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La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

  1. ScanxTaz

    Date d'inscription
    novembre 2017
    Âge
    40
    Messages
    1

    La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Salut !

    Dites, j'ai une question un peu idiote peut être, mais je me la pose depuis un moment maintenant...
    Elle m'est venue après que ma fille m'ait demandé si le soleil avait une ombre... Alors, comment j'en suis arrivé à cette question, là.... Je ne sais plus

    La question est : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    J'y pense pour deux raisons principales :

    1. Un moment après le big-bang, pour une raison que l'on ne s'explique pas (sauf si je me trompe et corrigez moi donc ), l'expansion s'est arrêtée pendant un moment avant de reprendre subitement. Cette "arrêt" explique la distribution de matière dans l'espace. On sait aussi que l'espace a été plongé dans le noir après le big bang, pendant plusieurs milliers d'année, avant que la première réaction nucléaire réemette de la lumière en créant des étoiles...

    2. L'expansion accélère encore et toujours...Si la lumière occupait de l'espace, que les photons prenait une place, même minuscule, à chaque fois qu'il y aurait un photon d'émis ? On pourrait comparet cela à un ballon de baudruche qui augmenterait en le remplissant d'eau, l'espace grandirait, et ceci, partout où est émis de la lumière... Donc, l'expansion serait homogène, et partout pareil, expliquant qu'il n'y a pas de centre à l'expansion...

    On dit que l'espace est "plein de lumières", mais aussi que l'espace est "plein de matière noire"... Et si c'était la même chose finalement ?

    Bon, c'est peut être une question débile, mais j'avoue que j'aimerai en parler avec vous

    Je suis un néophyte dans ce sujet, mais je trouvais l'idée intéressante ... Pas vous ?

    -----

     


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  2. Gilgamesh

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    Tyumen
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    47
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    13 135

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Bonjour et bienvenu sur le forum,


    Je signale en vert, à titre préliminaire, que les forums de Futura ne sont pas destiné à l'exposition de théories personnelles. Donc j'y répond pour cette fois, mais prenez le en compte à l'avenir.


    Citation Envoyé par ScanxTaz Voir le message

    1. Un moment après le big-bang, pour une raison que l'on ne s'explique pas (sauf si je me trompe et corrigez moi donc ), l'expansion s'est arrêtée pendant un moment avant de reprendre subitement. Cette "arrêt" explique la distribution de matière dans l'espace.
    Mmmmh, non, pas du tout. Où est ce que vous avez pu lire ça ?

    On sait aussi que l'espace a été plongé dans le noir après le big bang, pendant plusieurs milliers d'année, avant que la première réaction nucléaire réemette de la lumière en créant des étoiles...
    Non, durant l'âge sombre, l'univers reste baigné de photons, mais ceux-ci ont de moins en moins d'énergie.

    2. L'expansion accélère encore et toujours...Si la lumière occupait de l'espace, que les photons prenait une place, même minuscule, à chaque fois qu'il y aurait un photon d'émis ? On pourrait comparet cela à un ballon de baudruche qui augmenterait en le remplissant d'eau, l'espace grandirait, et ceci, partout où est émis de la lumière... Donc, l'expansion serait homogène, et partout pareil, expliquant qu'il n'y a pas de centre à l'expansion...
    Oubliez complètement cette idée. Cela signifierait incidemment que quand on introduit un objet dans une pièce vide, les parois reçoivent une poussée. On n'observe bien sûr rien de tel. Fondamentalement, la dichotomie entre "plein" et "vide" n'a plus aucune pertinence aujourd'hui. L'espace n'est pas une substance qu'on peut repousser comme un fluide. En outre, on assigne une taille nulle aux particules élémentaires, dont le photons, et la façon dont elles occupent l'espace se représente sous la forme d'un champs. Enfin, le nombre de photon dans l'univers a très peu varié depuis le moment du découplage, càd à l'émission du rayonnement de fond cosmologique, 380 000 ans après le début de l'expansion. Moins de un millième des photons proviennent des étoiles. Pendant ce temps, l'univers a cru en volume d'un facteur supérieur à un milliard...
    Dernière modification par Gilgamesh ; 27/11/2017 à 21h13.
    Parcours Etranges
     

  3. Zefram Cochrane

    Date d'inscription
    janvier 2011
    Messages
    4 301

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par ScanxTaz Voir le message
    Salut !



    La question est : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?
    Bonjour, je vais répondre seulement à cette question. A mon humble avis, en tant que particule élémentaire un photon n'a pas de volume; sous réserve que l'électron qui est une particule élémentaire lui aussi n'en aie pas un non plus.

    (ce dont je suis sûr est que le photon n'a pas d'énergie propre, il ne perd pas d'énergie du fait de l'expansion, ).
    On the influence of gravitation on the propagation of light.
     

  4. phys4

    Date d'inscription
    mars 2009
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    Ile de France
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    74
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    7 708

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    Bonjour, je vais répondre seulement à cette question. A mon humble avis, en tant que particule élémentaire un photon n'a pas de volume; sous réserve que l'électron qui est une particule élémentaire lui aussi n'en aie pas un non plus.
    Bonjour,
    Si nous considérons un gaz de photons dans une boite à une fréquence donnée, donc énergie connue. Si nous agrandissons cette boite en écartant les parois, les photons vont céder de l'énergie aux parois qui s'éloignent et leur fréquence diminuera.
    Ils exercent une pression et peuvent échanger de l'énergie avec la boite.
    Si la boite est l'univers cela fonctionne aussi : les photons originaux ont perdu une facteur 1000 en température et en énergie.
    Pour des électrons, il en est presque de même, sauf qu'il s'agit de fermions, et si l'on réduit la boite il y aura une limite à cause du principe d'indétermination et de Pauli : plus ils seront tassés plus ils auront d'énergie, et le volume occupé sera proportionnel au nombre d'électrons: c'est comme si l'on pouvait leur affecter un volume minimum.
    Pour les photons, le nombre ne compte pas, car ils peuvent occuper le même état, nous ne pouvons pas leur affecter un volume.
    Comprendre c'est être capable de faire.
     

  5. stefjm

    Date d'inscription
    avril 2008
    Localisation
    Zut! C'est pas homogène! Ben t'as qu'à mélanger...
    Messages
    13 480

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    (ce dont je suis sûr est que le photon n'a pas d'énergie propre, il ne perd pas d'énergie du fait de l'expansion, ).
    C'est quoi l'énergie combinée à l'expansion?
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
     


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  6. Gilgamesh

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    Tyumen
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    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    (ce dont je suis sûr est que le photon n'a pas d'énergie propre, il ne perd pas d'énergie du fait de l'expansion, ).
    Ben doublement si...

    L'énergie propre d'un photon c'est E=pc. Et ce terme est vulnérable à l'expansion, comme mentionné par phys4.
    Parcours Etranges
     

  7. Zefram Cochrane

    Date d'inscription
    janvier 2011
    Messages
    4 301

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Salut Phys
    Citation Envoyé par phys4 Voir le message

    Pour des électrons, il en est presque de même, sauf qu'il s'agit de fermions, et si l'on réduit la boite il y aura une limite à cause du principe d'indétermination et de Pauli : plus ils seront tassés plus ils auront d'énergie, et le volume occupé sera proportionnel au nombre d'électrons: c'est comme si l'on pouvait leur affecter un volume minimum.
    Pour les photons, le nombre ne compte pas, car ils peuvent occuper le même état, nous ne pouvons pas leur affecter un volume.
    merci pour cette précision

    Bonjour Gilgamesh
    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    Bonjour,
    Si nous considérons un gaz de photons dans une boite à une fréquence donnée, donc énergie connue. Si nous agrandissons cette boite en écartant les parois, les photons vont céder de l'énergie aux parois qui s'éloignent et leur fréquence diminuera.
    Ils exercent une pression et peuvent échanger de l'énergie avec la boite.
    Si la boite est l'univers cela fonctionne aussi : les photons originaux ont perdu une facteur 1000 en température et en énergie.
    Les photons "réfléchis" par les parois d'une boite ne sont pas les mêmes que les photons incidents; ce sont des nouveaux photons, même si théoriquement il y a n photons en permanence dans la boite , la baisse d'énergie des n photons après chaque "réflexion" est une illusion.

    l'équation permettant d'aboutir à E=cP est E²-c²P²=Eo² ou Eo est l'énergie propre d'une particule est qui est nulle pour le photon.
    On the influence of gravitation on the propagation of light.
     

  8. didier941751

    Date d'inscription
    décembre 2008
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    3 390

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Petite question en passant, est-il "légitime" de parler d'énergie propre pour un photon?
    La seule contribution à son énergie est cinétique, donc relative (= P*C).
    Comme c'est une grandeur cinématique, je trouve "bizarre" de lui coller l'adjectif "propre", qui sous entend que cette quantité ne dépend pas de l'observateur, comme si c'était une grandeur dynamique.
    Dernière modification par didier941751 ; 28/11/2017 à 13h32.
     

  9. Gilgamesh

    Date d'inscription
    janvier 2003
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    Tyumen
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    13 135

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Tu as raison. Mais dans le cadre cosmologique, on va le plus souvent se placer dans le référentiel privilégié comobile.
    Parcours Etranges
     

  10. Zefram Cochrane

    Date d'inscription
    janvier 2011
    Messages
    4 301

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    comment décrit on le référentiel privilégié comobile?
    On the influence of gravitation on the propagation of light.
     

  11. Gilgamesh

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    Tyumen
    Âge
    47
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    13 135

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    comment décrit on le référentiel privilégié comobile?
    C'est le référentiel d'un observateur sans mouvement propre, c-à-d dont les coordonnées comobiles ne varient pas durant l'expansion. D'un point de vue strictement observationnel, c'est le référentiel d'un observateur qui mesure un CMB à la même température dans toutes les directions (pas d'anisotropie dipolaire).
    Parcours Etranges
     

  12. Zefram Cochrane

    Date d'inscription
    janvier 2011
    Messages
    4 301

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Bonsoir,
    Imaginons que nous nous trouvions dans une station spatiale au milieu de nulle part et dont la position nous permettent de mesurer un CMB à la même température.
    Cette température à Tr° à Tr n'est elle par inversement proportionnelle à la surface de la sphère du CMB ie ne puis-je pas écrire que Tr°*S°r =Te°*Se° ?avec Se° la surface de la sphère du CMB à l'émission (sphère de rayon = 380 000a.l) et Te=3000°K et Ta°=3°K . J'obtiens Sr° 12 000 000 000a.l environ.
    On the influence of gravitation on the propagation of light.
     

  13. Mailou75

    Date d'inscription
    novembre 2010
    Messages
    3 755

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    Bonjour, je vais répondre seulement à cette question. A mon humble avis, en tant que particule élémentaire un photon n'a pas de volume
    Sous entendu qu'en tant qu'onde il en a un ?
    (Tant qu'il n'est pas capté pour rendre sa trajectoire lineaire, un photon est sans doute une onde sphérique..)
    Trollus vulgaris
     

  14. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Localisation
    Courcelles - Belgique
    Âge
    55
    Messages
    28 879

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Salut,

    Il faut d'abord définir ce que signifie "avoir un volume" pour une particule quantique. Il y a plusieurs définitions possibles (selon l'usage pratique (*)) et la question initiale a pour réponse oui ou non selon la définition.

    Et à celui qui dirait "il faut bien qu'il y ait UNE réponse, c'est logique". Je répondrais "réponse à quoi ?" étant donné qu'en MQ cette notion est ambigüe. A y regarder de plus près on pourrait définir (dénomination personnelle et arbitraire) un volume efficace (c.f. sections efficace), un volume électrostatique (rayon électronique), un volume ondulatoire, un volume interaction (ponctuel en QED, non ponctuel en théorie des cordes mais le volume reste 0).
    Donc si on dit (par exemple) : quel est le volume électrostatique, le volume interaction, la réponse est zéro pour le photon. Et les autres non nuls. Plusieurs notions, plusieurs réponses, c'est logique.

    (*) EDIT selon les besoins expérimentaux, par exemple
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  15. Gilgamesh

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    Tyumen
    Âge
    47
    Messages
    13 135

    Re : La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    Bonsoir,
    Imaginons que nous nous trouvions dans une station spatiale au milieu de nulle part et dont la position nous permettent de mesurer un CMB à la même température.
    Cette température à Tr° à Tr n'est elle par inversement proportionnelle à la surface de la sphère du CMB ie ne puis-je pas écrire que Tr°*S°r =Te°*Se° ?avec Se° la surface de la sphère du CMB à l'émission (sphère de rayon = 380 000a.l) et Te=3000°K et Ta°=3°K . J'obtiens Sr° 12 000 000 000a.l environ.
    * On écrit K et non °K


    Je ne comprend pas ce que tu cherches...


    Pourquoi vouloir établir une relation en Tr et une surface ? Incidemment, si S est une surface elle se mesure en a.l.²

    Tu as simplement T ~ 1/a avec T la température du rayonnement et a le facteur d'échelle.
    Parcours Etranges
     


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