genre :

da/dt ~ exp(Ht)

avec H = (da/dt)/a

soit quelque chose d'assez musclé en terme d'exponentiel ("plus ça croit, plus ça croit rapidement" ). C'est ce mode d'expansion que l'on appelle l'inflation.

Ainsi "naturellement" un espace vide dont la densité d'énergie n'est pas nulle semble voué à croître indéfiniment, et de manière inflationnaire. Et ça apparaît tellement naturellement dans les équations "semi-classiques" (c'est à dire prenant en compte à la fois la relativité générale et la théorie des champs quantiques) que la question maintenant est de savoir pourquoi l'expansion est si faible : s'il y a eu inflation, celle ci doit bien s'être interrompue, et assez vite, sinon on ne serait pas là pour en parler, ce que les anglo-saxons appellent "the graceful exit". C'est pour ça qu'on fait intervenir un champ qui se "dégrade" en très peu de temps et se thermalise en se couplant au champs "classiques" du Modèle Standard, engendrant un univers dense et chaud (10²⁷ K), avec une densité d'énergie du vide devenue très petite (~1 GeV/m3) et en expansion "classique", non inflationnaire et dégressive.


En résumé :

La cosmologie inflationnaire fait donc l'hypothèse audacieuse qu'il se serait produit un changement de phase du vide à l'origine du "Big Bang chaud". On aurait au départ un vide à un niveau de densité d'énergie "planckienne", donc en expansion inflationnaire, c'est à dire extrêmement vigoureuse et du type da/dt ~ exp(Ht). Cette vigueur de l'inflation provoque des fluctuations quantiques elles même très vigoureuses de la densité d'énergie du vide. Notre univers correspondrait à une fluctuations qui aurait porté le niveau de densité du vide à un niveau particulièrement bas. L'énergie du vide aurait été injecté au champs de matière pour donner un plasma chaud et l'inflation aurait exponentiellement décru pour se transformer en une simple expansion, avec un terme de constante cosmologique résiduel (~ 1 GeV/m3). L'effet de la constante cosmologique serait de nouveau devenu sensible au bout de quelque milliards d'années, après que le taux d'expansion ait décru d'abord sous l'effet dominant de la densité de rayonnement, puis sous l'effet dominant de la densité de matière. Nous sommes à nouveau retourné à un ère de domination de l'énergie du vide, mais un vide de niveau énergétique constant (les fluctuation du vide étant à mettre en rapport avec le taux d'expansion, tous les deux sont insignifiants) et collé au plancher par rapport à son niveau initial, qu'on pourrait par hypothèse considérer comme la densité d'énergie "typique" d'un vide, au sein du Multivers.

[mach3]

Excuse moi si j'ai mal interprété ton propos. Mon erreur découle du fait que tu ne semble pas être interpellé par le fait de savoir d'où provenait l'énergie lorsque tu écris que "que c'est tout l'Univers qui était très dense et très chaud".

Alors pourrais tu m'en dire un peu plus sur l'origine de cette énergie?

tout ce qu'on sait c'est qu'il y environ 13,8 milliards d'années l'univers était très dense et très chaud et que si on fait fit de la mécanique quantique (illégal) et qu'on remonte le temps plus loin de quelques fractions de seconde on a une singularité (vulgairement et abusivement appelée big bang), un début du temps avec rien avant (tout comme il n'y pas de "au nord du pole nord"). Vu que la manip est illicite (on utilise la relativité générale a des échelles ou elle n'est pas valide), il est fort possible que cette singularité, qui serait le début, n'existe pas. On ne sait pas actuellement comment l'univers est arrivé dans cet état dense et chaud, si il a un début ou non, aucun indice. Les spéculations vont bon train, des centaines et des centaines de théories, toutes impossibles à valider à l'heure actuelle.

m@ch3

[Mickey-l.ange]

Celle que je préfère : après la mort thermique de l'univers, lorsque les dernières particules élémentaires et ondes se seront "éteintes", les fluctuations quantiques du vide engendreront un nouveau big-bang dont naîtra l'univers suivant.

Bonjour,

Pourquoi "après la mort thermique de l'univers", pourquoi pas aujourd'hui ?

Je veux bien croire qu'il y a eu, à un instant, une énergie considérable concentrée dans un espace minuscule, mais alors cela ne signifie t-il pas que quelque part il y a eu un déficit équivalent d'énergie?

Je ne sais pas si c'est de cela que vous voulez parler, mais dans leur livre Entre le temps et l'éternité Ilya Prigogine et Isabelle Stengers mentionnent l'idée d'un certain Jordan et d'un certain Tryon selon laquelle "l'énergie totale de l'Univers est nulle". Cela, si l'on attribue un signe positif à "l'énergie liée à la masse" et un signe négatif à "l'énergie liée à la gravitation" (p. 157). Mais ce livre est déjà ancien (mai 1988)