Questions sur l'expansion de l'univers

[harmoniciste]

Bonjours
J'ai bien du mal à comprendre cette notion d'expansion de l'univers qui, paraît-il, ne concernerait pas le mouvement des étoiles "à travers" l'espace, mais un gonflement de l'espace lui-même.
Mais il me semble que seul un mouvement "à travers", pourrait provoquer un effet Doppler justifiant le fameux "red shift". En revanche, si je suppose que la "métrique" de l'univers s'est allongée avec le temps, alors tout devait être deux fois plus petit (mesurés avec nos mêtres d'aujourd'hui) il y a 6 ou 7 milliards d'années, depuis les distances intergalactiques jusqu'aux orbites des éléctrons. Or dans le spectre lumineux des étoiles lointaines, ce sont justement les étalons de longueurs qui nous parviennent de ces époques passées. Et ils nous montrent qu'ils étaient au contraire plus grand, me faisant plutôt penser à une contraction de l'univers, non?
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[Coincoin]

Salut,
Si tout changeait en même temps, alors on ne verrait rien. En effet pour mesurer il faut comparer à un étalon.

L'expansion n'agit qu'à très grande échelle. À petite échelle, les systèmes sont liés (gravitationnellement généralement) et résistent donc à l'expansion. Ainsi, la distance entre les amas de galaxies augmente avec le temps, mais les amas restent de la même taille.
On ne gonfle pas comme des ballons de baudruche.

[harmoniciste]

Si tout changeait en même temps, alors on ne verrait rien. En effet pour mesurer il faut comparer à un étalon.

Précisément, la seule chose qu'on ait pu comparer, c'est les spectres lumineux d'atomes en provenance du passé, et c'est un spectre d'atome (Cesium) qui défini le mêtre étalon. Ainsi quand on compare avec un mêtre étalon provenant du passé, n'observe-t-on pas simplement qu'ils étaient plus long autrefois?

On ne gonfle pas comme des ballons de baudruche.

C'est justement le ballon de baudruche qui sert d'image (mais en 2 D) à bien des astronomes pour expliquer comment la vitesse peut augmenter avec la distance sans privilégier aucun point d'observation.

les amas restent de la même taille.

Comment peux-tu l'affirmer: leur étendue restent très insuffisante pour qu'on puisse détecter une différence de vitesse entre leurs faces "avant" et "arrière".

[predigny]

...
Mais il me semble que seul un mouvement "à travers", pourrait provoquer un effet Doppler justifiant le fameux "red shift".....

C'est que justement ce red shift n'est pas dù à l'effet doppler proprement dit mais à l'étirement des longeurs d'onde dans un espace en dilatation. L'effet est le même mais la cause ne l'est pas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[harmoniciste]

C'est que justement ce red shift n'est pas dù à l'effet doppler proprement dit mais à l'étirement des longeurs d'onde dans un espace en dilatation. L'effet est le même mais la cause ne l'est pas.

Bonjour
Il s'agirait donc bien de dilatation de l'espace et non pas dans l'espace. Mais par quel phénomène explique-t-on que les fréquence émises par les atomes sont plus basses dans un espace plus contracté?

[Coincoin]

Les fréquences à leur émission n'étaient pas plus basses, elles étaient les mêmes que si elles avaient été émises maintenant. Simplement au cours de leur propagation, les ondes sont dilatées par l'expansion de l'espace, et la fréquence de l'onde qui nous arrive est plus basse.

[harmoniciste]

Les fréquences à leur émission n'étaient pas plus basses, elles étaient les mêmes que si elles avaient été émises maintenant.

Si tu considères que c'est bien l'espace, intrinsèquement, qui s'est dilaté, alors des galaxies aux atomes, tout s'est dilaté. Mais comme nous n'avons pas sous la main ce genre d'atome contracté, comment peux tu affirmer qu'ils rayonnaient aux mêmes fréquences?

[predigny]

Les atomes n'ont pas varié de dimension, leur taille dépend de forces beaucoup plus intenses que celles de l'expansion. Même la taille des galaxies ne changent pas pourtant ses composants, les étoiles, sont liés par des forces très faibles (la gravité).

[harmoniciste]

Les atomes n'ont pas varié de dimension, leur taille dépend de forces beaucoup plus intenses que celles de l'expansion.

Si l'espace enfle intrinsèquement, toutes les dimensions des objets contenus dans cet espace doivent enfler avec lui, quels que soient les phénomènes qui imposent, ici et maintenant, leurs dimensions, non?

Même la taille des galaxies ne changent pas pourtant ses composants, les étoiles, sont liés par des forces très faibles (la gravité).

Comment peux-tu l'affirmer: leur étendue restent très insuffisante pour qu'on puisse détecter une différence de vitesse entre leurs faces "avant" et "arrière"

[Petithassane]

Bonjour.
Je profite de ce fil, pour poser 2 questions.

1)le mur de Planck est la plus petite distance possible de l' espace temps : 10^-35 mètre. Appelons cette "unité d' espace" un spacion.
Puisque l' espace est en expansion, y a-t-il création de spacions ?

2)Big bang. Devrait-il y avoir autant de matière que d' antimatière ? Autant de paticules que d' antiparticules ?
Si oui, les trous noirs primordiaux auraient-ils pu absorber l' antimatière ?

[predigny]

...
Comment peux-tu l'affirmer: leur étendue restent très insuffisante pour qu'on puisse détecter une différence de vitesse entre leurs faces "avant" et "arrière"

C'est un fait d'observation que les gallaxies s'écartent les unes des autres sans augmenter de diamètre. Si c'était le cas la matière des galaxies remplirait toujours tout l'espace comme au bon vieux temps du big-bang. Le diamètre d'une gallaxie est définie par des phénomènes proches de ceux qui définissent le diamètre de l'orbite d'un satellite autout de la terre. Si la constante de gravitation et la masse est la même partout dans l'univers, le diamètre de cette orbite ne variera pas du fait de l'expansion. Tout n'est pas en expansion, d'ailleurs l'expansion serait elle observable et aurait-elle même une signification, si tout était en expansion dans la même proportion. Parcontre il n'est pas impossible qu'il y ait eu une période au début de l'univers où les choses étaient autrement et où les "constantes" étaient très variables.

[Quintilio]

Bonjour,

Si l'espace enfle intrinsèquement, toutes les dimensions des objets contenus dans cet espace doivent enfler avec lui, quels que soient les phénomènes qui imposent, ici et maintenant, leurs dimensions, non?

Pourquoi? La matiere contenue dans l'espace n'est pas "intrinsequement" liee a l'espace. Elle est plus "posee" dessus si tu veux. Il n'y a donc aucun probleme a ce qu'un espace s'expande sans que la matiere qu'il contien n'enfle.

Comment peux-tu l'affirmer: leur étendue restent très insuffisante pour qu'on puisse détecter une différence de vitesse entre leurs faces "avant" et "arrière"

Oui mais on observerait un eloigmenet entre le "haut" et le "bas". On les veraient se "diluer" dans l'espace.

Tu te fais de fausses idees sur l'expansion. Il y a beaucoup de discution la dessus sur le forum qui te permettraient de mieux la comprendre.

1)le mur de Planck est la plus petite distance possible de l' espace temps : 10^-35 mètre. Appelons cette "unité d' espace" un spacion.
Puisque l' espace est en expansion, y a-t-il création de spacions ?

Non, si tu gonfle un ballon il n'y a pas de creation continue de la membrane du ballon. Pour l'espace c'est un peu pareil, il est tres elastique.

2)Big bang. Devrait-il y avoir autant de matière que d' antimatière ? Autant de paticules que d' antiparticules ?
Si oui, les trous noirs primordiaux auraient-ils pu absorber l' antimatière ?

Ils auraient du, dans ce cas la, absorber aussi la matiere.
L'explication de l'absence d'antimatiere dans l'Univers n'est pas encore completement clair, mais l'explication la plus convainquante serait une disymetrie lors de la creation de la matiere et de l'antimatiere (il se crerait un pouilleme de matiere en plus par rapport a l'antimatiere). Il y a quelques discutions aussi la dessus et un dossier qui explique bien les choses.

Cdlt

[Petithassane]

Disons qu' un spacion est un quanta d' espace de dimension 10^-35 m.
Si on reprend l' image du ballon que l' on gonfle, la membrane se distend, cela voudrait dire que le spacion ou le mur de Plack, augmente en taille.

S' il y a un dossier sur ce sujet, merci de donner les coordonnées

[Quintilio]

Disons qu' un spacion est un quanta d' espace de dimension 10^-35 m.
Si on reprend l' image du ballon que l' on gonfle, la membrane se distend, cela voudrait dire que le spacion ou le mur de Plack, augmente en taille.

S' il y a un dossier sur ce sujet, merci de donner les coordonnées

L'analogie du ballon de baudruche, quand on creuse un peu, a souvent tendance a faire pppssshhhiiitt, comme dirait l'autre...
Le gros souci avec l'analogie que j'ai prise c'est que le ballon a une surface continue alors que dans ton hypothese l'espce est discret... Dans ce cas la qu'est ce qui ce passe?
Si tu imagine un quadrillage avec un spacion a chaque noeud qui representrait l'espace, j'imaginerais plutot que l'expansion aurait tendance a elargire les maille du quadrillage. Mais ca voidrait dire imaginer un suport a l'espce...
J'avais lu quelque chose la dessus sur un site qui parlait des differences entre la theorie des corde et la LQG... Mais la je ne me rappel plus
Si j'ai un peu de temps, je vais essaye de le retrouver.

Cdlt

[Petithassane]

Il se peut que la conception du spacion ne soit pas approprié à l' espace-temps; mais puisque les physiciens quantiques ont "discrétisé" le temps avec le chronon, 4,5 10^-44 secondes, j' imagine le spacion, 10^-35 m.
Est ce qu' au début, juste avant le big-bang, l' univers entier était contenu dans un spacion ?
Auquel cas, l' expansion de l' espace temps, a entrainé la création de spacions.
Toujours dans cette optique, j' imagine que la lumière met un certain temps pour traverser un spacion. Mais entre les spacions, comme il n' y a rien, même pas d' espace, la lumière passe instantanément d' un spacion à un autre. Et comme les galaxies lointaines, celles qui sont à 13,7 milliards d' années lumières, semblent s' éloigner de nous parce que c' est l' espace entre nous et elles qui s' "expand", il faut bien que d' une manière ou d' une autre il y ai création ou poduction de spacions.
Non ?
Qu' en pensez vous ?

[Coincoin]

Aucune théorie actuelle ne discrétise l'espace ou le temps.

[invite3884ba83]

Aucune théorie actuelle ne discrétise l'espace ou le temps.

Ce n'est pas ce que l'on fait dans la théorie de la gravité quantique à boucles (LQG) ou dans les modèles de triangulation? Juste pour comprendre...

[Coincoin]

Je ne m'y connais vraiment pas, mais en tout cas la LQG ne se contente pas de "pixelliser" l'espace. Si j'ai bien compris, c'est plus une quantification de la surface et du volume.
Et je ne connais pas les modèles de triangulation...

[Petithassane]

La théorie quantique ne discrétise pas l' univers, c' est vrai. Elle ne le fait pas d' une manière mathématique. Par exemple, dans l' ensemble N, il n' y a rien entre "1" et "2" et il n' y a rien à "chercher" à l' "intérieur" d' un nombre entier.

Mais si l' on considère les atomes, leur existence constitue une limite, comme une discrétisation de la matière dans le sens où l' on ne peut pas avoir une quantité plus petite qu' un atome. Supposons quelqu' un qui veut acheter de l' or, il a très peu d argent, il veut juste une toute petite quantité d' or pour commencer une épargne; il demande au vendeur 10^-75 g d' or. Le vendeur ne peut pas lui donner cette quantité. A ce niveau là, il n' y a plus d' or possible, il n' y a que des particules et encore.
Les quantas constituent de ce point de vue, une discrètisation de l' univers.
Mais ce n' est pas une discrétisation mathématique car ici il y a une structure interne aux objets "discrets".

En physique quantique la discrétisation veut dire que l' on change de niveau d' organisation et que les règles qui sont de mise à un niveau supérieur ne le sont plus au niveau inférieur.

Autre exemple: un scientifique regarde au cinéma (36 images par seconde) un documentaire scientifique. A un moment donné il voit apparaitre un phénomène nouveau à l' image, il veut en savoir plus et monte voir le projectionniste pour voir le film image par image sur la péllicule. Le phénomène survient à l' image "n+1" alors qu' il n' y est pas sur l' image "n". Le scientifique demande à voir les images entre "n" et "n+1" : pas possible.

Hé bien pour moi, l' univers est comme un film gigantesque en 3D et qui défile à la vitesse de 1/4,5 x 10^44 "images" par secondes.

Est ce que je trompe ?

[Coincoin]

Hé bien pour moi, l' univers est comme un film gigantesque en 3D et qui défile à la vitesse de 1/4,5 x 10^44 "images" par secondes.

Mais c'est une simple affirmation dénuée de tout fondement scientifique.

[invited17b9f24]

La question de l'expension de l'univers dans un espace discrétisé est très intéressante. Comme le souligne Coincoin, les théories qui discrétisent l'espace et le temps ne court pas les rues....l'utilisation du continu permet de faire une approximation du discret (ex mesurer la chaleur...) et cela permet de simplifier les équations, en bref le discret n'est pas réellement à notre portée...pourtant la question de savoir si il y a une infinité de point dénombrable dans 1cm3 d'espace n'a pas trop de sens en physique alors il me semble que la question de Petithassane reste légitime et malheureusement sans trop de réponse à ce jour ..

a+

Chris

[Petithassane]

Je ne pense pas que mon affirmation sur l' univers comme gigantesque film, soit complètement dénuée de fondements.
Ce n' est qu' une métaphore mais tout de même il y a bien le chronon, 4,5 10^-44 seconde, la plus petite quantité de temps. C' est les physiciens quantiques qui le disent.

Qu' y a-t-il en dessous du chronon, ou entre 2 chronons.

Et puis en fait je n' affirme rien je ne fais que dire comment je vois les choses sans prétendre avoir raison, j' essaie juste de comprendre. La physique quantique a des aspects déconcertants pour le prophane que je suis. Je demande simplement à ceux qui savent si ce que je dis est plausible.

Donc pour continuer, j' imagine que durant chaque chronon, l' univers est immobile et qu' au chronon suivant il y a un léger changement quasi imperceptible mais suffisant pour qu' au bout de milliard de milliards de chronon, il y ait une "apparence" de mobilité.
Comme pour un film, une succession rapide d' images immobiles qui donnent l' "illusion" du mouvement.

Ce n' est qu' une métaphore, pas une affirmation; juste pour essayer de comprendre quelque chose de beaucoup plus complexe.
Donc j' aimerais savoir si la métaphore que je propose est acceptable faute de mieux.

Je réitère une question, lors du big-bang, l' univers avait-il la taille du mur de Planck ?

[mach3]

Ce n' est qu' une métaphore mais tout de même il y a bien le chronon, 4,5 10^-44 seconde, la plus petite quantité de temps. C' est les physiciens quantiques qui le disent.

C'est juste qu'on ne peut pas prédire ce qui se passe pendant une durée plus petite que 4,5.10^-44 secondes. Ça ne veut pas dire que le temps est quantifié. Ce n'est par ce qu'on est pas capable de décrire ce qui se passe pendant une durée aussi courte qu'il ne s'y passe rien. D'ailleurs on peut décrire sur une durée de 5.10^-44 qui n'est pas un multiple du chronon.

Par ailleurs cette idée de temps uniformément discret posent de gros problèmes. Cela suppose que l'ensemble de l'univers change simultanément suivant un genre de signal d'horloge global de période 4,5.10^-44s, donc cela sous-entend un temps absolu. Cela est incompatible avec la théorie de la relativité

m@ch3

[Petithassane]

Si les durées de temps peuvent ne pas être des multiples du chronon, cela change tout. S'il peut y avoir, par exemple, des durées égales à 100,1255677....chronon, le temps serait donc continu, il s' écoulerait de manière continue, bien sûr différement selon les endroits et les conditions, niveau de la gravité par exemple.
Je pensait que le temps s' écoulait par saccades.

Le chronon serait au temps ce que le mur de Planck est à l'espace.

Alors cela amène d' autres questions :

Peut-il y avoir des distances non-multiples du mur de Planck ? exemple, si on appelle "mp" le mur de Planck, pourait-il y avoir une distance d, telle que d=1000,2345....mp ?

Le zéro absolu, en terme de vitesse, existe-il ?

La durée du chronon varie avec la vitesse. Si un objet non massique, se déplace à la vitesse de la lumière, pour lui le temps s' arrêtte. N' est ce pas ? Quelle est la valeur du chronon dans ce cas ?

Si un objet est totalement immobile, vitesse zéro absolu, pour lui, le chronon est le plus petit possible. Non ?
Ce chronon ne serait-il pas le chronon de base, la référence universelle ?

[mach3]

bon, fixons les idées une fois pour toutes :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Longueur_de_Planck

http://fr.wikipedia.org/wiki/Temps_de_Planck

Il ne s'agit pas d'une quantification mais d'une limite en dessous de laquelle on est obligé d'utiliser a la fois la mécanique quantique et la relativité générale pour décrire ce qui se passe (alors qu'au dessus on peut négliger l'une ou l'autre selon ce qu'on veut décrire). Ca ne marche pas très bien... on a pas encore de théorie de gravitation quantique à l'heure actuelle. Les physiciens y travaillent.

m@ch3

[Coincoin]

Peut-il y avoir des distances non-multiples du mur de Planck ?

On n'en sait rien. Les unités de Planck donnent un ordre de grandeur des limites de nos théories. Donc tout ce qu'on sait, c'est que nos théories ne marchent plus si on essaye d'être aussi précis. Donc on ne peut pas répondre à ta question...

La durée du chronon varie avec la vitesse.

Ça c'est faux. La théorie de la relativité repose sur le principe que les lois de la physique ne dépendent pas de la vitesse ! Tu vois donc bien que ce n'est pas si évident de discrétiser le temps.

Bref, je ne sais pas d'où tu sors les termes "chronons" et "spacions" mais ça ne correspond à rien de scientifique.

[Petithassane]

Merci pour les sites sur wikipédia.

Le mot "spacion" je l' ai inventé, ou plus exactement je l' ai "tiré" du mot "chronon" que j' ai trouvé sur le site suivant:
http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Planck.htm

Cela m' a fait entrevoir tout l' univers comme un gigantesque système numérique avec sa discrétisation et sa fréquence d' horloge.
Vision inexacte mais intéresante...
...pour un livre de science fiction.

[invite530bf4b7]

Chaque univers n''obtient pas sa taille initiale dès sa création. En effet, l'univers est constitué d'une certaine force immobile qui fait que la longueur d'un système solaire puisse s'étendre ou pas. Ce que la science peut comprendre par dilatation n'est ne fait qu'un plus grand principe qu'elle ne fait pas attention( le principe de la résistance qui elle même peut nier la force même de la gravitation: théorie plutôt nouvelle avec laquelle nous travaillons).
L'espace d'un système solaire peut augmenter par la vitesse même que ce système solaire peut avoir. Nous pensons vivement qu'il y'a un phénomène identique à tous les systèmes solaires qui pourra faire que tous les univers se croisent.

Les scientifiques, j'ai mon ami de recherche que me coince ici, mais je vous ai lancé l'aiguille, c'est à vous de coudre petit à petit pour aborder les choses.

MERCI

[JPL]

Je n'ai rien compris (mais y avait-il quelque chose à comprendre ?). Et mettre sur le même plan univers et système solaire montre une curieuse confusion des concepts.

[maxbill]

Si tu considères que c'est bien l'espace, intrinsèquement, qui s'est dilaté, alors des galaxies aux atomes, tout s'est dilaté. Mais comme nous n'avons pas sous la main ce genre d'atome contracté, comment peux tu affirmer qu'ils rayonnaient aux mêmes fréquences?

à l'échelle du rayonnement des atomes, c'est très petit, l'expansion cosmique est si négligeable qu'elle ne compte pas.
C'est l'observation qui détermine l'expansion : elle est cosmique.
Ce qui se dilate c'est l'espace cosmique, c'est l'espace comme substrat et comme "contenant" des événements cosmiques. Les objets qui intéragissent à courte distance là dedans ont toute leur autonomie.

1)le mur de Planck est la plus petite distance possible de l' espace temps : 10^-35 mètre. Appelons cette "unité d' espace" un spacion.
Puisque l' espace est en expansion, y a-t-il création de spacions ?

Ben ça dépend si tu en fais une question d'ontologie : ton "spacion" étant une idéalité pure et non une chose existante physiquement, pourquoi pas!
(voir ma dernière phrase aussi)

Il faudrait poser en effet la question aux spécialistes de la théorie de la "gravitation quantique à boucle", car ils quantifient l'espace. Mais je crois avoir compris que pour cette théorie ce qui existe ce sont les "champs" à la base, ce sont les contenants, ainsi ce que nous appellons "espace-temps" cosmique c'est le champs gravitationnel. Non? Me trompé-je?
Alors pour se représenter cet espace en expansion dans ce cadre, il faut certainement se représenter un "champ" en soi, sans occupation par un état quantique quelconque (le vrai vide quoi).

Disons qu' un spacion est un quanta d' espace de dimension 10^-35 m.
Si on reprend l' image du ballon que l' on gonfle, la membrane se distend, cela voudrait dire que le spacion ou le mur de Plack, augmente en taille.

Non je pense que ton "spacion" est un objet fictif, pas physique. Comme le rappelle Coincoin, la constante de Plank (le quantum d'action) ne décrit pas des objets du réel mais concerne la connaissance que nous pouvons espérer avoir (en absolu). Au delà ça doit être une toute autre physique.

Le mur de Plank n'est pas un problème pour la réalité physique (il y a en dessous) mais pour nous, observateurs, et de notre coté nos expériences sont limités bien avant ce genre d'échelle, en fait.

Je ne pense pas que mon affirmation sur l' univers comme gigantesque film, soit complètement dénuée de fondements.
Ce n' est qu' une métaphore mais tout de même il y a bien le chronon, 4,5 10^-44 seconde, la plus petite quantité de temps. C' est les physiciens quantiques qui le disent.

Qu' y a-t-il en dessous du chronon, ou entre 2 chronons.

J'aime bien ton image du film quantique mais il y a une limite à la métaphore. Le "chrono", ou le "spacion", en somme la "constante de Plank", ce n'est pas une chose réelle. Il s'agit seulement du rapport entre ce qui est et la connaissance expérimentale. Donc, l'univers n'est pas ce film quantique, c'est la nécessité de mesurer qui impose cette trame.


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à part ça, il y a une vue géométrique de l'espace (cf relativité), éh! Ce qui n'est pas encore lié avec la description quantique de l'espace, justement.