Que se passerait il si la matière ou l'énergie pouvaient, du jour au lendemain, être créées

[mmanu_F]

Cela me pose problème.
- Comment définir un référentiel pour tout l'univers?
- Comment définir l'énergie gravitationnelle (ya pas que la matière...) localement qui soit indépendante du système de coordonnées (invariante de jauge) et globalement ?
- Dans le lien de mmanu_F, on montre une "possibilité" qui est vachement restrictive, cela est-il approprié de l'étendre à la cosmologie? (J'ai lu en diagonale...ça se trouve, j'ai manqué le principal...).

Bref, j'aurai plein d'autres questions, mais en gros celle qui me préoccupe : Est-ce que la notion d'énergie (pour moi, cette notion est résumé en un mot: Action) est invariante de jauge?

Le point essentiel (que tu as peut-être effectivement manqué) est dans le paragraphe "Vanishing energy in general relativity". Il évoque un "truc" utilisé (il est brillament développé dans le "Einstein gravity in a nutshell") pour extraire le tenseur énergie-impulsion d'un lagrangien (l'idée est d'utiliser l'omniscience de la gravité , on ne peux rien lui cacher pas même les constantes (cosmologiques)). Dans le cas cosmologique qui nous intéresse ici, le lagrangien contiendra le terme de Einstein-Hilbert plus toute la matière que tu souhaiteras ajouter. Pas besoin de reférentiels et de coordonnées, tu travailles directement sur le lagrangien (action + invariance de jauge, tu devrais être content ). Comme expliqué, le tenseur d'énergie-impulsion qui résulte du "truc" appliqué à notre lagrangien cosmologique doit être nul et il est composé de (la différence de) deux termes : le tenseur d'einstein et le tenseur d'énergie-impulsion de tout le reste de la matière. De ce pount de vue, le tenseur d'Einstein apparait comme un terme d'énergie gravitationnelle. Mais comme tu l'auras certainement remarqué, nous avons seulement dérivé l'équation de Einstein à partir du lagrangien : cette dernière n'est, en définitive, que l'expression de la conservation de l'énergie en relativité générale, schématiquement (-Einstein) + Matière = 0.

Il est fort probable qu'il soit cependant nécessaire de prendre le temps de refaire soi-même tous les calculs évoqués ici, pour pouvoir donner du sens à la série de mots que j'ai aligné dans ce paragraphe ;D.
-----

[mmanu_F]

Et tu voudrais expliquer tout cela à des lycéens comme tu l'as évoqué plus haut ?

pas dans un avenir proche, non. Mais (plus sérieusement) au lieu de faire un cours d'initiation à la mécanique quantique (en TS) à base de longueur d'onde de de Broglie (et Bohm n'est souvent pas loin) comme on le voit actuellement, il serait plus amusant, très certainement réalisable avec les maths du lycée et plus correct avec l'esprit quantique, de partir de l'équation de Heisenberg, d'interdire la commutativité de la multiplication des observables (ce qui est l'essence de la quantique) et de retomber sur les équations de Newton.

[mmanu_F]

Il me semble que la constante cosmologique serait une densité d'énergie constante au cours du temps. Comme le volume de l'univers n'est pas conservé du fait de l'expansion, l'énergie totale ne serait pas conservée. Il y aurait donc augmentation de l'énergie totale de l'univers. Il n'y a que pour de la matière de pression nulle que l'énergie est conservée.

oui j'avoue, je suis une crapule paresseuse, j'ai utilisé "énergie" pour "densité d'énergie" dans mon message #61.

[invite75014153]

Pour moi dire que l'énergie est un invariant signifie que la relation entre différentes grandeurs physiques mesurables est stable dans le temps.
La relation E=MC² est vraie aujourd'hui, est elle le sera demain, mais personne ne sait dire ce qu'est l'énergie autrement que par le biais d'égalités mathématiques qui établissent
des relations entre différentes grandeurs mesurables.

Salut, à propos de savoir ce qu'est l'énergie, j'aime bien la définition suivante, qui est une des plus courantes : l'énergie d'un système est la capacité qu'a ce système à effectuer des transformations.
Je la trouve pas mal pour plusieurs raisons, déjà la notion de "transformation" est beaucoup plus intuitive et compréhensible que celle d'énergie, notamment parce qu'on peut voir une transformation.
De plus on a plus de facilité à "admettre" et à expliquer "avec les mains" que cette grandeur se conserve pour un système isolé (en échange de chaque transformation effectuée le système récupère la capacité d'en effectuer une de même ampleur).
On comprend comment l'énergie peut avoir plusieurs formes (chimique, thermique, de masse, rayonnée...) selon la nature des transformations effectuées ou possibles, notamment la différence entre énergie potentielle et cinétique est limpide.
Enfin, pour aller plus loin, on comprend mieux le lien intime entre l'énergie et le temps, parce que quoiqu'on fasse pour définir le temps (ce qui est par ailleurs horriblement complexe) on retombera toujours sur cette idée de transformations. D'ailleurs je me dis des fois que la physique dans le futur arrivera peut-être à supprimer cet encombrant temps "t" dont la signification est mystérieuse, qui ne peut être mesuré et quantifié qu'aux prix d'hypothèses invérifiables (notamment pensez que si chaque seconde avait une durée différente des autres rien ne permettrait de s'en rendre compte ni même de le quantifier) et à le remplacer par l'énergie, même si je ne vois pas à quoi ça pourrait ressembler (dommage, sinon j'irai réclamer mon prix Nobel).

Pour en revenir à la question initiale cette définition permet de donner quelques éléments de réponse, mais je vais juste prendre l'hypothèse de départ pour insister sur cette parenté entre le temps et l'énergie avec une petite expérience de pensée.
Imaginons que je mesure le temps avec une horloge, c'est-à-dire un simple pendule pesant qui oscille, et une aiguille qui avance à chaque aller-retour du pendule. Celui-ci ne fait que transformer son énergie potentielle en énergie cinétique dans ses phases de descente et, lorsqu'il commence à remonter entraîné par son inertie, transformer son énergie cinétique en énergie potentielle, d'où la régularité et la symétrie du mouvement.

Sauf que maintenant j'utilise l'hypothèse suggérée et je dis que lorsque le pendule est à son point le plus haut je lui injecte un peu d'énergie potentielle. Je n'ai modifié ni sa vitesse ni sa position, j'ai juste créé de l'énergie que j'ai injecté. Alors le pendule va aller plus loin, il va mettre plus de temps à effectuer son aller-retour. De même si je supprime un peu de son énergie cinétique alors qu'il passe au point le plus bas je vais le voir remonter moins haut que prévu et la durée de l'aller-retour sera plus courte.

Au final, moi l'expérimentateur je verrai simplement mon horloge qui bat un temps irrégulier. Attention, en disant "irrégulier" j'entends par rapport à une situation normale, mais moi je n'ai aucun moyen de savoir que c'est mon pendule qui est irrégulier plutôt que le reste du monde (ce qui inclut mon horloge biologique).
Du coup lorsque je vais faire des expériences de physique, par exemple sur la chute des corps, en mesurant le temps avec mon pendule que je crois régulier, je vais trouver des absurdités et en déduire que les équations de la physique, par exemple celle de Newton, varient avec le temps.
C'est pas hyper-rigoureux mais ça permet de voir ce lien étroit entre temps et énergie sans passer par des équations. C'est la réponse la plus physique que je puisse faire à la question originale !

[sunyata]

l'énergie d'un système est la capacité qu'a ce système à effectuer des transformations.

Ce potentiel de transformation de l'énergie, ne correspond-il pas à la notion d'entropie ?

[invite06459106]

...

Merci pour tes réponses et les liens, que j'irais relire... mais plus en diagonale....

[Cotissois31]

En majorité, les réponses ici traduisent le concept d'énergie du physicien : la quantité qui est dans ses équations. Ceci explique pourquoi vous utilisez les équations comme preuve.

Si on s'intéresse à l'énergie motrice réelle (liée au mouvement et à la capacité d'action, que l'on voit et que l'on ressent réellement, et pas sur un ordinateur), la physique n'a pas la prétention d'affirmer que cette énergie a forcément une origine conservée. La physique n'a pas la prétention d'affirmer que Le Monde est un modèle mathématique construit sur l'infiniment petit. La physique a toujours été rationnalisée sur des chemins courts, ce qui est la base des disciplines qui ont chacun leur domaine d'étude et plein de succès dans des applications concrètes. Le chemin entier, ce n'est pas la préoccupation du physicien. C'est trop prétentieux.

On ne peut pas créer d'énergie (sens du physicien) à partir des équations de la physique.
Cela ne signifie pas qu'on ne peut pas créer de mouvement avec une énergie motrice qui pourrait être crée de nulle part.
N'importe qui devine facilement que la vie est le meilleur candidat d'étude pour expliquer que l'énergie motrice puisse venir d'autre chose, qui n'est pas forcément un modèle conservatif.

[ansset]

En majorité, les réponses ici traduisent le concept d'énergie du physicien : la quantité qui est dans ses équations. Ceci explique pourquoi vous utilisez les équations comme preuve.
.......
On ne peut pas créer d'énergie (sens du physicien) à partir des équations de la physique.

.

Qui a dit que les équations "créaient" quelque chose de physique ?
Ce n'est pas pour autant qu'elles ne représentent rien.
Discours tordu qui se veut peut être épistémologique !?

ps: qu'est ce que l'énergie dans un sens de "non physicien" ? sachant que l'on est sur un site scientifique.

[invite75014153]

Bonjour, pour Cotissois je répondrais pour ma part que le chemin de pensée qui mène à l'énergie n'est plus de triturer l'équation de Newton (finalement très expérimentale) pour en faire émerger une quantité constante est mystérieuse. Je pense que le raisonnement de la physique moderne est de constater (expérimentalement, si on veut) qu'il y a dans la nature quelque chose qui se conserve et d'appeler cela énergie. Donc en l'absence de physique la question initiale n'a aucun sens "Que se passe-t-il si l'entité qui se conserve ne se conserve pas ?". Les réponses données vont donc plutôt dans le sens de "Pourquoi le modèle physique est-il adapté pour décrire la réalité ?" plutôt que "Pourquoi la différentielle de E est nulle ?".

[JPL]

Cotissois31 introduit un relativisme qui peut faire le lit de toutes les dérives hallucinées qu'on lit ici où là. Avant d'introduire dans la discussion de tels propos il faut réfléchir à leurs conséquences.

[LeMulet]

Les réponses données vont donc plutôt dans le sens de "Pourquoi le modèle physique est-il adapté pour décrire la réalité ?" plutôt que "Pourquoi la différentielle de E est nulle ?".

Je le vois également comme ça.
C'est pourquoi je pense que Cotissois31 a raison de soulever la question.
La physique nécessite, pour décrire (quoi que ce soit), de faire appel à des invariants.
Or la question, qui reste à ce stade ouverte, est effectivement de se demander si la physique peut, selon ce principe de base, décrire l'ensemble des phénomènes qui se produisent dans l'Univers.

S'il existait une Théorie du Tout efficace et fonctionnelle, la question serait probablement close, mais d'un point de vue scientifique et tant que nous n'avons pas cette théorie, il est à mon avis inexacte de prétendre qu'il existe quelque-chose dans l'Univers qui se conserve et donc dans le même état d'esprit il est inexacte de prétendre qu'il ne peut y avoir création Ex Nihilo.

La théorie du Tout

Après l’élaboration d’une théorie de grande unification, la dernière étape dans la quête d’une vision unifiée des forces fondamentales serait une « théorie du Tout » unifiant la gravité avec les trois autres interactions.

Cette dernière étape est la plus difficile car elle bute sur un obstacle majeur : l’incompatibilité de la relativité générale et de la mécanique quantique.
La relativité générale d’Einstein traite de l’espace-temps et de la gravitation et suppose en particulier que l’espace et le temps sont continus.
La mécanique quantique décrit quant à elle le comportement des particules et a introduit le concept de quantification qui impose par exemple que la gamme d’énergie disponible pour une particule n’est pas continue, mais limitée à des valeurs discrètes.
C’est là que se trouve le coeur du problème : comment réconcilier continuité et quantification ?

A partir des années 1970 apparurent des théories qui tentaient de surmonter ces difficultés.
Comme dans le cas de la grande unification, ces théories sont difficiles voire impossibles à départager ou à confirmer du fait la limitation de nos moyens expérimentaux.

http://www.astronomes.com/le-big-bang/theorie-tout/

Donc au stade où en sont nos connaissances, il est à mon avis prématuré d'affirmer quoi que ce soit, même si bien entendu, pour les "petits chemins" comme dit plus haut, les lois de conservation paraissent valables.

[ansset]

Je le vois également comme ça.
C'est pourquoi je pense que Cotissois31 a raison de soulever la question.

quelle question soulève t il exactement ?

La physique nécessite, pour décrire (quoi que ce soit), de faire appel à des invariants.
Or la question, qui reste à ce stade ouverte, est effectivement de se demander si la physique peut, selon ce principe de base, décrire l'ensemble des phénomènes qui se produisent dans l'Univers.
........

Cela mérite une explication, voir une précision.
On peut aussi dire que la physique , au départ, "constate" des invariants, non ?
Donc est ce de l'ordre du constat ou d'un besoin qui se voudrait épistémologique ?

Donc au stade où en sont nos connaissances, il est à mon avis prématuré d'affirmer quoi que ce soit, même si bien entendu, pour les "petits chemins" comme dit plus haut, les lois de conservation paraissent valables.

C'est le genre de propos qui ne font jamais avancer les choses, mais qui plaisent aisément aux non-scientifiques.
Aucun scientifique n'affirmerait pouvoir "affirmer".
Mais il est de bon ton pour certains de se glisser dans ce qu'il peuvent voir comme une "brèche" pour s'autoriser à proposer n'importe quoi !

[Cotissois31]

JPL : je conçois que face à une majorité de physiciens (étudiants ou idéologues), ma réponse passe mal. Mais le sujet de départ incite à la métaphysique et à la philosophie. Je trouve le débat intéressant, mais le plus simple est de fermer le sujet.

Dans un modèle qui fait de l'énergie la quantité conservée, vous pensez bien que créer de l'énergie non conservée est hors-sujet.

[ansset]

JPL : je conçois que face à une majorité de physiciens (étudiants ou idéologues), ma réponse passe mal. Mais le sujet de départ incite à la métaphysique et à la philosophie. Je trouve le débat intéressant, mais le plus simple est de fermer le sujet.

Dans un modèle qui fait de l'énergie la quantité conservée, vous pensez bien que créer de l'énergie non conservée est hors-sujet.

Ce type d'ironie passe mal.(*)
Je ne vois pas non plus en quoi le sujet inciterait à la philosophie.
La conservation de l'énergie ( au sens classique ) est une des bases de nombreuses disciplines de la physique.
"Jouer" à "imaginer que" me semble à minima très difficile ( sauf à avoir des bases scientifiques pointues ) , ou plus précisément ici de l'ordre de la provocation qui se veut philosophique.
(*) parler "d'étudiants ou idéologues" pour qualifier les intervenants est bien insultant, non ?

quand à parler d'un "modèle qui....".
si tu le souhaites, tu peux envisager d'évoquer une hypothèse de lévitation grâce à la spiritualité chamanique, en précisant que malheureusement c'est ici HS à cause des "étudiants et idéologues" de tout poils.
( et que cela relève aussi d'une approche philosophique que les personnes en question ne peuvent comprendre ).

[Cotissois31]

Pff, vous pensez bien ! (que ce n'est pas le sens de mon message).
Je parle des physiciens étudiants ou idéologues. Soit une minorité.

[LeMulet]

On peut aussi dire que la physique , au départ, "constate" des invariants, non ?
Donc est ce de l'ordre du constat ou d'un besoin qui se voudrait épistémologique ?

La science de manière générale s'appuie sur des invariants, et bien entendu dans ce domaine elle emploi ce qu'elle peut constater, donc des invariants, c'est trivial.
La raison tout aussi triviale en est qu'une science, qu'elle soit pratiquée par un individu seul ou un groupe, doit pouvoir "échanger" les mêmes constats.
Un individu doit pouvoir échanger de la connaissance avec un autre individu et un individu doit se baser sur des éléments déjà connus par lui-même pour "converser" avec lui-même (réfléchir dans le cadre de la raison).
Un individu qui change "ses invariants" au cours d'un raisonnement ne fait pas de la science.

Un argument supplémentaire à mes propos :
Il est notoire qu'en physique quantique le hasard joue un rôle important.
Nous en sommes alors à nous demander s'il existe des variables cachées, et avons prouvés par les équations de Bell que s'il existe des variables cachées, alors elles ne sont pas locales.
La raison de cette démarche est qu'il apparait aux physiciens qu'il manquait un invariant, ce qui pose un problème en physique.
Certains disent alors qu'on a affaire à une théorie qui n'est pas complète.

La réponse à cette question, l'existence ou non de variables cachées non locales, dans la mesure où aucun physicien à ma connaissance n'a été pour le moment en mesure de les désigner, est intimement liée à l'interrogation que nous devrions avoir, à savoir : Est-ce que quelque-chose peut apparaitre de rien.
On a donc deux cas de figure possibles :
1. Il existe des variables cachées non locales, et le monde (ainsi que la physique qui la décrit) est parfaitement déterministe.
2. Il n'existe pas de variables cachées non locales, et le monde est indéterministe par nature (mais on peut produire des théories qui fournissent des prédictions "à peu près" valides, bien entendu).
Ce deuxième point impliquerait, à mon avis, qu'une information peut apparaitre "de rien", qu'il existe un hasard irréductible (qui n'est pas lié à la méconnaissance d'un système, mais à l'impossibilité intrinsèque d'obtenir une certaine connaissance d'un système.)

[Chanur]

JPL : je conçois que face à une majorité de physiciens (étudiants ou idéologues), ma réponse passe mal.

Pff, vous pensez bien ! (que ce n'est pas le sens de mon message).
Je parle des physiciens étudiants ou idéologues. Soit une minorité.

C'est moi qui souligne.
Parce que j'ai du mal à comprendre.
Je dois être bête.

[ansset]

@ Le Mulet:
comme la physique quantique a modifié certains paradigmes ( tout comme la RG à une autre époque et d'une autre manière ).
ce n'est pas pour autant que les phrases pseudo-métaphysiques qui ont la prétention de se situer au "dessus" ont un sens , tout comme l'utilisation très abusive du mot "hasard".

@Chanur:
merci, j'allais faire cette remarque, mais j'ai supposé qu'elle n'avait échappée à personne.

[Cotissois31]

Ce sont des raccourcis de langage, Chanur.
La majorité des scientifiques ne se prend pas la tête à essayer d'aborder ces sujets philosophiquement complexes ou dilemmatoires.
La minorité, plutôt revendicatrice, est celle qui est plutôt majoritaire (parmi les scientifiques) sur les forums et qui cherche à démontrer que le débat est non bienvenu.
J'ai surveillé les forums dans mon domaine, uniquement pour une raison bien précise, qui est d'ailleurs finie à mon point de vue.

Sur ce sujet-ci, on n'insiste pas, donc.

[ansset]

Sur ce sujet-ci, on n'insiste pas, donc.

voilà une bonne idée..
qui est d'ailleurs plus facile à saisir que la "minorité" "majoritaire"

[b@z66]

Cotissois31 introduit un relativisme qui peut faire le lit de toutes les dérives hallucinées qu'on lit ici où là. Avant d'introduire dans la discussion de tels propos il faut réfléchir à leurs conséquences.

Au contraire, ce "relativisme" doit être à la base de la démarche scientifique. Le fait de ne pas "croire" qu'un modèle théorique constitue déjà une brique fondamentale et inaltérable de la réalité est ce qui différencie le scientifique du croyant "métaphysique". Le scepticisme est une bonne chose, il permet de trouver les limites des théories actuelles en les confrontant à la réalité expérimentales parce que justement nous savons que ces théories ne seront jamais parfaites.

PS:le paragraphe où le lien entre physique et vie mentionnée par Cotissoi est par contre complètement à côté de la plaque en balançant ça sans argumentation.

[b@z66]

Au contraire, ce "relativisme" doit être à la base de la démarche scientifique. Le fait de ne pas "croire" qu'un modèle théorique constitue déjà une brique fondamentale et inaltérable de la réalité est ce qui différencie le scientifique du croyant "métaphysique". Le scepticisme est une bonne chose, il permet de trouver les limites des théories actuelles en les confrontant à la réalité expérimentales parce que justement nous savons que ces théories ne seront jamais parfaites.

PS:le paragraphe où le lien entre physique et vie mentionnée par Cotissoi est par contre complètement à côté de la plaque en balançant ça sans argumentation.

Ce deuxième point impliquerait, à mon avis, qu'une information peut apparaitre "de rien", qu'il existe un hasard irréductible (qui n'est pas lié à la méconnaissance d'un système, mais à l'impossibilité intrinsèque d'obtenir une certaine connaissance d'un système.)

L'apparition ex nihilo d'un concept dans la réalité sort un peu à mon sens du domaine de la physique mais soit. Par contre, sans m'y connaître en MQ, j'imagine que la définition du hasard de la MQ que vous donnez par la suite liée à une "impossibilité intrinsèque"(comme le fait d'essayer d'ouvrir une boîte fermée de l'intérieur) semble la plus juste.

[Cotissois31]

PS:le paragraphe où le lien entre physique et vie mentionnée par Cotissoi est par contre complètement à côté de la plaque en balançant ça sans argumentation.

C'est la façon Internet de dire que vous aimeriez discuter certains points
Mais pas dans ce topic, et probablement pas en public, car j'ai compris la "leçon de choses".

[ansset]

Au contraire, ce "relativisme" doit être à la base de la démarche scientifique. Le fait de ne pas "croire" qu'un modèle théorique constitue déjà une brique fondamentale et inaltérable de la réalité est ce qui différencie le scientifique du croyant "métaphysique". Le scepticisme est une bonne chose, il permet de trouver les limites des théories actuelles en les confrontant à la réalité expérimentales parce que justement nous savons que ces théories ne seront jamais parfaites.
.

un physicien ne parle pas de "brique inaltérable de la réalité", mais d'une base théorique aujourd'hui non contredite par l'expérience.
rien n'interdit le doute, tant qu'il reste dans une approche scientifique, sinon cela revient à discuter sur d'autres plans. ( n'importe lesquels dans l'absolu )

[Archi3]

En mécanique analytique, l'énergie apparait naturellement de deux principes :

- le fait que les lois physiques puissent être exprimés sous forme d'un principe de moindre action, c'est à dire définir une fonction des coordonnées (le lagangien) dont l'intégrale sur le temps est un extremum par rapport à tous les chemins d'évolution possible (Feynmann a donné une "explication" de ce principe en termes d'interférences destructives entre les ondes quantiques décrivant ces chemins, sauf justement quand l'action est extrémale, et ou les interférences deviennent constructives).

- le fait que la forme du lagrangien est invariante dans le temps, c'est à dire que les lois physiques ne changent pas avec le temps.

Dans ce cas on peut construire une quantité (le hamiltonien) qui décrit une quantité conservée avec le temps : l'énergie.

Bien sur on peut toujours supposer que ces principes soient violés, mais cela conduirait à une vision du monde très différente de celle actuelle, qu'il faudrait justifier, et pour le moment rien n'indique que ce soit le cas. Dans aucun des domaines connus, y compris la vie.

[JPL]

Le doute raisonnable est la base de la recherche scientifique. Un doute gratuit portant sur un principe fondamental n'est pas scientifique.

[b@z66]

Le doute raisonnable est la base de la recherche scientifique. Un doute gratuit portant sur un principe fondamental n'est pas scientifique.

Effectivement et c'est bien dans cet esprit que je m'étais exprimé: de même qu'il n'y a pas de certitude absolue, il ne doit pas y avoir bien sûr de doute absolu.

[Cotissois31]

La pratique de la physique consiste à utiliser la conservation de l'énergie. Le mieux, c'est de le faire sans se poser de questions, en se disant que d'autres gens sont là pour se poser les questions. Dit autrement, ce n'est pas sur ce forum que la question initiale aura une réponse satisfaisante. Essayez d'autres forums.

[JPL]

Oui des forums de cranks.

[ansset]

La pratique de la physique consiste à utiliser la conservation de l'énergie. Le mieux, c'est de le faire sans se poser de questions, en se disant que d'autres gens sont là pour se poser les questions. Dit autrement, ce n'est pas sur ce forum que la question initiale aura une réponse satisfaisante. Essayez d'autres forums.

j'aurais tendance à vous renvoyer l'invitation si vous souhaitez parler d'autres choses que de sciences.
Cdt