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Big-bang et second principe



  1. #1
    martini_bird

    Re : Big-bang...


    ------

    Bonjour,

    je ne suis pas un expert en la matière, alors soyez tolérant si mes questions sont des bêtises, svp.

    Est-ce que l'on peut faire un lien entre l'expansion de l'univers et le second principe de la thermodynamique?

    Est-ce que l'on peut faire un lien entre l'expansion de l'univers et la flèche du temps?

    Merci d'avance pour vos avis précieux.

    -----

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  3. #2
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Big-bang...

    Citation Envoyé par martini_bird
    Est-ce que l'on peut faire un lien entre l'expansion de l'univers et le second principe de la thermodynamique?
    -- Oui, l'expansion permet de diluer l'entropie ce qui fait que localement sa densité peut baisser. Donc violer apparemment le 2nd principe.

    Est-ce que l'on peut faire un lien entre l'expansion de l'univers et la flèche du temps?
    -- Oui a cause de ce qui précède.

    a+

  4. #3
    humanino

    Re : Big-bang...

    Salut !

    ces questions sont sans doute très pertinentes mais aussi (avec encore moins de doutes) extrèmement difficiles. En effet, on peut évoquer (vaguement et de façon spéculative) le lien étroit entre la géométrie de l'espace-temps et le second principe :
    • les trous noirs ont une entropie géométrique, liée à la surface de l'horizon qui les entoure
    • il existe une asymétrie temporelle cosmologique. C'est Penrose qui a pointé cette asymétrie. Il s'agit du fait que la courbure de Weyl est nulle à l'origine et finie asymptotiquement dans le futur. La courbure de Weyl est cette partie de la courbure qui n'est pas directement (localement) due à la présence de matière
    Ref. : La Nature de l'espace et du temps, Hawking & Penrose (amazon)
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  5. #4
    BioBen

    Re : Big-bang...

    Oui, l'expansion permet de diluer l'entropie ce qui fait que localement sa densité peut baisser. Donc violer apparemment le 2nd principe.
    Je pense la conclusion un peu hâtive.... le 2nd principe de la thermodynamique ne s'applique qu'à des systèms fermés, et dont il faut bien préciser à quoi il correspond (le système), sinon on peut trouver partout des systèmes où le principe est violé (pour reprendre un exemple assez connu : une chambre mal rangée, si on la range, alors l'entropie aura diminué donc le principe est violé ; en fait ce raisonnement est faux puisqu'il faut prendre en compte l'energie dépensée par celui qui a tout rangé).
    Enfin bon, je ne suis pas un pro de thermodynamique non plus, j'essaie juste de comprendre
    a+
    ben

    Ps : mesage posté en même temps que humanino (décidemment ca m'arrive tout le temps aujourd'hui!)
    Dernière modification par BioBen ; 26/11/2004 à 14h56.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Big-bang...

    Citation Envoyé par BioBen
    Je pense la conclusion un peu hâtive.... le 2nd principe de la thermodynamique ne s'applique qu'à des systèms fermés, et dont il faut bien préciser à quoi il correspond (le système), sinon on peut trouver partout des systèmes où le principe est violé
    -- On est d'accord, je ne voulais pas dire autre chose.
    ==

  8. #6
    martini_bird

    Re : Big-bang...

    Citation Envoyé par humanino
    les trous noirs ont une entropie géométrique, liée à la surface de l'horizon qui les entoure
    Heu, c'est quoi l'entropie géométrique? (et topologique? J'ai rien trouvé sous google). Tu veux parler des travaux d'Hawking?

    Citation Envoyé par humanino
    il existe une asymétrie temporelle cosmologique. C'est Penrose qui a pointé cette asymétrie. Il s'agit du fait que la courbure de Weyl est nulle à l'origine et finie asymptotiquement dans le futur.
    Juste pour essayer de comprendre, dans les modèles où il y aurait un "big crunch", cette courbure serait à nouveau nulle?

    Sinon, ce n'est pas parce que l'univers est en expansion qu'on a le deuxième principe, n'est-ce pas?

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  10. #7
    deep_turtle

    Re : Big-bang et second principe

    Pour revenir à des considérations plus simples, l'expansion de l'Univers ne dilue pas l'entropie. Par exemple l'entropie d'un gaz de photons libres dans un espace en expansion est constante.

    Pour ceux qui ont accès à l'American Journal of Physics, cette question est abordée de façon simple (mais vous pouvez le trouver aussi dans n'importe quel bouquin de cosmologie) par Steve Blau dans

    American Journal of Physics 63 (1995) 1066-1067

    Je vous résume ce que ça dit :

    L'entropie d'un gaz de photons est proportionnelle à V.T3.
    Or,l'expansion est un phénomène suffisamment peu violent du point de vue des photons pour que ça induise une transformation réversible. Comme d'autre part le gaz de photon libre n'a pas de système extérieur avec lequel échanger de l'énergie, on arrive finalement à une transformation à entropie constante. Au passage on voit que si V.T3 est constant, l'expansion (augmentation de V) induit un refroidissement (diminution de T).

    On peut noter un truc qui peut sembler bizarre : habituellement la détente d'un gaz parfait dans le vide a lieu à température constante, ce qui semble contredire ce qui précède. En fait non, et une façon d'interpréter la différence est de dire que dans l'Univers il ne s'agit pas de l'expansion du gaz dans l'espace, mais de l'expansion de l'espace lui-même.

  11. #8
    martini_bird

    Re : Big-bang et second principe

    Salut,

    je n'ai pas accès à l'article, alors je me permets de poser quelques questions:
    Citation Envoyé par deep_turtle
    Or,l'expansion est un phénomène suffisamment peu violent du point de vue des photons pour que ça induise une transformation réversible.
    Tu veux dire irréversible, non?

    Si je comprends bien, l'expansion de l'univers se fait à entropie constante, et donc sa température baisse. Et ce qui se passe pour un gaz de photons vaut encore pour le reste de la matière-énergie contenue dans l'univers?

    D'autre part, que l'univers soit en expansion ne change rien au second principe: s'il la dynamique était inversée (un antonyme d'expansion, ça existe?), l'entropie resterait constante pour l'univers, puisqu'il s'agit par définition d'un système fermé isolé. (Reprenez-moi svp si j'ai dit une bêtise.)

  12. #9
    deep_turtle

    Re : Big-bang et second principe

    Tu veux dire irréversible, non?
    Non, réversible. (irréversible, l'entropie ne serait pas constante... et les phénomènes peu "violents" sont plus facilement réversibles qu'irréversibles).

    D'autre part, que l'univers soit en expansion ne change rien au second principe: s'il la dynamique était inversée (un antonyme d'expansion, ça existe?), l'entropie resterait constante pour l'univers, puisqu'il s'agit par définition d'un système fermé isolé.
    Je suis assez d'accord avec ça (l'antonyme d'"expansion", ce pourrait être "contraction").

  13. #10
    martini_bird

    Re : Big-bang et second principe

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Non, réversible. (irréversible, l'entropie ne serait pas constante... et les phénomènes peu "violents" sont plus facilement réversibles qu'irréversibles).
    On est d'accord alors: les phénomènes "peu violents" sont réversibles. C'était ta première formulation qui portait à confusion (enfin, pour moi).

  14. #11
    martini_bird

    Re : Big-bang et second principe

    Hum, c'était bien ça, n'est-ce pas? (j'ai un doute comme personne n'a répondu).

  15. #12
    deep_turtle

    Re : Big-bang et second principe

    De mon côté je suis d'accord...

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  17. #13
    zaizai

    Re : Big-bang et second principe

    d'apres ce que je sais il existe un paradoxe entre les avancées du 2 principe de la thermo,qui dit que lors de ttes transformation l'entropie augmente(systeme ferme qui est le cas de l'univers)donc on va d'un etat ordonné a un etat désordonné ,alors qu'avec l'expansion de l'nivers on observe qu'il ya formation de structures ordonnées?moi aussi je suis interesse mais je n'arrive pas encore a trouver les sources et les documents pour avancer dans ma recherche .je serais reconnaissante si vous m'envoyer des documents sur ce sujet a (#####)

    Pas d'adresse mail...
    Dernière modification par Coincoin ; 19/03/2006 à 15h49.

  18. #14
    Pio2001

    Re : Big-bang et second principe

    Hubert Reeves a remarqué cela aussi et en parle dans Malicorne.
    Selon lui, cette baisse d'entropie n'est qu'apparente, et cette illusion est due à l'expansion de l'univers... enfin, c'est ce que j'ai compris en le lisant.

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