Les propriétés du vide

[invite06459106]

Ce dernier point, indéniable, me paraît le point de départ à une discussion sur la conservation de l'énergie dans l'univers, première loi de la thermo.

Ha...Je ne connais pas cette loi....je connais en rapport à un système isolé, mais savais pas que cela parlait de l'univers...Des détails quelque part??

Pour ou contre cette première loi ? Il me semble évident que la réponse est 'pour'.

On ne vote pas les lois de la physique..., et Gilgamesh a raison concernant les difficultés vis à vis de Noether, et la RG n'impose pas la symétrie correspondant à la conservation de certaines quantités, donc l'évidence que l'on peut avoir en méca Newtonienne est bien moins pertinente quand on parle de l'univers et la conservation de l'énergie, et les solutions de la RG avec expansion ne rentre pas dans le cadre de la conservation de l'énergie (espace-temps non statique).

Bref, conclusion: se méfier des évidences.
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[Deedee81]

Salut,

Je n'ai pas tout suivi et je vais peut-être dire une bêtise mais :

si les boites sont comobiles leur vitesse par rapport a l’espace est nulle. Et la vitesse de la balle reste V dans le vide (par rapport a l’espace).

Ca n'a pas vraiment de sens de dire ça car le vide (et donc "l'espace") est invariant de Lorentz. Donc ça n'a pas de sens de parler de vitesse par rapport à l'espace / au vide.
(on peut avoir une vitesse coordonnée mais c'est juste une valeur dans un référentiel choisi arbitrairement)
Physiquement on ne peut parler que de la vitesse par rapport aux boites (comme le fait pm42) (en faisant attention en RG où le concept de vitesse relative est délicat)

[pm42]

Physiquement on ne peut parler que de la vitesse par rapport aux boites (comme le fait pm42) (en faisant attention en RG où le concept de vitesse relative est délicat)

`

On peut faire le raisonnement en physique newtonienne pour commencer :
A coté de toi, il y a une voiture. A 1km, il y a une autre voiture identique, à 2km pareil...

A un instant t, toutes les voitures démarrent avec une accélération constante et on tire des balles sur chacune d'elle.

Celle qui est a coté va être atteinte quasi instantanément et la vitesse de balle sera celle "sortie de canon".
Celle qui est à 1km va être atteinte plus tard, elle aura eu le temps d'accélérer et donc la vitesse relative de la balle sera plus faible.
Une voiture située assez loin ne verra jamais la balle arriver : elle aura assez accéléré.

C'est exactement la même chose avec l'expansion et si les vitesses d'arrivées restaient constante, on arriverait sans doute à remettre en cause l'horizon cosmologique.

[papy-alain]

La balle va perdre de l'énergie par perte de vitesse.

Si c'était le cas, toutes les galaxies perdraient de la vitesse les unes par rapport aux autres. Ce n'est pas vraiment ce qu'on observe.

[pm42]

Si c'était le cas, toutes les galaxies perdraient de la vitesse les unes par rapport aux autres. Ce n'est pas vraiment ce qu'on observe.

La distribution des vitesses des galaxies hors expansion n'a rien à voir avec des balles tirées toutes au même endroit, à la même vitesse et dans la même direction.

De plus, cette phrase s'appliquait à la comparaison non pertinente avec un photon. L'extraire de son contexte n'aide pas non plus.

[Gilgamesh]

Salut,



Je ne vois pas pourquoi. Les balles sont lancées avec une vitesse V (par rapport a l’espace). On neglige toute gravité qui ralentirait la balle, celle ci conserve sa vitesse dans le vide. Au moment de l’impact, la balle a toujours une vitesse V et fait tomber le meme nombre de boites.
Un photon va etre «retardé» du fait de l´expansion mais conservera toujours une vitesse c par rapport a l’espace, il en est de meme pour la balle. Ou alors on fait une analogie entre un photon qui perd de l’energie en remontant un puits gravitationnel (dejà faux car il est question de relation entre observateurs, le photon n’a rien a voir là dedans) et un objet qui perd de la vitesse avant de retomber. Si c’est le cas ca merite une explication... quel rapport entre un photon «transposé» dans un univers d’echelle differente (facteur a) modifiant sa longueur d’onde mais pas sa vitesse et une balle en mouvement uniforme dans un espace grandissant ?

Il ne faut pas négliger la gravité, that's the point... Et ne pas raisonner sur les vitesses. Dans un univers en expansion c'est toujours la meilleures façon de s'embrouiller. On raisonne énergie cinétique. On peut considérer que voyager (avoir un mouvement propre) dans un espace en expansion est équivalent à monter un puits gravitationnel. Si tu lances un photon et un proton côte à côte, de même énergie cinétique, c'est le fait que l'énergie cinétique du proton soit épargnée quand celle du photon serait dégradée qui serait choquant. Si c'est dur pour le rayon de lumière, c'est dur pour le rayon cosmique pareil. L'énergie cinétique, la fraction relativiste de l'énergie totale, est vulnérable. Les deux finiront la route épuisé au moment de frapper l'observateur distant : le photon avec sa fréquence tendant vers zéro, le proton en étant quasi au repos.

edit: correction sur la fréquence

Si c'était le cas, toutes les galaxies perdraient de la vitesse les unes par rapport aux autres. Ce n'est pas vraiment ce qu'on observe.

Le périple des galaxies (leur mouvement propre) est archi-négligeable à l'échelle cosmologique. Par ailleurs, elles se tombent les unes sur les autres et gagnent de la sorte de l'énergie.

[shub22]

Ha...Je ne connais pas cette loi....je connais en rapport à un système isolé, mais savais pas que cela parlait de l'univers...Des détails quelque part??

Bon ça doit être encore un truc que j'ai lu ou entendu quelque part mais les modérateurs m'ont conseillé de me méfier de ce qu'on trouve sur les sites. Pas toujours exact, et des fois même carrément faux.
Pfff! Quel boulot quand même!

On ne vote pas les lois de la physique..., et Gilgamesh a raison concernant les difficultés vis à vis de Noether, et la RG n'impose pas la symétrie correspondant à la conservation de certaines quantités, donc l'évidence que l'on peut avoir en méca Newtonienne est bien moins pertinente quand on parle de l'univers et la conservation de l'énergie, et les solutions de la RG avec expansion ne rentre pas dans le cadre de la conservation de l'énergie (espace-temps non statique).

Bref, conclusion: se méfier des évidences.

Ça c'est clair. Il y a conservation de l'énergie sur le plan de l'espace et de la mécanique de Newton mais pas dans la RG. Que ne le disiez-vous plus tôt? hahah...
Curieusement j'ai relu une vulgarisation de la RG écrite par le grand Einstein lui-même et il ne mentionne pas cela qui est pourtant important. Ça paraît une rupture totale (une de plus) avec la mécanique de Newton cette constatation faite sur l'énergie pourtant et je me souviens pas qu'il la mentionne. Bon.
Pendant que j'y suis est-ce que les physiciens considèrent que l'univers qui est auto-référentiel, fini ou pas est un système isolé ? En théorie ça devrait encore que j'avoue mon ignorance finalement.

[shub22]

Dans le fond je me demande si ma dernière question soit “l'univers qui est auto-référentiel, fini ou pas est-il un système isolé ou pas ?“ n'est pas une question purement métaphysique finalement... Donc pas terrible!
Je crois nonobstant avoir lu ou entendu quelque part que l'énergie totale de l'univers était nulle. Si c'est Alan Guth ou Susskind ou Etienne Klein qui disaient cela c'est vrai, en tout cas de fortes chances pour que ça le soit...
Sinon c'est encore un truc du genre fake news, vulgarisation à la petite semaine quoi.

[Mailou75]

Salut,

Ca n'a pas vraiment de sens de dire ça car le vide (et donc "l'espace") est invariant de Lorentz. Donc ça n'a pas de sens de parler de vitesse par rapport à l'espace / au vide.
(on peut avoir une vitesse coordonnée mais c'est juste une valeur dans un référentiel choisi arbitrairement)
Physiquement on ne peut parler que de la vitesse par rapport aux boites (comme le fait pm42) (en faisant attention en RG où le concept de vitesse relative est délicat)

Je suis d’accord sur le fond mais ce n’est pas ce que dit la theorie de l’expansion : les objets comobiles sont immobiles par rapport a l’espace et la lumiere va localement a c par rapport a ces objets donc la lumiere va toujours a c par rapport a l’espace (car on peut considerer qu’il existe un objet comobile virtuel en tout point de l’espace). La theorie nous dit d’ailleurs que si les photons du CMB ont mis si longtemps a nous arriver c’est parce qu’on soustrait a leur vitesse celle de l’expansion (addition des vitesses classique) tout au long de leur parcours.

De plus si on considerait comme tu le dis la vitesse des objets comobiles dans le vide comme une vitesse relative par rapport a un repere (nous) alors le redshift serait un Doppler, ce qui n’est pas le cas dans la theorie.

Il ne faut pas négliger la gravité, that's the point... Et ne pas raisonner sur les vitesses. Dans un univers en expansion c'est toujours la meilleures façon de s'embrouiller. On raisonne énergie cinétique. On peut considérer que voyager (avoir un mouvement propre) dans un espace en expansion est équivalent à monter un puits gravitationnel. Si tu lances un photon et un proton côte à côte, de même énergie cinétique, c'est le fait que l'énergie cinétique du proton soit épargnée quand celle du photon serait dégradée qui serait choquant. Si c'est dur pour le rayon de lumière, c'est dur pour le rayon cosmique pareil. L'énergie cinétique, la fraction relativiste de l'énergie totale, est vulnérable. Les deux finiront la route épuisé au moment de frapper l'observateur distant : le photon avec sa fréquence tendant vers l'infini, le proton en étant quasi au repos.

Frequence tendant vers zero plutot ? Et pourquoi tenir compte de la gravité dans un espace homogene ? Et quand bien meme, un photon ne perd pas d’energie en remontant un puits gravitationnel, c’est une grave erreur d’interprétation de l’effet Einstein (nous en avions longement parlé avec Amanuensis).

Je veux bien essayer de comprendre votre version mais elle est trufée d’incohérence (voir ma derniere question illustrée, basée sur tes affirmations, a laquelle tu n’as jamais su/pu repondre). Ici la seule «gravité» qui pourrait exister est la difference de densité dans le temps (et non dans l’espace comme la gravité d’un objet). Le puits ne serait alors pas reparti dans l’espace mais dans le temps, est ce de cela dont tu parles ? Le temps qui passe et dedensifie l’espace est comparable a l’eloignement d’une masse ?

Ce n’est pourtant pas l’explication que j´ai recue jusqu’ici : l’espace grandit en emportant tout avec lui (photons et matiere) et un photon recu a un moment different de son emission sera redshfité car sa longueur d’onde s’est allongée avec l’espace pendant le temps de parcours. Soit on admet que cet effet est une supposition indemontrable mais la prend quand meme comme une necessité de la theorie, soit (et j’ai de plus en plus peur) on considere qu’il arrive la meme chose a un photon s’eloignant d’une masse, fait totalement erroné puisque les shifts gravitationnels sont purement liés aux trajectoires 4D des observateurs. Les observateurs comobiles ayant tous des trajectoires paralleles dans l´espace temps (si on ecarte le facteur a) et donc l’explication ne saurait etre la meme pour ces deux cas de figure.

Encore une fois, pour pouvoir critiquer une theorie il faut l’avoir comprise et l’abscence de reponse a ma derniere question (http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post6051609) où les points sont mis sur les i, ne me permet pas d’avancer sereinnement.

Merci d’avance
Mailou

[Deedee81]

Salut,

Manque de temps.

Donc, juste un petit détail.

Je suis d’accord sur le fond mais ce n’est pas ce que dit la theorie de l’expansion : les objets comobiles sont immobiles par rapport a l’espace et la lumiere va localement a c par rapport a ces objets donc la lumiere va toujours a c par rapport a l’espace

Hé bien non, c'est faux. La théorie ne dit pas qu'ils sont immobiles par rapport à l'espace (je ne sais pas où tu as vu ça, en tout cas je n'ai vu une affirmation pareille dans aucun des bouquins de RG que je possède).
Ils sont immobiles dans le référentiel attaché au gaz primordial supposé homogène et isotrope. Le choix de ce référentiel est simplement une facilité dans un univers obéissant au principe cosmologique, mais ça n'en fait pas un référentiel absolu dans lequel l'espace serait "immobile".

Plus généralement, "en mouvement ou immobile par rapport à l'espace" est une hérésie dans les théories invariantes par difféomorphismes comme c'est le cas de la relativité générale.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Diff%C3%A9omorphisme
ou mieux : http://www.cpt.univ-mrs.fr/~rovelli/book.pdf
Le livre de Rovelli, où il explique bien cette invariance avec des raisonnements historiques vraiment parlant (celui de Newton sur le pot en rotation, le cas où Einstein avait cru pendant un moment que cette invariance ne s'appliquait pas, lors de l'élaboration de la RG).

Ou comme le dit Kip Thorn dans Gravitation : l'espace(-temps) est défini par ce qui s'y passe, par son contenu, et donc parler de vitesse par rapport à l'espace n'a pas de sens si ce n'est pour dire "par rapport aux autres objets".

[Gilgamesh]

Frequence tendant vers zero plutot ?

Oui.

Et pourquoi tenir compte de la gravité dans un espace homogene ?

Parce que le potentiel de gravité d'un espace homogène n'est pas nul. C'est déjà vrai chez Newton. Contrairement à ce qu'en pensait Newton lui même...
C'est bien expliqué par Guth dans son cours, à partir d'ici:

5. Cosmological Redshift and the Dynamics of Homogeneous Expansion, Part I

Et ça se poursuit ici :
6. The Dynamics of Homogeneous Expansion, Part II

Oui, c'est en anglais, mais en mettant des sous-titre ça devrait le faire.

Et quand bien meme, un photon ne perd pas d’energie en remontant un puits gravitationnel, c’est une grave erreur d’interprétation de l’effet Einstein (nous en avions longement parlé avec Amanuensis).

Mmmh... Je vois pas troip la subtilité. Je mesure le photon à une fréquence plus basse et c'est tout ce qui importe dans le débat.

Je veux bien essayer de comprendre votre version mais elle est trufée d’incohérence (voir ma derniere question illustrée, basée sur tes affirmations, a laquelle tu n’as jamais su/pu repondre).

Je n'ai pas trop le goût de répondre à des questions posées sur ce ton.

Ici la seule «gravité» qui pourrait exister est la difference de densité dans le temps (et non dans l’espace comme la gravité d’un objet). Le puits ne serait alors pas reparti dans l’espace mais dans le temps, est ce de cela dont tu parles ? Le temps qui passe et dedensifie l’espace est comparable a l’eloignement d’une masse ?

La gravité c'est celle qui résulte du fait que l'espace a une densité non nulle partout.

Ce n’est pourtant pas l’explication que j´ai recue jusqu’ici : l’espace grandit en emportant tout avec lui (photons et matiere) et un photon recu a un moment different de son emission sera redshfité car sa longueur d’onde s’est allongée avec l’espace pendant le temps de parcours. Soit on admet que cet effet est une supposition indemontrable mais la prend quand meme comme une necessité de la theorie, soit (et j’ai de plus en plus peur) on considere qu’il arrive la meme chose a un photon s’eloignant d’une masse, fait totalement erroné puisque les shifts gravitationnels sont purement liés aux trajectoires 4D des observateurs. Les observateurs comobiles ayant tous des trajectoires paralleles dans l´espace temps (si on ecarte le facteur a) et donc l’explication ne saurait etre la meme pour ces deux cas de figure.

Encore une fois, pour pouvoir critiquer une theorie il faut l’avoir comprise et l’abscence de reponse a ma derniere question (http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post6051609) où les points sont mis sur les i, ne me permet pas d’avancer sereinnement.

Nan mais Mailou, arrête complètement cette attitude de reviewer tu es ridicule.

[tierri]

Hé bien non, c'est faux. La théorie ne dit pas qu'ils sont immobiles par rapport à l'espace.

Et bien elle devrait, le bon sens, lui, le dit.
Il est là le problème de la physique d'aujourd'hui, toutes les difficultés de compréhension que nous connaissons, comme le problème de la matière noire ou celui de l'énergie sombre, viennent de là.

[Gilgamesh]

Et bien elle devrait, le bon sens, lui, le dit.
Il est là le problème de la physique d'aujourd'hui, toutes les difficultés de compréhension que nous connaissons, comme le problème de la matière noire ou celui de l'énergie sombre, viennent de là.

Le "bon sens" ne dit permet pas de choisir quand au caractère absolu (~ newtonien) ou relatif (~ leibnizien) de l'espace.

[Deedee81]

Salut,

J'en rajoute une couche.

le bon sens

Le "bon sens" ne dicte pas la physique. Le "bon sens" c'est la logique, et il existe une infinité de logiques possibles.
Ce qui dicte la physique c'est l'expérience et sa traduction dans un formalisme rigoureux.
Pire que ça, le principe de relativité découle justement du bon sens (j'en parle en longueur ici http://fr.scribd.com/doc/166636239/C...restreinte-pdf ), c'est plus un principe logique que physique en réalité (voir le lien).
Et ce principe de relativité déjà suffit à en déduire que "par rapport à l'espace" n'a pas de sens.

Voilà pour ton "bon sens" qui fonctionne très mal. De toute évidence.

toutes les difficultés de compréhension que nous connaissons

TES difficultés de compréhension. Pourquoi généralises-tu aux autres tes propres limites ?
Les physiciens n'ont aucune difficulté de compréhension.
Mais bien entendu, n'ayant pas la science infuse, la recherche tant expérimentale que théorique continue.

[Mailou75]

Salut,

Hé bien non, c'est faux. La théorie ne dit pas qu'ils sont immobiles par rapport à l'espace (...)

Vous voulez me rendre chèvre ?

Ou comme le dit Kip Thorn dans Gravitation : l'espace(-temps) est défini par ce qui s'y passe, par son contenu, et donc parler de vitesse par rapport à l'espace n'a pas de sens si ce n'est pour dire "par rapport aux autres objets".

La dessus je suis d'accord, étonnement... mais dans la théorie de l'expansion, le vide a des capacités supplémentaires, il fait reculer les photons-saumon de Gilga () : un photon émis à 42 millions d'Al (CMB) va reculer par rapport à un observateur comobile avant de revenir pour être vu et ça, ça n'a rien à voir avec le mouvement des objets qui s'éloignent. Dans un vide "normal" avec plein d'objets en mouvement dedans, le photon aurait mis 42 millions d'années à arriver, un poil plus avec l'effet Saphiro...

Parce que le potentiel de gravité d'un espace homogène n'est pas nul. C'est déjà vrai chez Newton. Contrairement à ce qu'en pensait Newton lui même...
C'est bien expliqué par Guth dans son cours, à partir d'ici:
(...)
Oui, c'est en anglais, mais en mettant des sous-titre ça devrait le faire.

Pas trouvé les sous titres, rien compris... mais suffisamment pour reconnaître ce qu'essaye(ais) de m'expliquer Yves95210 sur le fil en question. Apparement vous êtes d'accord donc je veux bien essayer de comprendre mais pour l'instant je ne vois pas pourquoi un changement de repère pourrait insuffler une accélération propre

Mmmh... Je vois pas trop la subtilité. Je mesure le photon à une fréquence plus basse et c'est tout ce qui importe dans le débat.

Ben non justement c'est tout le débat. Pour moi il y a trois types de red/blueshift : effet Doppler, effet Einstein et Redshift cosmologique. Les deux premiers traitent de trajectoires d'observateurs dans l'espace-temps et le troisième d'un allongement de la longueur d'onde des photons avec l'espace. Dois-je bien en compter trois ? (j'ai l'impression que tu t'arrêtes à 2)

Je n'ai pas trop le goût de répondre à des questions posées sur ce ton.

Pardon c'est que j'aimerais bien comprendre... il faudrait que tu valides (ou pas) le graph link précédemment, il est directement lié à ta réponse sur la Da du CMB à 42 millions d'Al. Besoin d'un aiguillage stp, après je file droit

Nan mais Mailou, arrête complètement cette attitude de reviewer tu es ridicule.

Mais je review rien du tout ! J'essaye de comprendre et j'y aurais passé du temps mais ce n'est toujours pas clair apparemment, alors que je pensais avoir avancé, snif.

Merci

Mailou

[Deedee81]

Salut,

La dessus je suis d'accord, étonnement... mais dans la théorie de l'expansion, le vide a des capacités supplémentaires, il fait reculer les photons-saumon de Gilga ()

Pas compris. Tu parles de l'accélération de l'expansion ?
Si oui, je ne m'avancerai pas, on ne sait pas trop ce que ça implique (moi encore moins ).
Si non, je ne comprend pas, l'expansion (avec ou sans lumière, photons, saumons ou thons en boite (*)) est juste une solution particulière des équations d'Einstein et le vide n'y a rien de spécial (en particulier il reste invariant par transformation de Lorentz).

(*) avec des champignons. Miam. J'en ai mangé samedi

[Mailou75]

Pas compris. Tu parles de l'accélération de l'expansion ?

Non, l’accélération est un détail. J’essaye de clarifier le mystère des balles lancées a echelles cosmologique qui ralentissent.

Je tente des explications

La premiere consiste a parler d’espace grandissant. La balle ne perd pas sa vitesse initiale dans le vide qui est de 2m/s par exemple mais, qu’elle voyage ou qu’elle tourne en rond, au bout d’un moment l’espace aura grandit, les unités d’espace plus precisement. Ainsi quand l’espace a doublé et que ses 2 metres en sont devenus 4, physiquement car l’expansion de la metrique crée de l’espace, alors elle ne parcours plus que la moitié de deux anciennes unités d’espace : à 2m/s il lui faut 2s pour parcourir 4m donc, du point de vue d’une mesure relative entre objets, elle ne va plus qu’à 1m/s. Dans cette version la longeur d’onde d´un photon aura doublé dans le meme temps par «etirement».

La deuxieme s’interesse au photon. Selon Gilga l’origine du phénomène de redshift cosmologique est physiquement analogue à l’effet Einstein. On peut alors considérer que notre intervalle de 2m reste constant et que les objets affichent un redshit en restant sur place, du fait d’un temps «ralenti» en fonction de leur position constante à l’observateur (analogue a Schwarzschild). En realité ici il faut entendre distance comme age.lumiere car le phenomène fonctionne tres bien sur place. Un photon qui tournerait en rond autour de nous serait redshité par le temps.

On peut d’ailleurs se demander si il y a concretement eloignement ? Nos mesures sur une courte duree ne sauraient trancher. L’interprétation du redshitf comme un eloignement (mouvement relatif sans etre un Doppler) est peut etre fausse. Si la distance est du temps alors nous sommes a intervalle constant d’un objet mais du temps (.lumiere) nous sépare de lui et comme le temps propre ralentit sur place cet intervalle fixe semble plus long a parcourir. La distance d’emission vaudrait la distance comobile, on doit pouvoir trouver un repère dans lequel les trajectoires des objets comobiles sont des parallèles...

Dans cette version, la trajectoire de la balle en diagonale (angle donné par la vitesse initiale) traverserait es objets comobiles ayant un temps propre de plus en plus ralenti a chaque intervalle. Ainsi l’observateur comobile du debut peut affirmer que la balle parcours 2m en plus de 1s, mais en 2s et que sa vitesse est de 1m/s. Ca marche aussi si le photon tourne en rond.

Que faut il retenir dans tout ça svp?

Merci

Mailou

[Mailou75]

En realité ici il faut entendre distance comme age.lumiere car le phénomène fonctionne très bien sur place

Non, redshift constant plutot ? Soit un decalage de l’écoulement du temps entre eux régulier.

[Mailou75]

Re,

Bon ben en absence de reponse je vais faire la conclusion tout seul...

Les deux precedentes interpretations montrent qu’on peut faire varier le temps ou l’espace pour aboutir a un meme resultat relatif (pas relativiste hein) : nos balles vont «ralentir» soit en parcourant autant d’espace en plus de temps soit en parcourant moins d’espace en autant de temps.

Rien n’indique qu’une solution soit meilleure que l’autre mais il semble que la communauté scientifique ait fait un choix pour nous : comme il est bien connu que le temps de nos montres est invariant et qu’il est plus aisé de decrire des phenomenes spatiaux en un temps unique on a choisi que c’est l´espace qui va varier.

Donc c’est une descrition «newtonniene» qui va expliquer le phenomene. Et donc ca n’a rien a voir avec l’effet Einstein ou autre considération relativiste. La RG nous dit apparemment que l’espace doit grandir, pour le reste des calculs on peut se passer de relativité.

Merci quand meme

[Gilgamesh]

Non, l’accélération est un détail. J’essaye de clarifier le mystère des balles lancées a echelles cosmologique qui ralentissent.

Je tente des explications

La premiere consiste a parler d’espace grandissant. La balle ne perd pas sa vitesse initiale dans le vide qui est de 2m/s par exemple mais, qu’elle voyage ou qu’elle tourne en rond, au bout d’un moment l’espace aura grandit, les unités d’espace plus precisement. Ainsi quand l’espace a doublé et que ses 2 metres en sont devenus 4, physiquement car l’expansion de la metrique crée de l’espace, alors elle ne parcours plus que la moitié de deux anciennes unités d’espace : à 2m/s il lui faut 2s pour parcourir 4m donc, du point de vue d’une mesure relative entre objets, elle ne va plus qu’à 1m/s. Dans cette version la longeur d’onde d´un photon aura doublé dans le meme temps par «etirement».

La deuxieme s’interesse au photon. Selon Gilga l’origine du phénomène de redshift cosmologique est physiquement analogue à l’effet Einstein. On peut alors considérer que notre intervalle de 2m reste constant et que les objets affichent un redshit en restant sur place, du fait d’un temps «ralenti» en fonction de leur position constante à l’observateur (analogue a Schwarzschild). En realité ici il faut entendre distance comme age.lumiere car le phenomène fonctionne tres bien sur place. Un photon qui tournerait en rond autour de nous serait redshité par le temps.

On peut d’ailleurs se demander si il y a concretement eloignement ? Nos mesures sur une courte duree ne sauraient trancher. L’interprétation du redshitf comme un eloignement (mouvement relatif sans etre un Doppler) est peut etre fausse. Si la distance est du temps alors nous sommes a intervalle constant d’un objet mais du temps (.lumiere) nous sépare de lui et comme le temps propre ralentit sur place cet intervalle fixe semble plus long a parcourir. La distance d’emission vaudrait la distance comobile, on doit pouvoir trouver un repère dans lequel les trajectoires des objets comobiles sont des parallèles...

Dans cette version, la trajectoire de la balle en diagonale (angle donné par la vitesse initiale) traverserait es objets comobiles ayant un temps propre de plus en plus ralenti a chaque intervalle. Ainsi l’observateur comobile du debut peut affirmer que la balle parcours 2m en plus de 1s, mais en 2s et que sa vitesse est de 1m/s. Ca marche aussi si le photon tourne en rond.

Que faut il retenir dans tout ça svp?

Merci

Mailou

Je dirais la première piste. On considère la coordonnée X d'un objet, c'est à dire le nombre de graduation séparant la source de l'origine (où se trouve l'observateur). La variation de X pour un front de lumière se déplaçant à c est : dX/dt = c/a(t) où a est le facteur d'échelle, mesuré en mètre/graduation. Le fait que a(t) est croissant implique que la progression du front d'onde en coordonnée comobile (en nombre de graduation par seconde) décroit avec le temps et c'est la cause directe du redshift.

Concernant ce qui se passerait pour un photon qui ferait du surplace, je pense que ça se réfléchit différemment. On peut imaginer par exemple un photon qui rebondit indéfiniment sur deux miroirs face à face. Si les deux miroirs ne sont pas entrainés par l'expansion (si suffisamment proche et lié par la gravité), alors il n'y a aucune raison que le photon subisse un redshift. L'idée que le temps local ralentisse n'a aucun sens physique

[Juzo]

Bonjour,

Je tiens d'abord à remercier les intervenants pour cette discussion passionnante, même si j'ai dû en saisir vraiment 20% Je ne peux pas résister à poser quelques questions de novice ..

Pourquoi continue-t-on à appeler "vide" ce qui visiblement ne l'est pas ? (je pense au champs de Higgs).
Et comment explique-t-on l'homogénéité et l'isotropie du champs de Higgs ?

La théorie sur l'invariance d'échelle du vide, du fait qu'elle supprime des "aberrations" (théoriques ou observationnelles) que sont la matière noire et l'énergie sombre, n'est-elle pas d'emblée extrêmement crédible, si elle ne présente pas de défaut flagrant ?

Les photons perdent de l'énergie à cause du Redshift, mais "l'intégrale" de leur énergie sur le chemin parcouru reste bien la même ? Ce n'est pas cela qui est à prendre en compte ?

Merci

[Deedee81]

Salut,

Pourquoi continue-t-on à appeler "vide" ce qui visiblement ne l'est pas ? (je pense au champs de Higgs).

L'habitude et le fait que "vide" a des significations différentes suivant les spécialités (le vide d'un technicien de laboratoire n'est pas le vide d'un théoricien des la théorie quantique des champs).
C'est une difficulté purement littéraire, parfois parce qu'il est impossible de changer l'usage d'un terme sans devoir réécrire des milliers de livre.
Sais-tu que le Soleil est un bon corps noir ? On devrait plutôt les appeler des "corps absorbant (les ondes EM)".

Et comment explique-t-on l'homogénéité et l'isotropie du champs de Higgs ?

C'est une conséquence de la relativité en fait. L'état de base d'un champ en théorie quantique des champs est invariant de Lorentz, donc invariant par translation et rotation, donc homogène et isotrope.

La théorie sur l'invariance d'échelle du vide, du fait qu'elle supprime des "aberrations" (théoriques ou observationnelles) que sont la matière noire et l'énergie sombre, n'est-elle pas d'emblée extrêmement crédible, si elle ne présente pas de défaut flagrant ?

Je ne l'ai pas creusé mais elle me semble crédible (comme bien d'autres).

Les photons perdent de l'énergie à cause du Redshift, mais "l'intégrale" de leur énergie sur le chemin parcouru reste bien la même ? Ce n'est pas cela qui est à prendre en compte ?

Je ne sais pas ce que signifie "l'intégrale de l'énergie sur un chemin", même avec tes guillemets.

[Mailou75]

Salut et merci,

Je dirais la première piste. On considère la coordonnée X d'un objet, c'est à dire le nombre de graduation séparant la source de l'origine (où se trouve l'observateur). La variation de X pour un front de lumière se déplaçant à c est : dX/dt = c/a(t) où a est le facteur d'échelle, mesuré en mètre/graduation. Le fait que a(t) est croissant implique que la progression du front d'onde en coordonnée comobile (en nombre de graduation par seconde) décroit avec le temps et c'est la cause directe du redshift.

D’accord, c’est votre version de la balle qui ralentit, je la comprend mieux comme ca. J’imagine que le calcul avec les energies doit dire a peu pres la meme chose. Pour ma part je reflechissait «par rapport a l’espace», cette vitesse là restera constante, la graduation grandira homothétiquement.
Et il va falloir que je m’explique comment un objet en approche va ralentir et un objet s’éloigant accelerer puisqu’a priori sa vitesse va s’aditionner a celle de l´expansion

Concernant ce qui se passerait pour un photon qui ferait du surplace, je pense que ça se réfléchit différemment. On peut imaginer par exemple un photon qui rebondit indéfiniment sur deux miroirs face à face. Si les deux miroirs ne sont pas entrainés par l'expansion (si suffisamment proche et lié par la gravité), alors il n'y a aucune raison que le photon subisse un redshift.

Je ne suis pas d’accord là dessus, ce qui importe c’est la durée entre l’emission et la reception, ca fixe l’expansion subie. Que le photon aille en ligne droite, en cercle ou n’importe (miroirs) il aura le même redshift. Rapelle toi ton histoire de cage et de flux d’eau vers l’exterieur (la cage c’est la gravité et l’eau l’expansion) et bien le photon est lié à l’eau, pas à la cage. Je pense que cette image etait plus juste que de dire que l´espace entre deux plaques n’ayant jamais subit d’expansion n’a pas grandit. C’est donner encore plus de «materialité au vide»...

L'idée que le temps local ralentisse n'a aucun sens physique

Einstein ça te dis quelque chose ? Comme je l’ai expliqué plus haut, mathematiquement les deux versions se valent, nous memes avons choisi que le metre serait constant par facilité. Ca ne me fait pas plus peur que ça de faire varier le temps mais pas l’espace, juste un changement des coordonnées un peu conton (pas encore tâté). Ca peut donner une autre vision des choses

Merci

Mailou

[JPL]

Einstein ça te dis quelque chose ?

Arrogant et en plus ridicule vu à qui tu réponds.

Comme je l’ai expliqué plus haut, mathematiquement les deux versions se valent, nous memes avons choisi que le metre serait constant par facilité.

Tu te trompes complètement : c’est la seconde qu’on a choisie constante et le mètre n’est constant que de façon subsidiaire puisqu’il repose sur une fréquence lumineuse.

[Gilgamesh]

D’accord, c’est votre version de la balle qui ralentit, je la comprend mieux comme ca. J’imagine que le calcul avec les energies doit dire a peu pres la meme chose. Pour ma part je reflechissait «par rapport a l’espace», cette vitesse là restera constante, la graduation grandira homothétiquement.
Et il va falloir que je m’explique comment un objet en approche va ralentir et un objet s’éloigant accelerer puisqu’a priori sa vitesse va s’aditionner a celle de l´expansion

La graduation c'est a(t) donc une fonction croissante du temps, tout est là. Toute la complexité du phénomène est dans la croissance de a(t), mais si on en reste à a(t) le redshift s'explique juste avec dX/dt = c/a(t).

Je ne suis pas d’accord là dessus, ce qui importe c’est la durée entre l’emission et la reception, ca fixe l’expansion subie. Que le photon aille en ligne droite, en cercle ou n’importe (miroirs) il aura le même redshift. Rapelle toi ton histoire de cage et de flux d’eau vers l’exterieur (la cage c’est la gravité et l’eau l’expansion) et bien le photon est lié à l’eau, pas à la cage. Je pense que cette image etait plus juste que de dire que l´espace entre deux plaques n’ayant jamais subit d’expansion n’a pas grandit. C’est donner encore plus de «materialité au vide»...

C'est une question que je me suis posé il y a longtemps, et au départ je pensais de même. Mais aujourd'hui j'en conclue fermement à l'inverse. Il n'y a pas d'expansion locale. Ou plus exactement, si elle existe, ça ne produit pas d'effet, dès lors que les distances physiques ne varient pas.

Pour aller plus loin, imaginons que les deux miroirs soient très éloignés, et donc entraînés loin l'un de l'autre par le flux de Hubble. Dans notre expérience de pensée, ce qui compte c'est que la distance physique (celle qu'on mesure en mètre, et non en graduation) ne change pas entre les deux miroirs. La seule solution pour cela est de motoriser un des deux miroirs afin de l'accélérer constamment pour qu'il conserve la distance avec le miroir en vis-à-vis. Le photon arrivant sur ce deuxième miroir sera redshifté durant son trajet. Mais en frappant un miroir accéléré, il recevra de l'énergie et sera blushifté. De sorte que le photon en moyenne gardera la même énergie.

Concernant le temps local il faut juste se référer à l'expression de la métrique de FRLW (simplifié) :

ds² = (c dt)² - a(t)² dr²

Devant le terme temporel il n'y a pas de facteur d'échelle. La distance temporelle entre deux événements (deux rebonds consécutifs sur un miroir) ne change pas avec le temps.

[Mailou75]

Salut et merci,

Arrogant et en plus ridicule vu à qui tu réponds.

C'est du second degré, je ne pense pas l'avoir froissé, il connaît ma nature taquine

Tu te trompes complètement : c’est la seconde qu’on a choisie constante et le mètre n’est constant que de façon subsidiaire puisqu’il repose sur une fréquence lumineuse.

Oui, si tu veux, une seconde constante et un mètre défini par rapport à cette seconde. Mais on choisit que c'est l'espace qui grandit (l'accroissement des graduations augmente la mesure en mètre) et non pas la graduation qui est constante et le mètre qui rétrécit. C'est juste une question d'unité. Même si on "sait" que le temps propre passe toujours à la même vitesse il est impossible de le démontrer, le temps cosmique régulier est donc un choix "intuitif". Non ?

....

La graduation c'est a(t) donc une fonction croissante du temps, tout est là. Toute la complexité du phénomène est dans la croissance de a(t), mais si on en reste à a(t) le redshift s'explique juste avec dX/dt = c/a(t).

Il faudrait que j'essaye de représenter ces balles en mouvement, c'est encore obscur...

C'est une question que je me suis posé il y a longtemps, et au départ je pensais de même. Mais aujourd'hui j'en conclue fermement à l'inverse. Il n'y a pas d'expansion locale. Ou plus exactement, si elle existe, ça ne produit pas d'effet, dès lors que les distances physiques ne varient pas.

Pour aller plus loin, imaginons que les deux miroirs soient très éloignés, et donc entraînés loin l'un de l'autre par le flux de Hubble. Dans notre expérience de pensée, ce qui compte c'est que la distance physique (celle qu'on mesure en mètre, et non en graduation) ne change pas entre les deux miroirs. La seule solution pour cela est de motoriser un des deux miroirs afin de l'accélérer constamment pour qu'il conserve la distance avec le miroir en vis-à-vis. Le photon arrivant sur ce deuxième miroir sera redshifté durant son trajet. Mais en frappant un miroir accéléré, il recevra de l'énergie et sera blushifté. De sorte que le photon en moyenne gardera la même énergie.

Ca se défend... c'est surtout la vitesse du mirroir par rapport à l'espace (-v=Hd) qui va compter, mais il y a bien accélération au cours du temps. Et puis ça demande d'admettre qu'un photon puisse être redshifté dans l'absolu indépendamment d'un référentiel (le référentiel comobile faisant partie de l'équation). Je vais essayer de dépatouiller tout ça et je reviens vers vous

Merci

Mailou

[Gilgamesh]

Ca se défend... c'est surtout la vitesse du mirroir par rapport à l'espace (-v=Hd) qui va compter, mais il y a bien accélération au cours du temps. Et puis ça demande d'admettre qu'un photon puisse être redshifté dans l'absolu indépendamment d'un référentiel (le référentiel comobile faisant partie de l'équation). Je vais essayer de dépatouiller tout ça et je reviens vers vous

Il n'y a pas à admettre de redshift absolu. C'est forcément par rapport à un référentiel. Soit le référentiel comobile, soit celui du miroir accéléré.

[Mailou75]

Salut et merci,

Il n'y a pas à admettre de redshift absolu. C'est forcément par rapport à un référentiel. Soit le référentiel comobile, soit celui du miroir accéléré.

Dans le cas general on considerera le referentiel comobile. C’est une enorme supposition que de considerer que tous les observateurs comobiles sont «paralleles» (leurs lignes d’univers sont toutes perpendiculaires à un plan euclidien de projection unique). Et puisque ces observateurs sont preferentiels je trouve qu’on peut parler de redshift «absolu» pour un photon. Tout changement de referentiel (celui du miroir) definira un nouveau redshift, mais la vitesse du referentiel sera la vitesse par rapport à LA reference : le referentiel comobile «absolu». Et la direction de la vitesse va changer quelque chose, le miroir va recevoir devant et derriere lui des photons de reshift differents. Pourquoi ?

Merci

Mailou

[Gilgamesh]

Dans le cas general on considerera le referentiel comobile. C’est une enorme supposition que de considerer que tous les observateurs comobiles sont «paralleles» (leurs lignes d’univers sont toutes perpendiculaires à un plan euclidien de projection unique).

Je ne comprend pas ton propos.

Et puisque ces observateurs sont preferentiels je trouve qu’on peut parler de redshift «absolu» pour un photon.

Autant l'éviter, puisque c'est faux, et qu'apparemment ça t'embrouille la tête. Utilise le terme de référentiel privilégié.

Tout changement de referentiel (celui du miroir) definira un nouveau redshift, mais la vitesse du referentiel sera la vitesse par rapport à LA reference : le referentiel comobile «absolu». Et la direction de la vitesse va changer quelque chose, le miroir va recevoir devant et derriere lui des photons de reshift differents. Pourquoi ?

Pourquoi quoi ? Qu'est ce que tu ne comprend pas dans la notion de mouvement relatif ? Dire que la vitesse référentiel "sera la vitesse par rapport à LA reference " n'a aucun sens. La vitesse est tout aussi bien déterminée si je la mesure en montant sur un manège. C'est juste plus compliqué. Mais physiquement aucune des milliers de façon que j'ai de mesurer la vitesse, à pieds, à cheval ou en voiture, n'existe plus qu'une autre. Il n'y a pas de dignitité ontologique spécifique attaché à la mesure de vitesse réaliséepar des observateur comobile. Et donc pas de redshift absolu. Maintenant on est d'accord que dans tous les problèmes, en pratique, on utilisera le référentiel comobile.

[Mailou75]

Salut,

Je ne comprend pas ton propos.

Je vais essayer d’etre plus clair.

On se place d’abord dans le cas où il n’y a pas de miroir. Dans ce cas, un observateur comobile A (immobile dans l’espace) va percevoir des photons venant de sa droite et de sa gauche avec un redhshift identique (si ils sont partis depuis un temps identique et ont subi l’expansion).

On se place maintenant dans le cas du miroir B. Celui ci a subi une accéleration au cours du temps de maniere à garder une distance constante avec A. Sa vitesse instantanée par rapport à A est donc 0 et sa vitesse par rapport a l’espace euclidien de A est v=Hd (si d est la distance entre A et B en mètres a cet instant).

On se place maintenant dans le referentiel d’un observateur C qui se trouve à l’instant de notre mesure à la position de B et qui est comobile. Celui ci se trouve dans le meme cas de figure que A, les photons de droite et de gauche ont un redshift identique.

La difference entre B et C au meme evenement est que B va voir les photons venant de A avec un redshift nul et les photons venant de la direction opposée avec un redshift «au carré». Et je suis d’accord pour dire que la mesure de vitesse peut etre faite par n’importe qui mais ce qui compte vraiment, dans ce que tu décris, pour trouver de redshift perçu est bien la vitesse/energie par rapport à A qui est la meme que par rapport à C. Ce qui fait de A ou C ou n’importe que observateur comobile un referentiel absolu.

A moins que le sujet ne soit justement la perte de vitesse/energie entre A et C et que la mesure de vitesse de B par rapport à A ne soit pas la même que la mesure de vitesse par rapport à C. La question devient donc qu’est ce que le referentiel comobile si ce n’est le choix d’un referentiel particulier valant tous les autres mais qui ne forme pas avec ces autres un referentiel unique ?

Un autre problème majeur est que si on applique la formule v=Hd avec un d en valeur comobile (a priori c’est de cette distance dont on parle ici) alors il se peut que v depasse c (3,3c au max) et que dans ce cas on ne sait plus appliquer un Doppler (vitesse particuliere) car z+1 vaut dejà l’infini à c. On aura donc le droit d’ecrire que la vitesse de B par rapport à A est nulle, car B va a Hd par rapport à C et que C va à Hd par rapport à A, addition nulle... MAIS on ne pourra pas dire que le photon est redshifté (dans le referentiel comobile) et que la vitesse du miroir dans ce referentiel engendre un Doppler de valeur «inverse» tel que Reshift = z+1_cosmo * 1/z+1_doppler=1. Donc je ne suis pas trop d’accord avec ta description (edit : ni avec la premiere d’ailleurs)

Pas sur que ce soit plus clair, un bon dessin vaudrait mieux...

Mailou