Est-ce que l'espace /temps peut exister sans la matière ?

[invite875434567890]

Bonjour
Tout est dans le titre...
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[Amanuensis]

Toute question avec le verbe "exister" soulève en premier lieu la question de la signification de ce mot.

Et, constat, toute discussion dans ce forum sur ce qui existe amène à des échanges ne respectant pas la charte. (L'autre discussion, aussi avec le verbe exister mais dans le corps du message #1, en est un bel exemple.)

[Xoxopixo]

Bonjour,

Toute question avec le verbe "exister" soulève en premier lieu la question de la signification de ce mot.

Et, constat, toute discussion dans ce forum sur ce qui existe amène à des échanges ne respectant pas la charte. (L'autre discussion, aussi avec le verbe exister mais dans le corps du message #1, en est un bel exemple.)

La question d'existence est pourtant, je pense, une question d'ordre scientifique.

Voir par exemple ici :

Une théorie de Yang-Mills est un type de théorie de jauge non abélienne, dont le premier exemple a été introduit dans les années 1950 par les physiciens Chen Ning Yang, et Robert Mills pour obtenir une description cohérente de l'interaction faible au sein des noyaux atomiques. Depuis, il a été réalisé que ce type de théorie, une fois incorporé dans le cadre de la théorie quantique des champs, permet une description de l'ensemble des interactions fondamentales de la physique des particules et est à la base conceptuelle du modèle standard[1].

Son expression mathématique moderne fait appel aux outils de la géométrie différentielle et des espaces fibrés.
Bien que la formulation et le cadre géométrique de la théorie de Yang-Mills classique soient bien connus depuis longtemps, deux propriétés fondamentales n'ont toujours pas été démontrées mathématiquement :

- d'une part l’existence d'une théorie quantique des champs cohérente, fondée sur une théorie de Yang-Mills[2] ;
- d'autre part l'existence d'un gap de masse qui ne permet l'observation des gluons, particules élémentaires de la théorie quantique associés à toute théorie de Yang-Mills, que sous forme de combinaisons massives appelées boules de glu (en) (glueball en anglais). Ce problème non résolu est intimement lié à celui du confinement de couleur qui affirme que seuls sont observables les états quantiques de charge nulle.

La résolution de ces deux points constitue l'un des problèmes du prix du millénaire.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_Yang-Mills

On parle bien ici du fait que l'on cherche à démontrer mathématiquement l'existence d'une théorie et d'une propriété.

Tout dépend donc du sens que l'on prête au mot "exister".
Celui, qui dérive du sens commun, qui voudrait qu'une chose puisse exister par elle-même ou celui qui dit qu'une chose n'existe que par rapport à une autre...et réciproquement.

[noureddine2]

Bonjour
Tout est dans le titre...

salut , pour moi l'espace-temps 4 dimensions , ainsi que les 11 dimensions , ne sont que des representations mathématiques imaginé par le cerveau , seule l'energie existe , les dimensions ne sont que des maths .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Xoxopixo]

salut , pour moi l'espace-temps 4 dimensions , ainsi que les 11 dimensions , ne sont que des representations mathématiques imaginé par le cerveau , seule l'energie existe , les dimensions ne sont que des maths .

Je pense que ce ne sont pas "que" des représentations, qu'elles soient mathématiques ou autre; la représentation sous la forme de modèle est l'unique manière de concevoir notre réalité, selon le point de vue scientifique, et je dirais même pour aller plus loin, selon un point de vue rationel.

seule l'energie existe

La notion d'énergie ne déroge pas à la règle, elle n'a pas de statut particulier parmi les représentations.

La représentation désigne étymologiquement l'« Action de replacer devant les yeux de quelqu'un ».

La représentation apparaît d'abord comme une présentification : il s'agit de rendre quelque chose d'absent présent (penser à une table fait apparaître en esprit une table ; à condition d'avoir déjà vu une table).
La fonction de vicariance tend à faire de la représentation le substitut habituel de la chose représentée.
Cette notion d'origine latine garde tout son sens étymologique mais revêt des acceptions sensiblement distinctes suivant le contexte dans lequel elle est utilisée.
(..)
Au sens courant c'est l'image que l'on se fait du monde, autrement dit le monde replacé devant ses propres yeux.

Sujet d'étude de la philosophie, la représentation y est décrite comme une idée incomplète et provisoire de ce qu'est la vérité sur un objet donné.
Cette notion de représentation est imagée par le mythe de la caverne de Platon pour aborder le sujet de la connaissance ; elle est un concept essentiel chez Schopenhauer qui en cela suit et développe la pensée de Kant ; et elle est utilisée pour mettre en question la validité des paradigmes de la science moderne.

En psychologie sociale, la représentation du monde est liée à la fois à l'explication que donne la cosmologie des mécanismes de l'univers dans sa globalité, et aux images mentales qui en découlent en tenant compte des contraintes de finitude écologique de la Terre.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Repr%C3%A9sentation

[PlaneteF]

Bonsoir,

D'un point de vue théorique, l'Univers de Minkowski qui est le modèle mathématique de l'espace-temps de la Relativité Restreinte, décrit les propriétés d'espace et de temps d'un univers sans matière.

Donc conceptuellement, la matière n'est pas un "prérequis" à la formalisation d'un univers de type espace-temps.

[Xoxopixo]

D'un point de vue théorique, l'Univers de Minkowski qui est le modèle mathématique de l'espace-temps de la Relativité Restreinte, décrit les propriétés d'espace et de temps d'un univers sans matière.

Donc conceptuellement, la matière n'est pas un "prérequis" à la formalisation d'un univers de type espace-temps.

C'est ce que je pense aussi, matière est synonyme de masse ou d'énergie.

La matière et la théorie de la relativité.
Les travaux d'Albert Einstein en relativité restreinte nous ont légué la fameuse formule E = mc², où E est l'énergie au repos d'un système, m est sa masse et c est la vitesse de la lumière dans le vide. Cela implique donc que la masse est équivalente à de l'énergie et vice-versa.

Ainsi par exemple lorsque plusieurs particules se combinent pour former des atomes, la masse totale (au repos) de l'assemblage est plus petite que la somme des masses des constituants (au repos) car en fait une partie de la masse des constituants est convertie en énergie de liaison, nécessaire pour assurer la cohésion de l'ensemble. On appelle ce phénomène le défaut de masse.

Ce même physicien a établi le lien entre la courbure de l'espace-temps et de la masse-énergie grâce à la théorie de la relativité générale : la masse (l'inertie) de la matière (ou une équivalence en énergie) courbe l'espace-temps et l'espace-temps "indique" les géodésiques à suivre, les trajectoires possibles.
Ainsi, en relativité générale, la matière et l'énergie sont regroupées sous la même bannière et une façon d'en mesurer la quantité est d'observer la courbure de l'espace-temps qui les contient.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re

Pas de masse ou d'énergie signifie ici, si je ne m'abuse; pas de courbure de l'espace-temps, et non pas absence de l'espace-temps.

[noureddine2]

C'est ce que je pense aussi, matière est synonyme de masse ou d'énergie.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re

Pas de masse ou d'énergie signifie ici, si je ne m'abuse; pas de courbure de l'espace-temps, et non pas absence de l'espace-temps.

salut , l'espace-temps sans l'energie est un néant , donc sans energie pas d'espace-temps .

[pelkin]

salut , l'espace-temps sans l'energie est un néant , donc sans energie pas d'espace-temps .

Joli, très joli, mais uniquement comme sophisme.

PS. Que vient faire le terme "néant" en physique ?
PS2 . Que fait ce topic en épistémologie et logique (à part le fait de créer des sophismes) ?

[Xoxopixo]

salut , l'espace-temps sans l'energie est un néant , donc sans energie pas d'espace-temps .

Comme précisé par Pelkin, le "néant" n'est pas un terme physique.
De plus, la notion d'énergie est relative.
Un espace-temps parfaitement homogène, uniforme, ne ferait apparaitre aucune énergie.
Une différence de quoi par rapport à quoi ?

Although the total energy of a system does not change with time, its value may depend on the frame of reference.
For example, a seated passenger in a moving airplane has zero kinetic energy relative to the airplane, but non-zero kinetic energy (and higher total energy) relative to the Earth.

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy

De nos jours certes, on peut aussi donner une énergie non nulle à l'univers, mais c'est peut-être aussi lié au fait que le temps avance pour nous, êtres humains, dans une direction ?

Un article interressant à ce sujet :

The idea of a zero-energy universe, together with inflation, suggests that all one needs is just a tiny bit of energy to get the whole thing started (that is, a tiny volume of energy in which inflation can begin).
The universe then experiences inflationary expansion, but without creating net energy.

What produced the energy before inflation?
This is perhaps the ultimate question.
As crazy as it might seem, the energy may have come out of nothing! The meaning of "nothing" is somewhat ambiguous here.
It might be the vacuum in some pre-existing space and time, or it could be nothing at all – that is, all concepts of space and time were created with the universe itself.
(..)
If this admittedly speculative hypothesis is correct, then the answer to the ultimate question is that the universe is the ultimate free lunch!
It came from nothing, and its total energy is zero, but it nevertheless has incredible structure and complexity.
There could even be many other such universes, spatially distinct from ours.

http://www.astrosociety.org/pubs/mer...2/nothing.html

[noureddine2]

Un espace-temps parfaitement homogène, uniforme, ne ferait apparaitre aucune énergie.
Une différence de quoi par rapport à quoi ?

les fluctuations quantiques ne s'annulent jamais , donc il y'a toujours de l'energie dans l'espace-temps .

[Xoxopixo]

les fluctuations quantiques ne s'annulent jamais

Il ne faut jamais dire jamais.

Et si tout fluctue ensemble ?
Et si la "fluctuation" nécéssite une référence non locale pour être mise en évidence, avoir un sens ?

[invite875434567890]

D’après Einstein il y a interaction entre la matière et l’espace temps.
Il ne dit pas cela textuellement mais on peut le déduire de la relativité générale. En fait il a dit cette phrase: Temps et l'espace et de la gravitation n'ont pas d'existence séparée de la matière.
La courbure de l’espace temps à l’approche d’un astre induit que la trajectoire des particules sont affectées. La matière influe sur l’espace temps tout comme l’espace temps influe sur la matière. Il y a interaction entre les deux d’ou cette interrogation sur l’espace temps et la matière : sont-ils indissociable ?

[Deedee81]

Salut,

La réponse est difficile. Même avec la RG.

Quand on regarde l'équation d'Einstein, dans un "univers sans matière" on a Ruv = 0. Or, cela ne veut pas dire un tenseur de courbure nul (seul le tenseur de Ricci s'annule) et on peut avoir bien des solutions (Minkowski, ou Minkowski + des ondes gravitationnelles, je crois qu'il y a même des solutions avec expansion..... mais quel sens donner à une expansion sans la matière , les solutions DeSitter si ma mémoire ne me trahi pas).

Un espace-temps sans matière n'est donc pas une hérésie.

Toute-fois, j'ai une vision très "relationnelle" de la RG (ce qui est courant, par exemple chez les adeptes de la gravité quantique à boucles). L'indépendance à l'arrière-plan n'est pour moi pas un vain mot. Et l'espace-temps ne traduit jamais que des relations entre différentes "choses" (par exemple la distance entre deux objets). L'espace-temps en tant qu'entité séparée n'a pas de sens. D'ailleurs, il suffit de voir le livre Gravitation de MSW, l'espace-temps au début y est décrit/définit par "ce qui s'y passe".

Un espace-temps sans matière est donc une hérésie.

Je sais, je viens de me contredire

Quand la même théorie permet deux réponses opposées, selon le point de vue, l'interprétation, c'est qu'il y a un problème avec la question (au moins dans ce cadre).

Je reste persuadé que la deuxième réponse est la bonne. Mais ça reste une opinion. Carlo Rovelli a aussi cette opinion et j'ai lu des articles où il argumente en faveur de cette idée ou discute de points de vues de physiciens ayant l'opinion contraire.

Donc, on peut certainement affirmer que cette question est encore largement ouverte.

[Amanuensis]

on peut avoir bien des solutions (Minkowski, ou Minkowski + des ondes gravitationnelles, je crois qu'il y a même des solutions avec expansion..... mais quel sens donner à une expansion sans la matière , les solutions DeSitter si ma mémoire ne me trahi pas).

Pour un espace-temps pris dans sa totalité.

Localement il y a plein de solutions ! Là où se promènent les satellites le tenseur de Ricci est nul si on fait abstraction de la masse du satellite, même chose pour les planètes si on fait abstraction de leur masse, etc. Autrement dit les trajectoires classiques sont solutions de géodésiques à des endroits où le tenseur de Ricci est nul.

La partie qui reste là où le tenseur de Ricci est nul, est le tenseur de Weyl, et est contraint principalement par les conditions aux limites, un peu comme la surface d'une "bulle" de savon. Ce qui me semble impliquer qu'il y a "autant" de solutions que de conditions aux limites, ce qui fait (du moins localement) beaucoup !

Or c'est la "moitié" du tenseur de courbure ! Autrement dit, il n'y a que la "moitié" de la courbure qui est contrainte localement par la "matière", l'autre moitié est "libre", et contrainte seulement par les conditions aux limites.

[Deedee81]

Salut,

Ah oui, bonne remarque. Mes réflexions s'appliquent à l'univers globalement. Dans une simple zone vide, l'espace-temps existe sans matière (ou du moins, même dans un point de vue relationnel, on peut donner un sens à cet "existe").

[noureddine2]

Envoyé par Noureddine2
les fluctuations quantiques ne s'annulent jamais

Et si tout fluctue ensemble ?
Et si la "fluctuation" nécéssite une référence non locale pour être mise en évidence, avoir un sens ?

tu veux dire qu'on peut trouver un repere ou les fluctuations quantiques peuvent s'annuler ?
c'est quoi ce repere ?

[Xoxopixo]

tu veux dire qu'on peut trouver un repere ou les fluctuations quantiques peuvent s'annuler ?
c'est quoi ce repere ?

Le repère pourait être la "chose" elle-même.
Pour imager, en considérant la propriété distance: Si la taille de l'univers augmente, il n'augment dans rien, donc il n'augmente pas.
Il peut "flucter" autant qu'il veut, celà n'a pas de sens tant qu'il n'y a pas un observateur exterieur à cet univers pour le constater.

[noureddine2]

Le repère pourait être la "chose" elle-même.
Pour imager, en considérant la propriété distance: Si la taille de l'univers augmente, il n'augment dans rien, donc il n'augmente pas.
Il peut "flucter" autant qu'il veut, celà n'a pas de sens tant qu'il n'y a pas un observateur exterieur à cet univers pour le constater.

on n'est pas à l'exterieur de l'univers , et on dit que l'univers est en expansion , ou est la difference entre les deux cas ?

[Xoxopixo]

on n'est pas à l'exterieur de l'univers , et on dit que l'univers est en expansion , ou est la difference entre les deux cas ?

Je dirais la non homogénéité de notre univers actuel. (Et de manière très spéculative, le fait que nous avons une connaissance partielle de celui-ci.)

[noureddine2]

Le repère pourait être la "chose" elle-même.
Pour imager, en considérant la propriété distance: Si la taille de l'univers augmente, il n'augment dans rien, donc il n'augmente pas.
Il peut "flucter" autant qu'il veut, celà n'a pas de sens tant qu'il n'y a pas un observateur exterieur à cet univers pour le constater.

je donne un exemple : on met une mouche dans un ballon , et on gonfle le ballon , est que la mouche peut detecter l'expansion du ballon ?
, on peut prendre aussi l'exemple du caoutchou qui s'étire .

[Black-Milou]

Je crois que la Relativité Générale autorise un grand nombre de géométries d'espace-temps se satisfaisant d'une totale absence de matière et d'impulsion en leur sein. Ces espaces-temps sont appelés les variétés de Calabi-Yau. Ces espaces sont courbes et témoignent que les équations de la RG n'ont pas besoin de présence de matière-énergie pour avoir des solutions avec courbure.

[invite10421055]

Je crois que la Relativité Générale autorise un grand nombre de géométries d'espace-temps se satisfaisant d'une totale absence de matière et d'impulsion en leur sein. Ces espaces-temps sont appelés les variétés de Calabi-Yau. Ces espaces sont courbes et témoignent que les équations de la RG n'ont pas besoin de présence de matière-énergie pour avoir des solutions avec courbure.

L'espace-temps n'"existe" pas plus que la matière. ( Et oui encore une n-ième question portant sur "l'existence de...").
L'espace, le temps, la matière existent en tant que concepts.

La question telle que posée, n'a aucun sens.

Cordialement,

[Black-Milou]

Dans un espace-temps de Calabi-Yau il y a de la gravité sans matière. Question subsidiaire : peut-il y avoir des trous noirs ?

[invite875434567890]

Je reformule ma question puisque le mot existence ne convient pas.
On parle en physique de continuum espace-temps.
La relativité générale démontre que la matière déforme la géométrie de l'espace qui l'entoure.
Ne peut-on pas décrire un continuum espace-temps-matière? Un concept qui uni les trois formes, pour décrire la réalité.

[Black-Milou]

Je dirai non puisque justement les équation de la Relativité Générale semblent bien admettre des solutions avec présence de gravité en l'absence de matière et d'énergie.

[Black-Milou]

Je suis en train de parcourir le livre de Shing-Tung Yau ou l'auteur raconte la découverte de ces espaces temps sans matière qui portent son nom et j'ai l'impression que ceux-ci sont en fait extrêmement petits (les équations de la RG ne permettraient pas n'importe quelle taille ? ?). Yau affirme aussi que l'on est pas encore arrivé à calculer exactement la métrique d'un de ces espaces.

[invite6754323456711]

Bonjour,

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

Patrick

[Black-Milou]

@ ù100fil

Merci pour l'article de cette référence,

On y trouve :

Un grand nombre de solutions connues des équations de la relativité générale correspondent à des espaces dépourvus de matière. Il est donc particulièrement utile de classer ces différentes solutions. L'une de ces classifications exploite une analogie avec les vecteurs propres des espaces vectoriels usuels, appliqué aux tenseurs d'ordre 4. Cette classification s'appelle la classification de Petrov.

Il existe un article Wikipedia sur la classification de Petrov qui dit entre autre ceci :

In differential geometry and theoretical physics, the Petrov classification describes the possible algebraic symmetries of the Weyl tensor at each event in a Lorentzian manifold.
It is most often applied in studying exact solutions of Einstein's field equations, but strictly speaking the classification is a theorem in pure mathematics applying to any Lorentzian manifold, independent of any physical interpretation. The classification was found in 1954 by A. Z. Petrov.

...

Just as you would expect from the theory of the eigenvalues of an ordinary linear operator on a four dimensional vector space, the different types of Weyl tensor (at a given event) can be determined by solving a certain quartic polynomial.
These eigenbivectors are associated with certain null vectors in the original spacetime, which are called the principal null directions (at a given event). The relevant multilinear algebra is somewhat involved (see the citations below), but the resulting classification theorem states that there are precisely six possible types of algebraic symmetry. These are known as the Petrov types:

Type I : four simple principal null directions,
Type II : one double and two simple principal null directions,
Type D : two double principal null directions,
Type III: one triple and one simple principal null direction,
Type N : one quadruple principal null direction,
Type O : the Weyl tensor vanishes.

Mais dans aucun de ces articles il n'est fait référence à la notion de variété de Calabi-Yau. Y aurait-t-il deux mondes qui s'ignorent et qui emploient des terminologies différentes pour des notions semblables ?

[Amanuensis]

Mais dans aucun de ces articles il n'est fait référence à la notion de variété de Calabi-Yau.

À ce que j'en comprends, il n'y a pas de solution de ce genre pour les équations en 4D, ce qui explique qu'on en parle pas dans les articles en question. Des solutions incluant des espaces de Calabi-Yau apparaissent en théorie des cordes, qui travaille avec bien plus quatre dimensions.