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Energie potentielle négative de la gravitation

  1. alovesupreme

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    mars 2006
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    Energie potentielle négative de la gravitation

    dans ce dossier de Futura http://www.futura-sciences.com/scien...-1506/page/8/+
    je lis ceci

    "La physique moderne suggère la possibilité que l'univers pourrait avoir émergé du néant. L'idée principale est que notre univers pourrait n'être qu'une fantastique fluctuation quantique possédant une énergie « virtuelle » totale si proche de zéro que sa durée de vie en devient gigantesque. Cela est possible parce qu'il y a des énergies positives et négatives dans l'univers, en raison de l'attraction gravitationnelle dans laquelle tout baigne.

    La force gravitationnelle attractive est présente dans tout le cosmos et entraîne une énergie potentielle négative pour tout ce qui y est soumis. Il est possible que, même si l'on tient compte de l'énergie mc2 de la matière, l'énergie totale de l'univers soit proche de zéro.

    Alors, en accord avec la théorie quantique, l'univers pourrait n'être qu'une fantastique fluctuation du vide dont l'énergie totale serait si proche de zéro qu'il pourrait exister pendant un temps très long avant qu'un caissier du vide ne demande que l'équilibre des comptes soit rétabli. Si l'énergie totale est zéro, cela pourrait durer toujours."

    ca me pose quelques problemes. pour moi une energie potentielle est définie a une constante pres.
    l'énergie potentielle de la pesanteur est elle négative?
    cela a t il a voir avec la masse d'un systeme lié que est inferieure a la masse de ses composants?

    -----

     


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  2. alovesupreme

    Date d'inscription
    mars 2006
    Messages
    2 090

    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    en cliquant sur le lien j'ai une erreut 404
    essayez
    http://www.futura-sciences.com/scien...-ce-vide-1506/
    c'est page 8
    Dernière modification par alovesupreme ; 10/11/2017 à 03h22.
     

  3. alovesupreme

    Date d'inscription
    mars 2006
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    2 090

    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    je ne sais pas ce que vaut ce site englais
    https://www.livescience.com/33129-to...erse-zero.html
    il cite l'argument de la masse totale inférieure a la somme des masses en faveur de cette energie négative de la gravitation
    Mais on pourrait dire que la masse qui manque a été perdue par rayonnement d'énergie bien positive elle.
     

  4. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Bonjour.
    Quand on parle d’énergie potentielle (positive ou négative) il s’agit de la différence d’énergie entre deux situations dont une est choisie arbitrairement comme niveau de référence.
    Donc, si on ne me dit pas quelle est cette situation de référence, je ne vois pas ce que signifie l’énergie potentielle de n’importe quel système.
    Au revoir.
     

  5. alovesupreme

    Date d'inscription
    mars 2006
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    2 090

    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    tres juste et c'est bien pourquoi j'ai ouvert ce fil a propos d'un dossier de FS....
     


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  6. Gilgamesh

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    janvier 2003
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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Dans son cours au MIT, Alan Guth mentionne bien cet aspect crucial de l'inflation, qu'il appelle "le second miracle de la Physique". Le premier miracle, c'est le fait qu'un vide dont l'état d'énergie fondamental n'est pas nul (ce que prédit la théorie quantique des champs) se comporte comme un milieu élastique sous tension, ce qui se traduit à son tour par une expansion de l'espace. Cette expansion implique la création continuelle de nouveau vide, ce qui semble violer le Premier principe. Mais c'est compensé par le fait que le champs de gravité représente une énergie négative capable d'annuler exactement la création de vide énergétique.

    Le fait que l'énergie gravitationnelle soit négative est déjà vrai en physique newtonienne, mais dans ce cas, le niveau fondamental peut-être choisi arbitrairement. Le fait d'être lié gravitationnellement à la Terre me donne une énergie potentielle de -2GmM/R soit quelque chose de l'ordre de -100 MJ/kg ce qui est assez respectable. Dans ce cas, c'est que j'ai défini que mon énergie à l'infinie est nulle. Mais j'aurais très bien pu définir que mon énergie est nulle à la surface de la Terre, et qu'elle est de +100 MJ/kg à l'infini.

    Quand on passe à la relativité générale, on ne peut pas se contenter de zéro arbitraire. La courbure est proportionnelle à la densité d'énergie totale, définie dans l'absolu. Guth mentionne qu'il y a donc eu des travaux théoriques pour déterminer si le signe négatif de l'énergie gravitationnelle ne relevait pas du choix arbitraire d'un niveau de référence, et a priori c'est bien le cas. J'aimerais bien comprendre le fond du raisonnement, ceci dit.

    Il y a une discussion là dessus sur physicsforums.com
    Dernière modification par Gilgamesh ; 10/11/2017 à 12h30.
    Parcours Etranges
     

  7. mmanu_F

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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Salut,

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Quand on passe à la relativité générale, on ne peut pas se contenter de zéro arbitraire. La courbure est proportionnelle à la densité d'énergie totale, définie dans l'absolu. Guth mentionne qu'il y a donc eu des travaux théoriques pour déterminer si le signe négatif de l'énergie gravitationnelle ne relevait pas du choix arbitraire d'un niveau de référence, et a priori c'est bien le cas. J'aimerais bien comprendre le fond du raisonnement, ceci dit.
    je viens de relire ta phrase pour la troisième fois, et pour la première fois je crois la comprendre comme il faut (je ne sais pas pourquoi, ton "c'est bien le cas" transformait systématiquement ta (seconde) phrase négative en phrase affirmative, bref.) Alan donne les arguments dans l'appendice A 'Gravitaional Energy' de son bouquin de 1997 (the inflationary universe: the quest for a new theory of cosmic origins) dans la version newtonnienne en assurant que Einstein est d'accord (il y a certainement un papier mais il n'est pas mentionné).
    Je sens une légère perturbation dans la Charte. -- Yoda
     

  8. Gilgamesh

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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Ah, désolé pour la formulation emberlificotée.

    Je reformule pour plus de clarté : Guth affirme dans son cours que le signe négatif de l'énergie gravitationnelle n'est pas une pure convention.
    Parcours Etranges
     

  9. mmanu_F

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    décembre 2015
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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Salut,

    son argument dans l'appendice est basé sur une coquille sphérique (rayon R_1). il y a un champ gravitaionnel non nul seulement à l'extérieur. On laisse la coquille se contracter gravitationellement (R_1 -> R_2<R_1) et on constate deux choses : on peut utiliser ce mouvement pour extraire de l'énergie d'une part*, un champ gravitationnel est maintenant présent entre R_2 et R_1. La conservation de l'énergie fait le reste du travail.

    Pour une version relativiste quantique, on pense évidemment à un trou noir en évaporation.

    * Il y a pas de changement d'énergie potentiel de pesanteur pour le dispositif d'extraction situé à l'extérieur (à R_0 > R_1 ), le champs en R_0 est indépendant de la contraction, il est le même que pour une masse ponctuelle au centre.
    Je sens une légère perturbation dans la Charte. -- Yoda
     

  10. viiksu

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    juin 2017
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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    J'ai regardé ce cours Guth dit que bien que l'inflation se fasse à densité répulsive constante (inflaton scalaire?) la gravitation la compense exactement car de plus en plus de matière/énergie se crée.
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).
     

  11. alovesupreme

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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    un des probleme du signe est celui de sa localisation. ou est il positif nul négatif? ceci apparait quand on consiere que
    l'on a une énergie potenielle. ce probleme ne se pose pas si on pense en terme d'énergie d'interaction.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    L'énergie de liaison est une forme d'énergie potentielle. Cela dépend un peut du point de vue (on dit l'un ou l'autre selon la manière de la considérer).

    Si tu considères un système lié comme une boite noire, sans te préoccuper de ses constituants (disons un atome) et qu'il est au repos (son centre de masse est au repos, mais ses composants peuvent être agités). Alors, sa masse (telle que tu pourrais la mesurer dans une expérience) est bien reliée par E=mc² et l'énergie inclut tout : l'énergie propre des constituants, leur énergie cinétique, l'énergie de liaison,...
    Des qur l'on considere un systeme comme lié on renonce a une connaissance de tous les détails de localisation.
    quand quelque chose manque dans la boite noire elle n'y manque pas plus a un endroit qu'a un autre elle y manque
    c'est tout. on a un signe moins dans tout le systeme lié car queque chose y manque. Apres on peut voir ce qu'il est
    devenu de l'énergie qui en est sortie ou pas.
    Si le systeme lié est l'univers peut etre que cette deuxieme question n'a pas de sens. mais c'est un autre probleme.

    on n'aurait pas alors un champ d'énergie négative mais une grandeut globale pour un systeme lié donné.
     

  12. shub22

    Date d'inscription
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    126

    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    dans ce dossier de Futura http://www.futura-sciences.com/scien...-1506/page/8/+
    je lis ceci

    "La physique moderne suggère la possibilité que l'univers pourrait avoir émergé du néant. L'idée principale est que notre univers pourrait n'être qu'une fantastique fluctuation quantique possédant une énergie « virtuelle » totale si proche de zéro que sa durée de vie en devient gigantesque. Cela est possible parce qu'il y a des énergies positives et négatives dans l'univers, en raison de l'attraction gravitationnelle dans laquelle tout baigne.

    La force gravitationnelle attractive est présente dans tout le cosmos et entraîne une énergie potentielle négative pour tout ce qui y est soumis. Il est possible que, même si l'on tient compte de l'énergie mc2 de la matière, l'énergie totale de l'univers soit proche de zéro.

    Alors, en accord avec la théorie quantique, l'univers pourrait n'être qu'une fantastique fluctuation du vide dont l'énergie totale serait si proche de zéro qu'il pourrait exister pendant un temps très long avant qu'un caissier du vide ne demande que l'équilibre des comptes soit rétabli. Si l'énergie totale est zéro, cela pourrait durer toujours."

    ca me pose quelques problemes. pour moi une energie potentielle est définie a une constante pres.
    l'énergie potentielle de la pesanteur est elle négative?
    cela a t il a voir avec la masse d'un systeme lié que est inferieure a la masse de ses composants?
    Chaque phrase suscite une forêt de points d'interrogation. A la limite en tant que non-spécialiste le forum américain bien qu'en anglais est plus aisé à comprendre.
    C'est quoi et où cette video de Alan Guth où il parle d'une énergie gravitationnelle négative?
    merci
    Le fond de l’air cosmologique effraie (Albert Dreistein)
     

  13. viiksu

    Date d'inscription
    juin 2017
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    340

    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Peut-être ça:

    https://www.youtube.com/watch?v=ANCN...ndex=26&t=530s

    ou ça:
    https://www.youtube.com/watch?v=4Oin...ndex=27&t=129s


    C'est très intéressant mais très spéculatif on attend un minimum d'indication expérimentale ou observationnelle.
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).
     

  14. shub22

    Date d'inscription
    novembre 2008
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    126

    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Effectivement très intéressant mais il ne peut y avoir d’expérimentations pour une ou plusieurs raisons à mon avis.
    La seule expérimentation valable qui pourrait constituer une vérification de la théorie d’Alan Guth serait de réussir à provoquer un Big Bang (un mini) en laboratoire au CERN par exemple. Pour cela il faudrait réussir à créer un espace qui ne soit plus du vide mais carrément du néant d’où émergerait du vide qui peut produire quelque chose selon la théorie quantique des champs : on en revient à l’explication donnée sur ce site Futura. Du néant (à défaut d’autre terme j’emploie celui-là) émergerait le vide qui n’est pas vide stricto sensu d’après la théorie quantique des champs : peut-être l’univers provient d’une fluctuation quantique de ce néant. Encore faut-il le recréer en laboratoire pour en avoir une preuve expérimentale…
    La thèse d’Alan Guth si j’ai bien compris serait à la limite le départ d’une nouvelle science qui s’appuierait bien sûr sur la cosmologie et la physique des particules:
    1° L’énergie gravitationnelle est négative.
    2° Le bilan énergétique de l’Univers, masse+ énergie plus énergie gravitationnelle est égal à 0.

    Ces deux points ci-dessus sont en fait des postulats, des axiomes semble-t-il. Ceux-ci s’appuient sur la première loi de la thermodynamique à savoir la conservation de l’énergie: l’entropie n’aurait alors qu’une seule fonction, maintenir cet équilibre énergétique total de l’Univers égal à 0. Ces 2 postulats sont à considérer comme base théorico-empirique de la même manière que la proposition “Les lois de la physique sont identiques dans tout l’Univers quel que soit l’endroit considéré“ est la base de la physique comme science. Ces postulats d’Alan Guth dont la source semble inductive viennent former un socle de départ tout comme cette dernière proposition ci-dessus qui vient former le socle de la physique. A ce niveau l’instrument privilégié de vérification est encore et toujours le principe de la réfutabilité de Popper. Aucun fait observable et empirique n’a pu contredire la deuxième proposition, celle qui constitue le socle de la physique, ce qui tendrait à prouver et confirmer que la belle construction de la physique comportant maintenant de nombreux embranchements et édifice à plusieurs étages et ramifications est vraie. Jusqu’à preuve du contraire…
    Le tout est de savoir vers quoi les postulats d’Alan Guth sur l’origine de l’Univers le mèneront, lui et les physiciens. L’avenir le dira.
    Adepte de la théorie des multivers il dira que l’énergie noire, source de l’inflation exponentielle produit des “univers de poche“. La matière décroit en quantité tandis que l’expansion s’accélère. Cette énergie noire qu’il assimilera à l’énergie du vide (très faible ?) produirait des multivers ce qui a l’air d’une spéculation aussi. Cette phase inflationniste que nous vivons proviendrait d’une décroissance de la masse totale de l’univers: cela expliquerait selon lui que cette phase inflationniste actuelle de l’univers survient après une phase expansionniste de la matière qui aurait ralentit ou maintenu dans un premier temps sous boisseau cette phase primordiale de l’expansion de l’univers telle que nous la connaissons. Le vide et sa faible énergie dans notre univers devient un paradigme dans d’autres multivers dotés de vides différents du notre avec des énergies beaucoup plus élevées. Là aussi il semble qu’on soit dans le domaine pur de la spéculation.
    Sur le plan philosophique on serait tenté de rapprocher le vide du concept de substance développé au XVIIème siècle par Descartes, Leibniz, Spinoza encore que la définition varie selon chacun.
    Pour conclure, une phrase rigolote:
    —Le néant c’est un trou avec rien autour (Raymond Devos)
    Le fond de l’air cosmologique effraie (Albert Dreistein)
     

  15. Gilgamesh

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    Re : Energie potentielle négative de la gravitation

    Citation Envoyé par shub22 Voir le message
    Effectivement très intéressant mais il ne peut y avoir d’expérimentations pour une ou plusieurs raisons à mon avis.
    La seule expérimentation valable qui pourrait constituer une vérification de la théorie d’Alan Guth serait de réussir à provoquer un Big Bang (un mini) en laboratoire au CERN par exemple. Pour cela il faudrait réussir à créer un espace qui ne soit plus du vide mais carrément du néant d’où émergerait du vide qui peut produire quelque chose selon la théorie quantique des champs : on en revient à l’explication donnée sur ce site Futura.
    L'inflation produit des prédictions non triviale comme la platitude et l'homogénéité de l'univers, tandis que le modèle classique d'expansion (basé sur la relativité générale avec la matière et le rayonnement comme seuls ingrédients) produit des univers qui n'ont aucune chance de l'être. Pour la théorie classique, avoir un univers plat de 13 Ga c'est comme observer une boule de bowling qui reste au milieu de la piste après avoir roulé plusieurs milliers de km. Le moindre écart au lancer devrait l’emmener à brève échéance dans une rigole à droite ou à gauche. Par ailleurs, la théorie classique n'explique ni l'origine de l'expansion, ni celle de la matière. On peut donc considérer ces deux phénomènes majeurs comme des prédictions à porter au crédit de la théorie. Ce n'est pas rien.


    Du néant (à défaut d’autre terme j’emploie celui-là) émergerait le vide qui n’est pas vide stricto sensu d’après la théorie quantique des champs : peut-être l’univers provient d’une fluctuation quantique de ce néant. Encore faut-il le recréer en laboratoire pour en avoir une preuve expérimentale…
    Il n'est jamais question de néant. Uniquement espace-temps et de vide.

    La thèse d’Alan Guth si j’ai bien compris serait à la limite le départ d’une nouvelle science qui s’appuierait bien sûr sur la cosmologie et la physique des particules:
    1° L’énergie gravitationnelle est négative.
    2° Le bilan énergétique de l’Univers, masse+ énergie plus énergie gravitationnelle est égal à 0.
    Ces deux points ci-dessus sont en fait des postulats, des axiomes semble-t-il.
    Le 1° n'est pas la théorie de Guth. Ça résulte de considération sur la théorie de Newton puis d'Einstein, sans faire aucune hypothèse complémentaire.
    Le 2° est une hypothèse qu'on peut confronter avec le calcul au moins pour les ordres de grandeurs durant l'ère d'inflation primordiale.

    Ni l'un, ni l'autre ne sont des postulats, encore moins des axiomes.

    Ceux-ci s’appuient sur la première loi de la thermodynamique à savoir la conservation de l’énergie: l’entropie n’aurait alors qu’une seule fonction, maintenir cet équilibre énergétique total de l’Univers égal à 0. Ces 2 postulats sont à considérer comme base théorico-empirique de la même manière que la proposition “Les lois de la physique sont identiques dans tout l’Univers quel que soit l’endroit considéré“ est la base de la physique comme science. Ces postulats d’Alan Guth dont la source semble inductive viennent former un socle de départ tout comme cette dernière proposition ci-dessus qui vient former le socle de la physique. A ce niveau l’instrument privilégié de vérification est encore et toujours le principe de la réfutabilité de Popper. Aucun fait observable et empirique n’a pu contredire la deuxième proposition, celle qui constitue le socle de la physique, ce qui tendrait à prouver et confirmer que la belle construction de la physique comportant maintenant de nombreux embranchements et édifice à plusieurs étages et ramifications est vraie. Jusqu’à preuve du contraire…
    L'entropie n'a rien à voir à ce débat, me semble t'il...

    Le fait que les lois de la physique soient les mêmes partout est pour le coup ce qu'on appelle un postulat. Mais ça n'est qu'une commodité pour la réflexion, car en fait, l'histoire de la Physique consiste à trouver des invariants de niveau conceptuel de plus en plus élevés permettant de rendre compte de ce qui ne change pas lorsque les lois de la physique changent. Par exemple, la capacité calorifique de l'eau devient infini au point d’ébullition : les lois de la physique de l'eau change à 100°C mais on dispose d'une description physique du phénomène qui rend compte de ce changement des lois qu'on rebaptise changement de phase, basé sur un invariant plus fondamentale (la molécule reste inchangée dans la transformation). Là il s'agit d'un état énergétique du vide, ou de la matière dans le jeune univers à l'énergie de Grande Unification.

    Concernant la conservation de l'énergie, faut voir si elle résiste à l'expansion. Je n'en suis pas sûr : je n'ai jamais lu que l'énergie perdue par le rayonnement se traduisait par une augmentation de l'énergie gravitationnelle...

    Le tout est de savoir vers quoi les postulats d’Alan Guth sur l’origine de l’Univers le mèneront, lui et les physiciens. L’avenir le dira.
    Adepte de la théorie des multivers il dira que l’énergie noire, source de l’inflation exponentielle produit des “univers de poche“. La matière décroit en quantité tandis que l’expansion s’accélère.
    Pas en quantité, mais en densité.

    Cette énergie noire qu’il assimilera à l’énergie du vide (très faible ?) produirait des multivers ce qui a l’air d’une spéculation aussi.
    Pas vraiment, c'est l'inflaton, qu'on peut assimiler à une énergie noire super-vitaminée, qui est à l'oeuvre dans le multivers, dans le cadre de la théorie de l'inflation éternelle.

    Cette phase inflationniste que nous vivons proviendrait d’une décroissance de la masse totale de l’univers: cela expliquerait selon lui que cette phase inflationniste actuelle de l’univers survient après une phase expansionniste de la matière qui aurait ralentit ou maintenu dans un premier temps sous boisseau cette phase primordiale de l’expansion de l’univers telle que nous la connaissons.
    Non, pas de décroissance de la masse (non relativiste : baryon, matière noire), mais bien de sa densité.

    Le vide et sa faible énergie dans notre univers devient un paradigme dans d’autres multivers dotés de vides différents du notre avec des énergies beaucoup plus élevées. Là aussi il semble qu’on soit dans le domaine pur de la spéculation.
    Le fait notable quand même c'est que ce niveau énergétique très élevé correspond au calcul "naïf" de la théorie quantique des champs. Cela représente à mon sens un argument très sérieux pour fonder l'hypothèse que le vide pourrait avoir "typiquement", un peu partout dans le multivers, un haut niveau d'énergie, avec une décroissance spontanée amenant à une infinité de "Big Bang chaud" semblable au notre.
    Parcours Etranges
     


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