vitesse et expansion

[astrocurieux]

Bonjour, il y a dans la partie du forum consacrée à l'astronomie et l'astrophysique un sujet passionnant intitulé "Pour en Finir avec les incohérences sur les TN"
Je n'ai pas encore tout compris mais il y a un passage qui m'a interpelé :

Au début de l'exposé, j'ai remarqué une autre anomalie, le commentaire indique qu'à grande vitesse il ne reste plus qu'un point vers l'arrière, sans indiquer qu'il existe en arrière un grossissement énorme, égal à la contraction vers l'avant. Le commutateur se rattrape ensuite, en disant que le fond est très sombre donc non totalement obscur.

Auquel il a été répondu :

La coupure de la plupart des spectres finit par être exponentielle à haute fréquence, et c'est en tout cas le cas des spectres de corps noir modélisant les étoiles. Donc un décalage vers le rouge suffisamment important fait effectivement passer le nombre de photons reçus de quelque chose à strictement 0. Votre pinaillage est du même type que celui qui veut que la silhouette d'un trou noir ne soit pas parfaitement sombre puisque le flux d'un objet passant l'horizon décroît exponentiellement.

Je vais pinailler un peu plus car cela me semble aboutir sur un autre sujet qui me tient à coeur.

Pour commencer la vitesse étant de 99% de c, on n'arrive pas à strictement 0 mais seulement à très proche de strictement 0.
Et bien d'un coté (devant) on a la matière qui se contracte et d'un autre (derrière) la matière qui s'étend, cela me fait penser à ce que l'on observe dans l'univers, d'un coté la matière que nous connaissons bien issue d'une contraction et de l'autre le vide en expansion.

Je suis donc tenté de chercher le rapport entre les deux phénomènes !

Qu'en pensez-vous et quels éclaircissements pouvez-vous m'apporter ?
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[phys4]

Pour commencer la vitesse étant de 99% de c, on n'arrive pas à strictement 0 mais seulement à très proche de strictement 0.
Et bien d'un coté (devant) on a la matière qui se contracte et d'un autre (derrière) la matière qui s'étend, cela me fait penser à ce que l'on observe dans l'univers, d'un coté la matière que nous connaissons bien issue d'une contraction et de l'autre le vide en expansion.

Je suis donc tenté de chercher le rapport entre les deux phénomènes !

Qu'en pensez-vous et quels éclaircissements pouvez-vous m'apporter ?

Il faut remarquer que la déformation vue par l'observateur en mouvement rapide est seulement apparente, le détail sur la déformation est été discutée ici :
http://forums.futura-sciences.com/as...e-lumiere.html

J'avais pinaillé un peu à cause du point vers l'arrière, car si l'espace devient sombre vers l'arrière, il n'y a pas de discontinuité dans la figure.
Pour 99% de c le grossissement vers l'arrière est de 14, et la luminosité décroit d'un facteur 40 000, donc il est vrai qu'il n'y a plus grand chose à voir.
Je ne vois pas le parallèle avec l'expansion, car il s'agit d'un effet dans toutes les directions alors que l'aberration est directive.
Comment arrivez à faire un rapprochement ?

[astrocurieux]

Je remarque simplement des similitudes en me demandant si elles ne seraient pas révélatrices.

Mais j'ai approfondi le raisonnement et voilà ce que je me dis :
La RR nous dit que la vitesse déforme l'espace-temps
La RG nous dit que la matière déforme l'espace-temps

Et dans le cas qui nous intéresse la RR nous dit une chose et dans le cadre de nos interrogations sur la RG nous avons un phénomène qui y ressemble, je suis fortement tenté de chercher le lien, tout en reconnaissant qu'il ne parait pas si évident.

Je m'excuse si je ne m'exprime pas toujours très bien mais j'espère parvenir tout de même à faire comprendre ma petite idée.
Quoi qu'il en soit j'ai du mal à croire qu'une telle similitude soit fortuite, il doit y avoir une leçon à tirer de cela.

[Deedee81]

Salut,

Je remarque simplement des similitudes en me demandant si elles ne seraient pas révélatrices.
Mais j'ai approfondi le raisonnement et voilà ce que je me dis :
La RR nous dit que la vitesse déforme l'espace-temps
La RG nous dit que la matière déforme l'espace-temps

Si j'ai bien compris ce que tu soulèves, ce lien est connu : c'est le principe de correspondance (le fameux "masse grave = masse inerte") qui en langage moderne s'écrit :

En RG, en tout point on peut trouver un système de coordonnées (ou un repère, on peut aussi parler d'espace tangent) local où la RR est valide (ce sont les repères en chute libre).

En sommes localement (j'ai bien dit localement !) il y a équivalence entre le champ de gravité et un "simple" champ d'accélération (j'insiste encore sur le localement car tout champ d'accélération, dans une zone étendue, ne correspond pas nécessairement à un champ gravitationnel.... il suffit de considérer les accélérations en espace-temps plat).

EDIT ah oui, petit bémol, la vitesse en RR ne déforme pas l'espace-temps. Elle modifie les relations espace et temps entre deux observateurs, mais l'espace-temps lui reste le même : c'est l'espace-temps de Minkowski.

[A voir en vidéo sur Futura]

[astrocurieux]

Désolé pour mon manque de rigueur dans un vocabulaire que je ne maitrise que difficilement et un grand merci pour ces précisions.

Je ne crois pas que masse grave=masse inertielle soit parfaitement adapté ici.

La RR, donc, nous dit que la vitesse modifie les relations espace et temps entre deux observateurs.
La RG, nous dit que la matière déforme l'espace-temps

Vous ne me contredirez pas je pense si j'affirme que RR et RG sont intimement liées.
Par conséquent je suis très fortement tenté de considérer qu'un effet constaté en RR doit avoir son pendant en RG.

Si je poursuis le raisonnement j'en arrive à la conclusion que l'énergie noire devrait trouver son explication dans la RG, hélas comme nous le savons tous, ce n'es pas le cas.

[Amanuensis]

La RG, nous dit que la matière déforme l'espace-temps

Formulation qui en trompe plus d'un.

Vous ne me contredirez pas je pense si j'affirme que RR et RG sont intimement liées.

Discutable, mais ce n'est pas important en fait.

Par conséquent je suis très fortement tenté de considérer qu'un effet constaté en RR doit avoir son pendant en RG.

Tout ce que décrit la RR n'est qu'un cas particulier (courbure de Riemann nulle) des modèles décrits par la RG. Du coup, tout ce qu'enseigne la RR est aussi enseigné par la RG !

Si je poursuis le raisonnement j'en arrive à la conclusion que l'énergie noire devrait trouver son explication dans la RG, hélas comme nous le savons tous, ce n'es pas le
cas.

?? Que veut dire "trouver son explication dans...", dans le contexte ? La RG donne un cadre géométrique indépendant de ce que "contient" l'Univers, la RG n'explique pas l'énergie électro-magnétique par exemple, et personne ne s'attend à ce qu'elle le fasse il me semble.

[Deedee81]

Vous ne me contredirez pas je pense si j'affirme que RR et RG sont intimement liées.
Par conséquent je suis très fortement tenté de considérer qu'un effet constaté en RR doit avoir son pendant en RG.

Oui, oui, c'est ce que je disais :

"En RG, en tout point on peut trouver un système de coordonnées (ou un repère, on peut aussi parler d'espace tangent) local où la RR est valide (ce sont les repères en chute libre)."

Dit en terme plus simple, pour tout observateur en chute libre, dans son voisinage immédiat, la RR est valide et la gravité indétectable.

Dit de manière grossière (et sans doute discutable) : la RG c'est de la RR locale.

(il faut aussi ajouter l'équation d'Einstein, ça, ça ne vient pas de la RR).

Donc, forcément, à condition de considérer une zone assez petite, tout phénomène RR existe en RG (sans devoir être ajouté).

Si je poursuis le raisonnement j'en arrive à la conclusion que l'énergie noire devrait trouver son explication dans la RG

Il y a une tonne de chose qui peuvent provoquer des accélérations. Il ne suffit donc pas de dire "accélération de l'expansion" et "lien RR - RG" pour aboutir à cette conclusion.(voir aussi l'objection de Amanuensis)

Mais :

hélas comme nous le savons tous, ce n'es pas le cas.

En fait, on n'en sait rien.
(je serais moins flou concernant la matière noire)

[astrocurieux]

Moi ce qui me plairait est une théorie de relativité universelle.

Mais l'important n'est pas ce que je pense ou ce qu'il me plairait, mais ce que nous dit l'univers.

La RR nous dit donc qu'à une vitesse proches de c un observateur verrait la matière se contracter devant et constaterait un phénomène d'expansion derrière.
Moi je dis que cela fait penser à la matière telle que nous la connaissons et au vide tel que nous le voyons, et que j'ai du mal à croire qu'il n'y a pas un lien.

Pour les explications il me faut faire attention à ne pas tomber dans le piège de la théorie personnelle, mais je dirais que quelle que soit mon explication, qu'elle soit personnelle ou pas, qu'elle soit juste ou fausse, cela ne change de toute façon rien à l'énoncé du problème.

Voilà mon analyse :
si nous accélérons pour nous rapprocher encore plus de c nous observerions derrière nous une accélération de l'expansion.
Transposé dans un univers de relativité universelle cela devrait signifier que notre galaxie se contracte sous l'effet de courbure d'espace-temps présentes dans le vide dont l'énergie noire est une mesure, ce qui va dans le sens de la théorie mond.
Je ne vais pas plus loin sinon la théorie personnelle deviendra flagrante.

[phys4]

Dit de manière grossière (et sans doute discutable) : la RG c'est de la RR locale.

Je ne trouve pas cela grossier, j'aurais simplement préféré :
La RR c'est de la RG locale ???

Meilleurs commentaires à tous.

[Amanuensis]

La RR nous dit donc qu'à une vitesse proches de c un observateur verrait la matière se contracter devant et constaterait un phénomène d'expansion derrière.

Non. Elle dit que tous les observateurs voit l'espace-temps de la même manière (1), mais que chaque observateur voit une très forte aberration pour les trajectoires d'objets allant à des vitesses proches de c, analysable comme un rapprochement entre trajectoires pour ce qui vient vers lui, et un écartement pour ce qui s'en éloigne.

Le présenter dans l'autre sens pousse à penser de travers.

(1) C'est l'essence même du principe de relativité !

[Amanuensis]

j'aurais simplement préféré :
La RR c'est de la RG locale ???

Bien d'accord, mais je m'étais abstenu de commentaire.

[Deedee81]

EDIT croisement avec Amanuensis qui lui aussi a remarqué que le raisonnement d'astro était à l'envers (décidément, astro et moi on peut se donner la main aujourd'hui. Je vais arrêter et aller me reposer).

si nous accélérons pour nous rapprocher encore plus de c nous observerions derrière nous une accélération de l'expansion.

En fait, c'est l'inverse. A supposer que l'expansion soit constante. Si on accélérait, on observerait derrière nous une expansion qui ralentit !!!!! (redshift de plus en plus prononcé)

A noter aussi que de tels effets sont anisotropes (d'autres hypothèses donnent aussi de tels résultats). Attendons encore un peu, il y a des campagnes de mesure pour l'énergie noire et vérifier l'isotropie ou l'anisotropie en fait partie.

L'énergie noire on en sait trop peu pour faire quelque réflexion intéressante sur le sujet. On a sans doute une bonne centaine d'hypothèses/idées/modèles/théories qu'on ne sait pas (encore) départager. En ajouter une de plus n'aidera en rien.

P.S. pour la matière noire, je ne crois pas/plus à une modification de la RG. Par contre, pour l'énergie noire je pense aussi qu'il y a de bonne chance que ce soit le cas (mes idées tournent autour de la gravitation quantique mais là aussi c'est de la spéculation, à ajouter à la bonne centaine d'hypothèses existantes )

[Deedee81]

Je ne trouve pas cela grossier, j'aurais simplement préféré :
La RR c'est de la RG locale ???

J'ai la tête à l'envers aujourd'hui J'ai mal dormi.

J'aurais dû écrire "la RG c'est localement de la RR" (c'est dans ce sens là que je voulais le dire ce qui n'est jamais que te paraphraser)

[astrocurieux]

Je rappelle ma référence : http://forums.futura-sciences.com/as...rences-tn.html

Il me semble bien avoir compris qu'en se déplaçant à une vitesse proche de c on verrait un "rapprochement" de la matière devant et un "écartement" derrière.
J'en ai déduit que si l'on continuait d'accélérer pour nous rapprocher encore plus de c, le phénomène (visuel) s'amplifierait encore, je ne vois pas ou est l'erreur là-dedans à part quelques approximations dans le vocabulaire. Un écartement qui s'amplifie, cela ressemble quand même bien à une expansion !

Deedee, si quelqu'un vient m'apporter la réponse à toutes mes questions j'en serais très heureux, mais je ne suis guère enclin à attendre sa venue sans rien faire, d'autant que je pense que nous avons déjà tous les éléments devant les yeux.

Je trouve qu'on en sait (peut-être) déjà pas mal sur l'énergie noire.
Si l'on suit le raisonnement c'est une mesure des courbures du vide qui rendent inutile toute matière noire, il ne manque plus que la bonne modification de la RG pour que tout se tienne, mais je vous l'accorde ce n'est pas rien.

Dans toutes autres théories il est certain que l'énergie noire est beaucoup plus mystérieuse de même que la fantomatique matière noire.

[Amanuensis]

je ne vois pas ou est l'erreur là-dedans

L'erreur est conceptuelle, et consiste à penser en terme d'un espace dans lequel l'observateur se déplace à une certaine vitesse.

La RR dit exactement le contraire, que la notion de vitesse d'un observateur n'a pas de sens en elle-même, n'a aucun effet, et donc n'est pas observable.

[astrocurieux]

L'erreur est conceptuelle, et consiste à penser en terme d'un espace dans lequel l'observateur se déplace à une certaine vitesse.

La RR dit exactement le contraire, que la notion de vitesse d'un observateur n'a pas de sens en elle-même, n'a aucun effet, et donc n'est pas observable.

J'aime tant cette remarque que j'en viendrais à douter de moi !
Je trouve cette présentation de la RR "lumineuse" !
Mais je ne pense pas que cela change quoi que ce soit à mes conclusions, cela va juste m'aider à mieux comprendre puis à mieux m'exprimer.

[Deedee81]

Il me semble bien avoir compris qu'en se déplaçant à une vitesse proche de c on verrait un "rapprochement" de la matière devant et un "écartement" derrière.

Tu vois la matière s'éloigner (derrière), forcément, tu es en mouvement. C'est un mouvement d'ensemble

Ce qui compte est la relation de proportionnalité vitesse / distance. Or là, vu le redshift qui augmente avec l'accélération (effet Doppler + dilatation du temps) du verrais ce rapport diminuer.

Calcul bienvenu pour combler une éventuelle fatigue de ma part

Et attention, je fais bien référence à ce que tu disais plus haut : on accélère pour se rapprocher de c. Ici tu parles de vitesses toute seule, voir la réponse d'Amanuensis, ça ne marche plus. C'est le fait que la vitesse varie qu'on a une variation du redshift. Voir aussi ce que je disais plus haut sur le lien entre RR et RG : cela concerne l'accélération, pas la vitesse. Et pour cause (à nouveau référence à la réponse d'Amanuensis) : l'accélération a des effets physiques (bien connus) alors qu'une vitesse pure n'a pas d'effet (local, voir expérience de pensée des ascenseurs d'Einstein).

[Deedee81]

P.S. : si tu as quelques difficultés, fait quelques schémas, éventuellement en utilisant les représentations de Minkowski (cône de lumière, etc...). Une image est toujours plus parlante qu'une explication.

[astrocurieux]

P.S. : si tu as quelques difficultés, fait quelques schémas, éventuellement en utilisant les représentations de Minkowski (cône de lumière, etc...). Une image est toujours plus parlante qu'une explication.

Je ne pense pas que mes idées soient suffisamment claires pour y parvenir.
Mais il n'y a pas lieu en fait, vous avez forcément compris mon idée et c'est vous qui allez m'expliquer.

[Deedee81]

Je ne pense pas que mes idées soient suffisamment claires pour y parvenir.

c'est l'inverse. En écrivant sous forme de schéma, ça te permettra de voir plus clair. Je le répète, un pt'tit dessin vaut mieux qu'un long discours. C'est pour t'aider le dessin, pas pour nous expliquer.

D'autant que les diagrammes de Minkowski c'est pas bien sorcier (ou une méthode à ta façon qui te conviendrait mieux).

La preuve que c'est nécessaire : tu dis que "c'est vous qui allez m'expliquer".... alors que je l'ai déjà fait deux fois. Je ne crois pas que répéter une troisième fois (sans compter les explications d'Amanuensis) va aider.

[astrocurieux]

Bon, je demande un délai, il faut que je fasse chauffer quelques neurones !

[Amanuensis]

Mais je ne pense pas que cela change quoi que ce soit à mes conclusions,

Ben si. Parce que l'expansion de la RG, c'est quelque chose d'indépendant (dans une large mesure) de l'observateur. C'est une propriété de l'Univers, alors que la perception par un observateur d'objets se déplaçant à grande vitesse par rapport à lui est une "propriété" de l'observateur. Du coup, la similitude en prend un grand coup dans l'aile.

Il y a bien un rapport, qui est tout simplement que dans les deux cas ce sont au fond des effets liés aux mesures, à des choix de systèmes de coordonnées, de référentiels. Et qu'on retrouve ces effets en comparant des observateurs ayant une vitesse relative non nulle, ou des référentiels se rattachant mal cause la courbure n'est pas très étonnant. Après tout, qu'est-ce que peuvent bien faire des mesures ne se comportant pas de manière "euclidienne" à part se "contracter" ou se "dilater" ????

Il y a bien des leçons à tirer de ces comparaisons, mais a priori faut commencer par "le plus simple", c'est à dire chercher dans le formalisme ce qui amène les similitudes (et cela amène à la distinction de la notion de mesure par rapport à l'idée d'espace et de temps "réifié" qui existeraient avec une "taille" qui leur serait propre), plutôt que de sauter allégrement sur le premier "grand mystère" qui se présente avec un vague rapport, genre énergie noire.

Vous êtes, à mon avis, bien trop nombreux, et intervenant beaucoup trop, à chercher à "'résoudre" des questions extrêmement difficiles sans commencer par comprendre correctement les théories développées dans le dernier siècle ! Toujours à mon avis, les forums physique et astrophysique devraient être dominés par des fils s'occupant de la compréhension de base des théories en vigueur, et pas par des spéculations littéraires (= sans maths) basées sur des connaissances tirées d'une vulgarisation plus ou moins bien faite. Alors qu'on observe le contraire.

[astrocurieux]

Mais de toute façon je peux toujours le prendre simplement :

Voilà, je suis un pov'gars qui ne comprend rien à la physique, j'ai juste lu un reportage dans paris-match !
J'ai vu le film sur les TN et l'explication sur les phénomènes visuels aux vitesses proches de c, et là je me suis dit "tiens, ça fait penser à la matière et à l'expansion"

Et à ça si vous me répondez qu'il n'y a aucun lien, je ne pourrais pas m'empêcher de vous regarder bizarrement.

[astrocurieux]

En fait, c'est l'inverse. A supposer que l'expansion soit constante. Si on accélérait, on observerait derrière nous une expansion qui ralentit !!!!! (redshift de plus en plus prononcé)

J'arrive pas à comprendre cette affirmation, j'ai beau essayer, pas moyen.
Nous nous déplaçons à une vitesse proche de c et assistons à un effet visuel qui semble faire se rapprocher la matière devant tandis que derrière elle semble s'écarter.
Si on continue d'accélérer comment l'impression d'écartement peut-elle ralentir alors que cela a été le contraire jusque-là ?

[astrocurieux]

Je rouvre cette discussion pour signaler que j'ai ouvert un débat ou je tente d'apporter ma réponse à cette question.
Excusez-moi si je suis un peu tenace !