Hétérogenéite du fond diffus cosmologique

[legyptien]

Bonjour,

Nos amis controversee Bogdanof sont passes a la tele recemment dans ONPC. Ils ont dit une phrase qui me rend sceptique a laquelle je ne crois pas pour etre honnete. Ils ont affirmee que l heterogeneite du fond diffus cosmologique etait la preuve qu AVANT le big BANG il n y avait pas de matiere mais uniquement de l information !! Deja parler d un avant le big bang me derange fortement. Je peux comprendre que juste juste apres le big bang l univers etait ultra compacte et chaud. Je peux comprendre que l entropie n a fait qu augmenter depuis. S ils ont envi de dire que l information n a fait qu augmenter depuis je veux bien car on connait la relation entre entropie et information. Mais parler de l heterogeneite du rayonnement fossil et mettre ca en relation avec de l information AVANt le big bang c est too much pour moi.

Des avis de la part d expert ?

Merci
-----

[obi76]

Bonjour,

déjà "avant" le big bang n'a pas de sens, puis que l'espace ET le temps sont apparus au big bang.

[coussin]

Difficile d'interpréter une phrase hors contexte…

[Deedee81]

Salut,

Je trouve l'affirmation un peu osée (qui s'en étonnera). Les calculs utilisant les fluctuations quantiques et l'inflation donnent un spectre d'hétérogénéité dit "en puissance" qui est fort bien confirmé par Planck. Nul besoin de faire appel à un éventuel "pré-big bang" (qu'on retrouve souvent en gravitation/cosmologie quantique). Et le rapport avec le "uniquement de l"information" me semble encore plus douteux (pour rester gentil).

P.S. je le sens mal venir mais je donne quand même un avertissement collégial. Le fil concerne la question de fond et pas les B2. Alors pas de dérrappage, merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Bonjour,

Nos amis controversee Bogdanof sont passes a la tele recemment dans ONPC. Ils ont dit une phrase qui me rend sceptique a laquelle je ne crois pas pour etre honnete. Ils ont affirmee que l heterogeneite du fond diffus cosmologique etait la preuve qu AVANT le big BANG il n y avait pas de matiere mais uniquement de l information !! Deja parler d un avant le big bang me derange fortement. Je peux comprendre que juste juste apres le big bang l univers etait ultra compacte et chaud. Je peux comprendre que l entropie n a fait qu augmenter depuis. S ils ont envi de dire que l information n a fait qu augmenter depuis je veux bien car on connait la relation entre entropie et information. Mais parler de l heterogeneite du rayonnement fossil et mettre ca en relation avec de l information AVANt le big bang c est too much pour moi.

Des avis de la part d expert ?

Merci

L'avant Big Bang ne pose aucun problème conceptuel, pas plus que de compter des années négatives avant la fondation de Rome ou la naissance du Christ. Et contrairement à ce qu'on lit assez fréquemment sur le sujet, il n'en a jamais posé. Les histoires de "mur de Planck" n'ont jamais concerné que les lacunes de la représentation physique appelant à des avancées théoriques, et non je ne sais quelle évanouissement de l'espace et du temps.

Si on résume les différents voies d'approches théoriques :

* dans le modèle classique de Relativité générale pure du départ (sans aucun ajout théorique), on aboutit à une singularité. La singularité n'est pas un objet physique, c'est un défaut du modèle, un point non traité, donc n'interdisant rien et ne donnant lieu à aucune affirmation positive.

* dans un modèle semi classique (Hawking-Turok) les coordonnées spatio-temporelles sont finies sans bord : pas d'avant. Dans ce cas effectivement parler d'avant BB n'a pas plus de sens que de parler du Nord du Pole Nord. C'est très élégant mais ça n'a jamais dépassé le stade du toys universe, comme beaucoup d'explorations théoriques sur le sujet.

* dans les modèle de gravité quantique (théorie des cordes ou des boucles...) : généralement, notion de pré big bang et multivers à la clé. Le Big Bang devient une classe de phénomènes.

Une partie des modèles de cosmologie quantiques se raccorde à la théorie de l'inflation, qui est une implémentation vétérante (sérieusement discutée depuis le début des années 80) du modèle d'expansion "pure RG" du départ, dont il soigne un grand nombre de pathologies.

L'inflation implique un croissance du facteur d'échelle sur un mode exponentiel pendant une brève durée se traduisant par un gain d'un facteur genre ~e⁵⁰ en 10^-32 seconde. De ce fait les fluctuations quantiques de tailles infinitésimales se trouve étirée démesurément pour aboutir à une taille cosmique. Cela laisse une empreinte sur la distribution des fluctuations de température sur le fond diffus cosmologique. Ces fluctuations sont en toute hypothèse purement quantique, et donc totalement vide d'information, en tant que telles. Mais le fait de retrouver la distribution prédite dans les inhomogénéité du CMB permet de tester les modèles (les différents versions du modèle d'inflation ou autres modèles concurrents).

Au sujet de l'entropie : à noter d'abord que la notion d'entropie est inversement proportionnelle à celle d'information, si on veut relier les deux. Ensuite, concernant spécifiquement l'entropie de l'univers il y a un mic mac potentiel qu'il faut bien remettre en place.

Si on reprend les choses à la base : l'univers constitue à n'en pas douter un système isolé et l'entropie des système isolé ne peut qu'augmenter. Si on prend un cube avec des particules dedans, l'état d'entropie maximal en thermodynamique classique, est donnée quand les particules sont réparties de manière homogène et que tout est à l'équilibre thermique. Les vitesse des particules se distribuent selon une belle courbe en cloche (distribution de Maxwell), y'a pas un coin plus dense, plus chaud ou plus froid ou peuplé différemment qu'un autre, tout est pareil partout, en principe rien ne peut évoluer pour donner un état différent de celui ci .

Chose étrange, pour commencer, c'est précisément l'état du jeune univers : son entropie est déjà maximale, au sens de la thermodynamique classique. Comment a t'elle pu ne faire qu'augmenter depuis, pour donner un univers qui apparaît aujourd'hui manifestement beaucoup plus structuré et différencié que la soupe originelle ?

La réponse est dans l'expansion et la gravité. Il faut distinguer en fait deux genres d'entropie : celle qui précède, qui est l'entropie thermique, et une autre qui est l'entropie gravitationnelle. D'un point de vue thermique, on l'a vu l'état ultime d'une évolution est obtenue quand tout est mélangé de manière uniforme. D'un point de vue gravitationnel l'état ultime c'est un trou noir.

Intuitivement, on peut définir l'entropie comme ce qui résulte d'un système quand il a fourni un travail. Moins il a d'entropie, plus il est à même de travailler. Pour la gravité, "travailler" c'est tomber, rapprocher les centre de masse. Deux astres au loin forment un système d'entropie minimale. Ils se rapproche et fusionnent : de l'énergie est dégagée, le système a travaillé. L'état d'entropie gravitationnelle maximale est atteinte quand tout forme un trou noir. Ce qui constitue l'entropie maximale d'un gaz dans une enceinte où on ignore la gravité (le gaz se répand uniformément) constitue l'entropie minimale pour la gravité. Et calcul fait, pour une masse donnée il est beaucoup, (beaucoup) plus entropique que cette même masse rependue dans l'espace sous forme d'un gaz à l'équilibre thermique. Si on prend tout en compte, le trou noir représente donc l'état d'entropie maximal.

L'expansion disperse la matière de manière quasi-uniforme dans un volume immense : son état d'entropie gravitationnelle est minimale. Elle n'a plus qu'une seule envie, s'effondrer sur elle même, ce qui va faire travailler la force de gravité et c'est grâce à cela que l'Univers va pouvoir se structurer pour donner des galaxies, des étoiles et des planètes.

Lors de la contraction, les trous noirs vont simplement continuer de grossir, et l'entropie continuera d'augmenter, à un rythme de plus en plus important, jusqu'à une fusion de tous les N trous noirs de l'univers, ce qui ne constitue pas une situation symétrique à celle de la phase d'expansion.

[legyptien]

Difficile d'interpréter une phrase hors contexte…

Je ne vois pas quel contexte pourrait justifier leurs affirmation !! . Y a moyen de voir le contexte sur "On est pas coucher".

D'apres mes minces connaissances un Avant big bang me semble difficile a imaginer pour la raison qu a evoquer Obi. Deedee tu dis qu'un pre-big bang (Avant big bang j imagine ?) existe quand on evoque le domaine gravitation/cosmologie quantique. Tu t y connais bcp plus que moi donc dit moi ce que tu en penses: la gravitation/cosmologie quantique est utile quand on a des singularites (typiquement ce qui se passe 'dans' les trous noirs ou dans les premieres fractions de secondes suivant le big bang) ? Autrement dit c est utile dans un "tout juste apres" big bang pas un pre-big bang ?

L'avant Big Bang ne pose aucun problème conceptuel, pas plus que de compter des années négatives avant la fondation de Rome ou la naissance du Christ.

Oui sauf que avant la fondation de Rome il existait des etres humains, des choses, l espace temps... Dire que quelque chose contient l univers n a pas de sens par definition. Sur le meme principe il me semble qu on ne peut parler d un avant big bang par definition. Je ne serai pas etonner qu on puisse demontrer l incoherence d un avant big bang sur des criteres épistémologiques/philosophiques...

Cela laisse une empreinte sur la distribution des fluctuations de température sur le fond diffus cosmologique

ok donc si je comprends bien, la disparitee en temperature est liee aux fluctuations quantiques et non a un truc avant le big bang. Donc ils ont racconter n importe quoi pour parler franc mais je comprends que ce n importe quoi n est pas du a l evocation d un avant big bang car ca ne te pose pas de pb conceptuellement (moi j ai toujours pas saisi comment on peut l imaginer).

Au sujet de l'entropie : à noter d'abord que la notion d'entropie est inversement proportionnelle à celle d'information, si on veut relier les deux. Au sujet de l'entropie : à noter d'abord que la notion d'entropie est inversement proportionnelle à celle d'information, si on veut relier les deux.

Euh... Dans la theorie de Shanon je crois bien que l entropie augmente avec l information !!? Apres en thermodynamique, l'entropie represente le desordre ou une forme "degradee" (non ordonee) de l'energie si je me souviens bien mais pour l instant j avoue ne pas avoir relier l entropie de Shanon et celle de la thermo (mais j ai un article qui fait le lien que je dois lire).

D'un point de vue thermique, on l'a vu l'état ultime d'une évolution est obtenue quand tout est mélangé de manière uniforme. D'un point de vue gravitationnel l'état ultime c'est un trou noir.

Cette phrase est tres interessante !! J y avais jamais penser mais au fond c est la consequence de l instabilibilite de jeans. C est ce que tu explique tres bien dans le paragraphe d apres.

Je fais le point: 2 choses que je comprends pas: c est le lien que tu fais entre entropie et information. Et le truc d avant big bang pour lequel je ne trouve pas de details (justification) dans ta reponse.

@Deedee: C est quoi B2 ? Ca me fait penser au 2B3...

[coussin]

Je ne vois pas quel contexte pourrait justifier leurs affirmation !! . Y a moyen de voir le contexte sur "On est pas coucher".

Ça me semble juste une excuse facile à du bashing des frères Bogdanov…
Perso, si j'étais invité à la télé et que je devais expliquer mon domaine de recherche je devrais, par souci de vulgarisation, dire des choses clairement fausses qui pourraient m'être reprochées…

Donc bon… Baser une discussion sur des propos tirés d'une emission de télé (surtout celle-là…)…

[legyptien]

Ce que tu dis est vrai. Rendre simple et accessible quelque chose de (tres) compliquer a ces limites. On peut pas simplifier a outrance puisque ca mene a dire des choses fausse (par endroit). Parcontre ca peut pas etre par souci de simpliciter qu on parle de AVANT le big bang. Je reconnais la volonte de simplicite quand je la vois. Ils n ont pas prononcer une seule fois le mot rayonnement fossile ou le fond diffus cosmologique pour la raison que tu evoques. Ils parlent de premier rayonnement observable, ce qui est la meme chose. Ils parlent de bebe univers (380 000 ans apres le big bang) bref ca se sent.

Pour ce qui est du Bashing, je ne cede jamais a l opinion d une foule, je me fais la mienne. Et je ne connais pas personnellement ces messieurs, il n y a donc rien de peronnel, juste des observations...

[legyptien]

Je rajouterai juste une chose qui me parait importante. L art de la vulgarisation est le fait de rendre accessible des choses ardus par la maniere d expliquer les choses sans dire de choses fausses. Ca ne necessite pas de dire des choses fausses. Il y a des livres de vulgarisation dans lesquelles il n y pas de choses fausses qui viennent d un soucis de vulgarisation.

[stefjm]

Ça me semble juste une excuse facile à du bashing des frères Bogdanov…
Perso, si j'étais invité à la télé et que je devais expliquer mon domaine de recherche je devrais, par souci de vulgarisation, dire des choses clairement fausses qui pourraient m'être reprochées…
Donc bon… Baser une discussion sur des propos tirés d'une emission de télé (surtout celle-là…)…

T’inquiètes. Personne ne t'invite.
Et si tu étais invité, tu le serais avec les b^2 qui font de l'audiance

[Aroll]

Bonjour.

C est quoi B2 ? Ca me fait penser au 2B3...

Les Bogda twins.

Amicalement, Alain

[Gilgamesh]

Oui sauf que avant la fondation de Rome il existait des etres humains, des choses, l espace temps... Dire que quelque chose contient l univers n a pas de sens par definition. Sur le meme principe il me semble qu on ne peut parler d un avant big bang par definition. Je ne serai pas etonner qu on puisse demontrer l incoherence d un avant big bang sur des criteres épistémologiques/philosophiques...

Tu peux imaginer en guise de modèle de pré big bang, un multivers vide en inflation permanente, avec de point en point des fluctuation de la densité d'énergie du vide. A l'endroit où cette densité passe par une valeur proche de zéro, l'inflation s'interromps, l'énergie du vide est transférée aux champs de matière, tu obtiens un big bang chaud et nous au bout. Dans ce paradigme l'univers est une fraction du multivers, tu as bien une relation d'inclusion.

ok donc si je comprends bien, la disparitee en temperature est liee aux fluctuations quantiques et non a un truc avant le big bang.

Oui, il n'y a pas de mémoire de l'état initial, a priori.

Euh... Dans la theorie de Shanon je crois bien que l entropie augmente avec l information !!? Apres en thermodynamique, l'entropie represente le desordre ou une forme "degradee" (non ordonee) de l'energie si je me souviens bien mais pour l instant j avoue ne pas avoir relier l entropie de Shanon et celle de la thermo (mais j ai un article qui fait le lien que je dois lire).

Je veux dire par là, comme dit au dessus, que l'information sur les condition initiale d'un système est d'autant moins accessible que l'entropie passe à un moment par une grande valeur, ce qui est le cas ici.

L'entropie au sens de Shannon, c'est le nombre de valeur que peut délivrer une source. Le lien qu'on peut faire avec l'état physique d'un système me semble délicat. Par exemple ici : si je mesure le CMB avec une précision de 1K, j'aurais toujours la même valeur (les fluctuations de température ne dépasse pas à 10^-5). Selon Shannon, l'entropie de la source est nulle, alors que thermiquement cela représente un système à l'entropie maximum.

[ClairEsprit]

l'état du jeune univers : son entropie est déjà maximale, au sens de la thermodynamique classique. ../..

Si on prend tout en compte, le trou noir représente donc l'état d'entropie maximal. ../..

L'expansion disperse la matière de manière quasi-uniforme dans un volume immense : son état d'entropie gravitationnelle est minimale.

Bonjour,

d'après ces explications je comprends qu'à la singularité initiale, l'univers est dans un état d'entropie maximale : un quasi trou noir avec une distribution homogène de particules. Donc oui, pourquoi évolue-t-il ? A cause de l'expansion ? Mais au-delà de la constatation expérimentale, a-t-on un modèle qui prédit et explique comment l'expansion (puis une phase d'inflation) peut "apparaître" dans un système à l'équilibre thermodynamique ?

[Deedee81]

Salut,

d'après ces explications je comprends qu'à la singularité initiale, l'univers est dans un état d'entropie maximale : un quasi trou noir avec une distribution homogène de particules. Donc oui, pourquoi évolue-t-il ? A cause de l'expansion ? Mais au-delà de la constatation expérimentale, a-t-on un modèle qui prédit et explique comment l'expansion (puis une phase d'inflation) peut "apparaître" dans un système à l'équilibre thermodynamique ?

Tous les modèles que j'ai déjà vu son "ad hoc" (on choisi les équations, les propriétés du champ d'inflaton, etc...) et ne répondent donc pas vraiment à cette question.

Je dirais que ce n'est pas impossible dans la mesure où un équilibre thermodynamique n'est pas statique mais dynamique. Il y a continuellement des fluctuations microscopiques. Si certaines fluctuations entrainent un "univers" en expansion, c'est alors possible (même si je trouve ça hautement spéculatif).

[illusionoflogic]

Jour legyptien

Euh... Dans la theorie de Shanon je crois bien que l entropie augmente avec l information !!? Apres en thermodynamique, l'entropie represente le desordre ou une forme "degradee" (non ordonee) de l'energie si je me souviens bien mais pour l instant j avoue ne pas avoir relier l entropie de Shanon et celle de la thermo (mais j ai un article qui fait le lien que je dois lire).

Oui, je cherche là dessus depuis un moment, (jusque là mes recherches m'ont conduites vers Brillouin) ...

Est-ce que par hasard tu pourrais me faire parvenir cette article (que j'espère récent) ? ou me donné une piste ?

Entre-nous, c'est pour ma bibliothèque,de sciences actuelles.

Dans l'attente d'un retour positif, (si c'est pas secret défense ?)

Merci

NB : tout ça me fait penser à l'exergie mais bon, (j'ai des tas de liens à décortiquer à assembler) ...

[Deedee81]

Bonjour,

J'ai lu une description de l'entropie statistique (habituelle, S = k*ln W) en lien avec l'entropie de Shannon dans le cours de mécanique quantique de Frédéric Faure, Université Joseph Fourier. On peut le trouver sur le net.
C'est dans la partie sur la décohérence quantique et j'ai trouvé les explications plutôt bien foutues.

[pascelus]

Bonjour,

déjà "avant" le big bang n'a pas de sens, puis que l'espace ET le temps sont apparus au big bang.

La situation est alors pire: notre univers serait apparu à partir du néant!... Ce paradoxe a nourri les religions pendant des millénaires puisqu'il fallait bien un "créateur"...

Même si les éléments suppuratifs sont encore énormes, comme l'a très bien expliqué Gilgamesh, il est extrêmement probable qu'il y ait eu un "avant big-bang" et le vide quantique et ses propriétés particulières sont très séduisantes pour expliquer notre univers. Ceci dit on ne fait que déplacer le problème et l'origine des "champs quantiques" risque, en l'état des connaissances, de nous ramener aux "chants et autres cantiques" des missels d'églises.

Il faut au moins reconnaitre aux frère Bogdanov le mérite d'avoir vulgarisé cette notion encore si délicate: le Big-bang n'est pas l'origine de l'univers.

[pascelus]

d'après ces explications je comprends qu'à la singularité initiale, l'univers est dans un état d'entropie maximale : un quasi trou noir avec une distribution homogène de particules. Donc oui, pourquoi évolue t'il?

Donc manifestement soit l'univers (issu du big-bang) ne constitue pas un système isolé, soit l'entropie des systèmes isolés peut diminuer!...

[obi76]

La situation est alors pire: notre univers serait apparu à partir du néant!... Ce paradoxe a nourri les religions pendant des millénaires puisqu'il fallait bien un "créateur"...

J'ai dis une bêtise, c.f. l'intervention de Gilgamesh au post 5.

[Gilgamesh]

Bonjour,

d'après ces explications je comprends qu'à la singularité initiale,

Il n'y a pas de singularité initiale au sens où, comme précisé plus haut la singularité n'est pas un objet physique, c'est un défaut du modèle, un point non traité, donc n'interdisant rien et ne donnant lieu à aucune affirmation positive.

l'univers est dans un état d'entropie maximale : un quasi trou noir avec une distribution homogène de particules. Donc oui, pourquoi évolue-t-il ? A cause de l'expansion ? Mais au-delà de la constatation expérimentale, a-t-on un modèle qui prédit et explique comment l'expansion (puis une phase d'inflation) peut "apparaître" dans un système à l'équilibre thermodynamique ?

Dans le paradigme inflationnaire, on part du vide, pas d'un trou noir. Il y a une différence fondamentale entre la matière et le vide, à niveau de densité d'énergie équivalent, qui concerne la pression.



A la base :

Ce qu'on appelle la matière, c'est un vide qui n'est pas à son état d'énergie minimal, c'est à dire un vide excité.

Ce qu'on appelle le vide c'est un ensemble de champs, un pour chaque particule élémentaire, à leur état d'énergie minimal. Même dans cet état minimal, le champ conserve une activité résiduelle qui produit des couples de particules qui se résorbent en un temps très court (d'autant plus court que la particule produite est massive). Le vide est une ruche vibrionnante qui produit de la matière à jet continu. Mais il s'agit d'une matière virtuelle, c'est à dire que ces particules ne peuvent pas interagir avec une particule réelle, un détecteur de particules par exemple ; elles produisent par contre un effet collectif qui joue un rôle important dans la théorie des champs quantiques.

L'énergie par unité de volume ρ autrement dit la densité d'énergie du vide (en Joule/m3, par exemple) résulte d'une sommation sur les champs quantique.

L'énergie E d'un champ en théorie quantique c'est :

E(n) = (n + 1/2)hv

avec
h la cte de Planck
v la fréquence (pour une particule de masse m au repos, on a hv = mc²)
n = 0, 1, 2... le nombre de particules (réelles) du champ.

n>0 représente l'état excité, le champ génère de la matière
n=0 représente l'état d'énergie minimal du champ, cad le vide.

D'où l'énergie de point zéro du champ :

E(n=0) = hv/2

...qui n'est pas nulle.

Pour calculer l'énergie de vide, on intègre sur tous les champs de toutes les particules (fermions, bosons) pour obtenir un total.

Et là, c'est le drame...

L'intégrale donne une densité d'énergie de l'ordre de ρ~10¹²⁰ fois la densité d'énergie mesurée. Notre vide semble étonnamment peu énergétique. C'est le problème dit de la constante cosmologique. Sans doute le problème ouvert le plus brûlant de la physique actuelle.

Mais bon...

Si on passe ça sous le tapis, l'idée est que "naturellement" on a une "énergie plancher" qui se déduit du formalisme fondamental la théorie quantique des champs. Comme il s'agit de l'état fondamental des champ, l'idée d'une "dilution" est sans objet. Cela signifierait que les lois de la physiques changent avec l'expansion.


Vide et expansion

Si je prend un système constitué très simplement d'un volume de vide et que j'augmente ce volume, en lui faisant subir une expansion, que se passe t'il ? J'ai crée un volume plus grand d'espace remplis de vide. Comme ce vide représente une certaine énergie par unité de volume, j'ai augmenté l'énergie de mon système.

Soit U l'énergie interne de mon système.

En thermodynamique de base, j'ai l'équation de conservation de l'énergie qui s'écrit comme ça, pour un système adiabatique (=qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur, ce qui est le cas de l'Univers) et isentropique (= dont le nombre moyen de particules par unité de volume ne change pas, ce qui est le cas du vide) :

dU = -pdV

dU est la variation de mon énergie interne
p est la pression
dV est la variation de volume

Très simplement, si j'ai un piston remplis de gaz sous pression et que je le laisse aller, son volume va augmenter (dV>0), et l'énergie interne va diminuer : une force travaille, et ce travail est fourni à l'extérieur, ce qui fait tourner le moteur de la Volvo, par exemple . Mais ici, il ne semble pas que l'Univers puisse faire tourner une Volvo. Il ne fournit de travail à personne.

Alors voyons. D'après ce qui précède :

dU = ρdV

d'où :

ρ = -p

Autrement dit l'augmentation de l'énergie interne est compensée par une pression négative. C'est un truc plutôt bizarre, mais vrai et qui se constate dans l'effet Casimir.

Bon, ça c'est ce que nous dit la théorie quantique des champs, au sujet du vide.

Que nous dit la Relativité Générale, au sujet de l'espace ? Que la gravité d'un fluide quelconque de densité d'énergie ρ et de pression p est :

g = ρ + 3p

Car en RG, la pression gravite, c'est à dire qu'elle doit être comptabilisée dans la somme des termes qui produisent une courbure de l'espace. Le chiffre 3 devant le terme p est lié aux 3 dimensions spatiales.

Comme p est négative et égale à -ρ, ρ+3p est une quantité négative, ce qui implique une gravité répulsive, et la croissance de la métrique da/dt est du genre :

da/dt ~ exp(Ht)

avec H = (da/dt)/a

soit quelque chose d'assez musclé en terme d'exponentiel ("plus ça croit, plus ça croit rapidement" ). C'est ce mode d'expansion que l'on appelle l'inflation.

Ainsi "naturellement" un espace vide dont la densité d'énergie n'est pas nulle semble voué à croître indéfiniment, et de manière inflationnaire. Et ça apparaît tellement naturellement dans les équations "semi-classiques" (c'est à dire prenant en compte à la fois la relativité générale et la théorie des champs quantiques) que la question maintenant est de savoir pourquoi l'expansion est si faible : s'il y a eu inflation, celle ci doit bien s'être interrompue, et assez vite, sinon on ne serait pas là pour en parler, ce que les anglo-saxons appellent "the graceful exit". C'est pour ça qu'on fait intervenir un champ qui se "dégrade" en très peu de temps et se thermalise en se couplant au champs "classiques" du Modèle Standard, engendrant un univers dense et chaud (10²⁷ K), avec une densité d'énergie du vide devenue très petite (~1 GeV/m3) et en expansion "classique", non inflationnaire et dégressive.

[coussin]

Super message, très pédagogique. Bravo Gilgamesh

[ClairEsprit]

Merci pour cette réponse que je dois digérer. Une remarque de néophyte cependant : le raisonnement s'articule au début autour de la théorie quantique des champs pour finir par s'appuyer sur la relativité générale. Or à ma connaissance le lien formel entre les deux n'est pas établi (je veux dire par là, une théorie qui unifierait les deux n'existe pas). Cela n'empêche pas effectivement de prendre des situations dans leur contexte théorique particulier pour mener des raisonnements mais, à un moment donné, ne manque-t-il pas un lien entre les deux domaines, et a-t-on le droit de prolonger le début d'un raisonnement par la fin d'un autre en effectuant un saut conceptuel discontinu ?

[Deedee81]

Salut,

Oui, tu as raison, un lien est indispensable.

(je veux dire par là, une théorie qui unifierait les deux n'existe pas)

Ca existe, mais c'est non validé par l'expérience (et la théorie éprouve encore des problèmes de développement, elle est mathématiquement ardue). La gravité quantique à boucles est une quantification directe de la relativité générale, dans la continuation du programme de gravitation quantique canonique (celui qui a aboutit à l'équation de Wheeler-DeWitt sur laquelle on est longtemps resté coincé).

Mais comme c'est non validé, tout raisonnement l'utilisant est forcément spéculatif. C'est dommage car il y a des résultats intéressants : absence de singularité initiale, selon les modèles : univers avec rebond ou précédé d'une zone où l'espace et le temps sont chaotiques (la "naissance" de l'univers s'apparentant alors à une transition de phase du deuxième ordre, comme pour le magnétisme avec les moments magnétiques qui s'ordonnent, ici c'est le temps macroscopique qui émerge. C'est mon modèle préféré), inflation spontanée, etc...

Malheureusement, il y a fort peu de résultats quantitatifs et donc la validation au moins dans ce domaine ne sera pas chose aisée.

Ca reste encore un plaisir de théoricien

Il y a aussi les cordes, mais je connais encore moins bien.

[coussin]

Il suffit de parler de graviton pour appliquer une TQC à la relativité générale...

[Deedee81]

Il suffit de parler de graviton pour appliquer une TQC à la relativité générale...

Oui, on peut soit faire de la théorie quantique des champs (sans graviton) en espace-temps courbe avec prise en compte de la réaction en retour.
Soit faire de la TQC avec graviton (les deux étants équivalents à une boucle).

Malheureusement :
- les calculs restent épouvantables (essaie un peu de calculer l'effet en retour sur un TN avec le rayonnement de Hawking, sans faire juste un bilan énergétique évidemment, c'est galère)
- la renormalisation implique l'existence de paramètres inconnus (on devrait les mesurer... ce que l'on ne sait pas faire). Et donc la théorie perd en prédictibilité
- Même cette approche est insuffisante lorsque l'on approche de l'échelle de Planck (reproche parfois fait à la théorie du rayonnement de Hawking car celui-ci prend naissance juste au-dessus de l'horizon, essentiellement sur une distance de l'ordre de la longueur de Planck !!!!)

Les théories de gravitation quantique résolvent les deux derniers points, mais pas le premier ni la validation expérimentale. Hélas. C'est ce qui manque le plus. Un seul petit résultat expérimental dans ce domaine permettrait de beaucoup progresser.