2 questions sur l'expansion de l'univers

[Deedee81]

Ca alors !

Le texte explicatif que tu donnes reste à l'échelle atomique, et je comprends bien que si on s'arrête là l'analogie ne convainque/convienne pas.

J'avais utilisé l'analogie à une échelle très inférieure:

Je n'avais pas fait attention que tu avais déjà utilisé cette analogie. Mea Culpa, j'aurais dû mieux lire. Et désolé du plagia involontaire !
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[invite74a6a825]

Bonjour,

Oui et mon post s'adressait à Deedee81.

Je voulait dire que je préfère l'analogie de la piéce sur un ballon.

Et dans ce cas il y a des forces de frottement lorsque la partie du ballon sous la piéce grandi.

La piéce ne se déforme pas grace à la coésion des atomes de fer qui est bien supérieure à la force de frottement mais elle peut être suffisante pour arracher des électrons (électricité statique)

Donc si on suit cette analogie l'expension a bien un effet mais il est négligeable fasse à la gravitation jusqu'a la frontière de la piéce

A la frontière des galaxies il y a il des effets de frottement dut à l'expension ?

[invité576543]

mon post s'adressait à Deedee81.

Faut l'envoyer en MP alors...

Cordialement,

[invité576543]

Et dans ce cas il y a des forces de frottement lorsque la partie du ballon sous la piéce grandi.

La piéce ne se déforme pas grace à la cohésion des atomes de fer qui est bien supérieure à la force de frottement mais elle peut être suffisante pour arracher des électrons (électricité statique)

Donc si on suit cette analogie l'expansion a bien un effet mais il est négligeable face à la gravitation jusqu'à la frontière de la pièce

A la frontière des galaxies il y a il des effets de frottement dut à l'expansion ?

Si l'analogie du ballon entraîne cette notion de "force de frottement" pour l'expansion (et le reste du texte), alors cette analogie tombe très très bas dans mon échelle de préférence.

Cordialement,

[Deedee81]

Faut l'envoyer en MP alors...

Cordialement,

Non, non, c'était de ma faute, je t'avais plagié sans le vouloir.

Pour ton dernier message, j'enfonce le clou : comme je l'ai dit plus haut, il ne faut surtout pas pousser des analogies au-delà de la raison de leur usage. Sinon on tombe dans les absurdités.

Exemple, je peux comparer le mouvement aléatoire des molécules d'eau à une foule dans une foire. Cela ne veut pas dire que les humains se congèlent ou s'évaporent ou qu'ils se décomposent par électrolyse

[invite74a6a825]

Bonjour,

Posté par Michel (mmy)
Faut l'envoyer en MP alors...

Pas quand on répond au dernier message, il me semblait qu'a défault de citation c'était une convention.

Exemple, je peux comparer le mouvement aléatoire des molécules d'eau à une foule dans une foire. Cela ne veut pas dire que les humains se congèlent ou s'évaporent ou qu'ils se décomposent par électrolyse

Non mais ce n'est pas une bonne analogie car il faudrait trouver l'analogue de congeler et d'électroliser une foule.

Il me semble que c'est facile à trouver et même amusant à découvrir ...

[invité576543]

Pas quand on répond au dernier message, il me semblait qu'a défault de citation c'était une convention.

Je ne connais pas cette convention. Un forum public est public, un message privé est privé.

Par contre, la pratique (pas une convention) d'indiquer les sources différentes des citations dans un message quand ces citations ont des sources différentes semble utile. Personnellement, quand j'inclus une citation sans source c'est implicitement de la même source que la citation précédente.

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Pour revenir au sujet, cela doit pouvoir se formaliser, donc bien mieux qu'une simple analogie avec laquelle on peut jouer à plaisir en choisissant les aspects différant.

Une formalisation (ça doit exister?) concernerait des champs avec coupure d'échelle (mathématisable dans certains cas comme la chute de la valeur quadratique de la transformée de Fourier pour les "fréquences" au-delà de 1/échelle de coupure).

On peut même se demander si en physique il existe des champs autres qu'avec une échelle de coupure. Certainement pas le cas d'un champs de température, ou de pression, ou de vitesse, ou d'énergie-impulsion, ou de courbure, etc.

On peut voir alors la "constante de Hubble" comme un champ à échelle de coupure très grande, au-delà de la taille de l'amas de galaxies, et la température comme un champs dont l'échelle de coupure est certainement au-dessus du rayon de l'atome d'hydrogène.

Cordialement,

[Deedee81]

Non mais ce n'est pas une bonne analogie car il faudrait trouver l'analogue de congeler et d'électroliser une foule.

Mais oui, c'est justement ce que je veux faire comprendre. Avec la température vs l'expansion idem. Il ne faut pas aller au-delà de l'usage qu'on a voulu en faire, sinon ça devient une très mauvaise analogie.

On peut même se demander si en physique il existe des champs autres qu'avec une échelle de coupure.

En effet, mais tu vas un peu loin là

Perso je pense qu'il doit exister des théories sans coupure (sauf peut-être si tu parles uniquement des développements sur métrique d'arrière-plan) car s'il n'y a que des théories effectives, alors tout est émergent, "à l'infini" (style poupées russes infiniment emboitées). Je sais que cette idée existe (il y a même eut un article dans PLS) mais je n'aime pas cette idée

Par contre, j'aime bien ton analogie sur les coupures pour l'expansion et la température.

[invite88ef51f0]

Merci pour vos réponses. Je crois que ça colle bien avec ma vision, mais je n'ai jamais réussi à avoir une vision aussi claire que la vôtre. Il faudra que je fouille un peu les papiers pour voir s'il y a moyen de formaliser tout ça en une métrique qui recolle les deux comportements asymptotiques (FRW et Schw).

[Deedee81]

Merci pour vos réponses. Je crois que ça colle bien avec ma vision, mais je n'ai jamais réussi à avoir une vision aussi claire que la vôtre. Il faudra que je fouille un peu les papiers pour voir s'il y a moyen de formaliser tout ça en une métrique qui recolle les deux comportements asymptotiques (FRW et Schw).

Salut,

Tu as déjà un tel recollement dans le cas de Schwartschild et Freidmann pour l'effondrement sphérique d'une boule homogène. J'aime mieux le livre Gravitation mais à défaut, page 93 dans le cours de Linet :
http://www.phys.univ-tours.fr/~linet/coursRG.pdf

Evidemment, ici c'est "à l'envers" : Schwartzchild à l'extérieur, Friedman dans la boule. Mais dans l'autre sens ça ne doit pas causer de problème mathématique. La seule difficulté est de relier ça à une distribution de masse (homogène, éventuellement à partir d'une certaine distance voire asymptotique). A moins que ça n'existe quelque part, c'est un calcul assez sympa à faire.

[invite88ef51f0]

Ok, j'imagine qu'il y a moyen de raffiner et d'avoir une transition plus lisse. C'est marrant d'avoir la même métrique pour une boule de matière et pour l'Univers...

[Deedee81]

Salut,

Ok, j'imagine qu'il y a moyen de raffiner et d'avoir une transition plus lisse. C'est marrant d'avoir la même métrique pour une boule de matière et pour l'Univers...

C'est vrai.

D'autant que, localement, c'est la même chose (homogène, isotrope,...) mais les conditions aux limites sont sacrément différentes. Mais curieusement ça n'influe pas sur la géométrie locale, seulement sur la topologie (la variété de la boule a un bord, contrairement à l'univers). Pourtant, les mêmes conditions locales (du vide cette fois) mais avec une condition au limite différente (la masse centrale) donnent une autre géométrie (Schwartzchild).

Moi aussi ça m'a toujours étonné

[EspritTordu]

Une précision s'il vous plaît : sur l'analogie du ballon et de la pièce pour imager l'expansion de l'univers, le fait que plus on regarde au loin, plus l'objet cible s'éloigne plus vite, n'est pas traduit n'est-ce pas?

[EspritTordu]

Reste la théorie. La géométrie de Friedmann se déduit d'une hypothèse : le principe cosmologique. Or à petite échelle ce principe est faux ! C'est même évident

Qu'est-ce que ce principe?

[Deedee81]

Une précision s'il vous plaît : sur l'analogie du ballon et de la pièce pour imager l'expansion de l'univers, le fait que plus on regarde au loin, plus l'objet cible s'éloigne plus vite, n'est pas traduit n'est-ce pas?

Ben si. Deux points proches sur le ballon s'éloignent plus lentement l'un de l'autre que deux points éloignés.

Qu'est-ce que ce principe?

L'univers est homogène et isotrope.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_cosmologique

[invité576543]

L'univers est homogène et isotrope.

A très grande échelle spatiale... (i.e., pas à l'échelle d'une galaxie, et pas dans le temps)

Plus un aspect rarement cité, mais qui m'intrigue: le principe cosmologique me semble impliquer l'homogénéité des lois locales à petite échelle.

Je n'ai pas rencontré de termes distinguant l'homogénéité à petite échelle, ce qui pourrait avoir un sens pour un Univers non homogène à grande échelle mais avec des lois locales homogènes.

Cordialement,

[EspritTordu]

L'univers est homogène et isotrope

N'est-ce pas en allant à l'encontre de cette isotropie pratique que des chercheurs ont expliqué l'accélération de l'expansion observé?

[Deedee81]

Salut,

N'est-ce pas en allant à l'encontre de cette isotropie pratique que des chercheurs ont expliqué l'accélération de l'expansion observé?

Non.

J'ai lu une fois (mais je n'ai plus la référence, de toute façon ce n'était qu'un essai) un article sur un modèle cosmologique anisotrope et la dynamique de son évolution pouvant conduire à un univers isotrope (le tout en RG). "Expliquant" ainsi le principe cosmologique. Mais ça n'avait rien à voir avec l'accélération.

A très grande échelle spatiale... (i.e., pas à l'échelle d'une galaxie, et pas dans le temps)

Oui, c'est ce que je disais plus haut.

Plus un aspect rarement cité, mais qui m'intrigue: le principe cosmologique me semble impliquer l'homogénéité des lois locales à petite échelle.

Je ne comprend pas bien là (encore moins la phrase qui suivait) (d'autant que le principe de relativité est indépendant du principe cosmologique, ce dernier pourrait être faux tout en respectant le premier). Tu peux expliquer ?

[invité576543]

Je ne comprend pas bien là (encore moins la phrase qui suivait) (d'autant que le principe de relativité est indépendant du principe cosmologique, ce dernier pourrait être faux tout en respectant le premier). Tu peux expliquer ?

Effectivement, ce dont je parle est proche du principe de relativité. (Le principe de covariance générale doit être le bon terme...)

J'essayais juste de faire remarquer que le principe cosmologique dans les formulations qu'on trouve usuellement semble impliquer une certaine forme du principe de covariance générale.

En d'autres termes, il y aurait deux aspects dans le principe cosmologique:

1) L'Univers à petite échelle répond aux mêmes lois locales; ce qui entraîne que les notions d'électron, d'atome, d'étoile, de galaxie, par exemples, s'applique partout.

2) L'Univers à grande échelle est spatialement homogène et isotrope, à savoir que la densité de matière, d'énergie (ou de galaxies) est homogène et isotrope, une fois moyennée spatialement au-dessus d'une certaine échelle de coupure.

On pourrait avoir le premier sans avoir le second (c'est d'ailleurs précisément le cas si on prend la dimension temporelle en compte). On pourrait avoir le second sans le premier: on pourrait imaginer un Univers avec des variations des lois locales, mais tel qu'il soit statistiquement homogène à grande échelle, à savoir que "moyenné" spatialement au-dessus d'une certaine échelle de coupure, les lois locales (ou peut-être des paramètres non dimensionnels de ces lois) soient "constantes".

Cordialement,

[Deedee81]

Salut,

J'essayais juste de faire remarquer que le principe cosmologique dans les formulations qu'on trouve usuellement semble impliquer une certaine forme du principe de covariance générale.
[...]

Ah ok, je crois que j'ai compris.

Le principe cosmologique s'applique au contenu tandis que le principe de relativité s'applique aux lois physique s'appliquant au contenu. Mais je pense en effet qu'il doit y avoir un lien.... lié aux "origines" de l'univers.... lien que je serais bien en peine de prouver. Ca reste une opinion limite philosophique, dans le style : l'univers ne s'est pas créé à partir de quelque chose, sinon ce ne serait pas l'univers (= tout). Rien "d'extérieur" n'a pu imposer des différences en tel ou tel endroit, et, vu le principe de relativité (qu'on peut formuer ici, "les mêmes lois partout"), cela signifie un contenu identique. D'où le principe cosmologique.

Il reste des problèmes car si on suit mon raisonnement à la lettre.... le principe cosmologique serait parfait. Il n'y aurait même pas d'étoiles

Mais je ne l'avais jamais formulé à ta manière.

Il n'y a qu'un petit point de désaccord :

On pourrait avoir le second sans le premier

Pour moi le PR est indéboulonable car je ne le vois pas comme un principe physique mais un principe logique (dans le sens "c'est logique", "évident"). C'est le refus de faire intervenir un arbitraire humain (le choix des systèmes de coordonnées, des repères,...) dans la description des lois physiques.

D'ailleurs, comme je l'ai déjà dit (ailleurs), même si la vitesse de la lumière variait, même si on découvrait que l'éther existe,... la relativité restreinte resterait vraie (pour la cinématique, au moins localement et éventuellement avec une vitesse limite c' légèrement différente de c).

Cette façon de voir explique que le lien que j'exprimais plus haut est limite philosophique.

Attention : ce n'est pas une opinion générale (même dans les écrits originaux d'Einstein, le PR est exprimé différemment et physiquement)

Le PC c'est évidemment différent.

[invite88ef51f0]

En d'autres termes, il y aurait deux aspects dans le principe cosmologique:

1) L'Univers à petite échelle répond aux mêmes lois locales; ce qui entraîne que les notions d'électron, d'atome, d'étoile, de galaxie, par exemples, s'applique partout.

2) L'Univers à grande échelle est spatialement homogène et isotrope, à savoir que la densité de matière, d'énergie (ou de galaxies) est homogène et isotrope, une fois moyennée spatialement au-dessus d'une certaine échelle de coupure

Quand les cosmologistes parlent du "principe cosmologique" ils ont vraiment le sens 2 en tête, c'est-à-dire que l'Univers est statistiquement homogène et isotrope, avec les simplifications mathématiques qui en découlent.
Pour le sens 1, même s'il est (quasiment) toujours pré-supposé en cosmologie, il doit porter un autre nom.

[invité576543]

Pour moi le PR est indéboulonable car je ne le vois pas comme un principe physique mais un principe logique (dans le sens "c'est logique", "évident"). C'est le refus de faire intervenir un arbitraire humain (le choix des systèmes de coordonnées, des repères,...) dans la description des lois physiques.

C'est bien pour cela que je rechigne à appeler ce dont je parlais principe de relativité. Et aussi que j'ai parlé de constantes sans dimension. Les constantes sans dimension ne sont pas affaire de choix arbitraire humain. Elles ne font intervenir ni système de coordonnées, ni système d'unités (pour moi, coordonnées et unités sont inséparables).

D'ailleurs, comme je l'ai déjà dit (ailleurs), même si la vitesse de la lumière variait, même si on découvrait que l'éther existe,...

La vitesse limite (c) ne peut pas varier. Ou plus exactement, cela n'a pas de sens. Elle vaut 1 unité de longueur infinitésimale par unité de durée infinitésimale avec les unités idoines, et c'est tout: elle est identique par définition en tout point toute date.

La notion de variation n'a d'intérêt que pour les constantes sans dimension, genre divisé par la longueur de Planck.

Cordialement,

[Deedee81]

La vitesse limite (c) ne peut pas varier. Ou plus exactement, cela n'a pas de sens. Elle vaut 1 unité de longueur infinitésimale par unité de durée infinitésimale avec les unités idoines, et c'est tout: elle est identique par définition en tout point toute date.

On est bien d'accord (je parlais d'une éventuelle variation de la vitesse de la lumière dans le vide, pas d'une variation de la vitesse limite). D'ailleurs, dans l'eau la RR est valide

Précisions que la LQG prédit une telle variation (infime et difficile à mesurer).

Concernant :

C'est bien pour cela que je rechigne à appeler ce dont je parlais principe de relativité.

D'acooooordddd ! Ca a fait tilt avec la remarque de coincoin. On ne parlait pas tout à fait de la même chose en fait. Sorry sorry sorry

Et idem, je ne sais pas s'il y a un nom.

[invité576543]

On est bien d'accord (je parlais d'une éventuelle variation de la vitesse de la lumière dans le vide, pas d'une variation de la vitesse limite). D'ailleurs, dans l'eau la RR est valide

Quand je parle de vitesse limite, je parle de la vitesse maximum. C'est celle des particules de masse nulle. C'est peut-être du pinaillage, mais la lumière ce n'est pas une particule, et j'ai de la réticence à utiliser "vitesse de la lumière", y compris vitesse de la lumière dans le vide.

Précisions que la LQG prédit une telle variation (infime et difficile à mesurer).

Nouveau pour moi, ça m'intéresserais de comprendre non pas pourquoi la LQG fait une telle précision, mais ce que la notion même signifie. En particulier comme mesure-t-on ladite variation, qu'est-ce qui est mesuré exactement? (Que ce soit difficile en pratique ou infime n'est pas le point, c'est ce qu'on mesure conceptuellement qui m'intéresse.)

Cordialement,

[Deedee81]

Quand je parle de vitesse limite, je parle de la vitesse maximum. C'est celle des particules de masse nulle.

J'avais compris. Mais moi je ne parlais pas de la vitesse maximum

(note que l'on n'a aucune preuve que les photons sont sans masse, on a seulement une borne maximale, infime il est vrai, et bien entendu, Maxwell ou tout autre théorie ne constituent pas des preuves).

C'est peut-être du pinaillage, mais la lumière ce n'est pas une particule, et j'ai de la réticence à utiliser "vitesse de la lumière", y compris vitesse de la lumière dans le vide.

Pardon ??? "[la vitesse] des particules de masse nulle" versus "la lumière ce n'est pas une particule". Des particules qui ne sont pas des particules Tu me perds.

Nouveau pour moi, ça m'intéresserais de comprendre non pas pourquoi la LQG fait une telle précision, mais ce que la notion même signifie. En particulier comme mesure-t-on ladite variation, qu'est-ce qui est mesuré exactement? (Que ce soit difficile en pratique ou infime n'est pas le point, c'est ce qu'on mesure conceptuellement qui m'intéresse.)

Ben ce qui est mesuré ici c'est la distance pacourue par unité de temps. Ni plus, ni moins.

La LQG dit que les photons très énergétique devraient aller un peu moins vite que 'c' (la vitesse max cette fois ). C'est comme s'ils avaient une petite masse effective (mais en réalité cela est dû à la granularité de l'espace-temps).

Ca devrait pouvoir s'observer sur les sursauts gammas extragalactiques (pour avoir un temps de voyage plus long). L'impulsion s'étalant : les basses fréquences précédant les hautes.

Problèmes, le mécanisme d'émission du sursaut peut lui aussi impliquer un spectre variable le long de l'impulsion. Il faut donc des mesures spectrales très précises et sur des durées très courtes et des mesures statistiques.

Réalisable mais très coton.

Je n'ai plus les références sous la main mais ça doit pouvoir se trouver aisément sur ArXiv.

[invité576543]

Pardon ??? "[la vitesse] des particules de masse nulle" versus "la lumière ce n'est pas une particule". Des particules qui ne sont pas des particules Tu me perds.

Pourtant il n'y a aucune contradiction dans mes phrases!

1) 'c' est est le paramètre intervenant dans l'espace-temps de Minkowski, qu'il existe ou non quoi que ce soit qui aille à cette vitesse. C'est la seule définition correcte de 'c'.

2) Le paramètre donne une valeur limite à toute vitesse relative au référentiel.

3) Il y a équivalence entre aller à la vitesse limite et être de masse nulle.

3) Les photons sont de masse nulle jusqu'à preuve du contraire.

4) La lumière est un front d'onde associée aux photons, et se déplace à une vitesse inférieure à celle des photons, selon le milieu.

5) La limite théorique de la vitesse de la lumière est donc celle des photons, mais n'est jamais atteinte en pratique, le vide parfait n'existant pas.

Ben ce qui est mesuré ici c'est la distance pacourrue par unité de temps. Ni plus, ni moins .

On ne peut pas parler de la variation d'une telle mesure. Dis-moi comment tu compares une telle mesure en un lieu et date donnés avec une autre mesure en un autre lieu/date, et le problème des unités devrait être évident.

La LQG dit que les photons très énergétique devraient aller un peu moins vite que 'c' (la vitesse max cette fois ). C'est comme s'ils avaient une petite masse effective (mais en réalité cela est dû à la granularité de l'espace-temps).

Présenté comme cela, ça n'a rien à voir avec le paramètre de l'espace-temps de Minkowski, mais beaucoup avec la propagation des photons. Et ce qui varie est la rapport entre la vitesse des photons et la vitesse limite, j'imagine; ou du moins quelque chose comme cela. Mais je peux me tromper.

---

Toute la discussion tourne autour d'un problème de terminologie classique, dû à des termes trompeurs. Il faudrait distinguer:

- vitesse de la lumière (dans le vide ou non!)
- vitesse des photons
- vitesse limite au sens du paramètre de l'espace-temps de Minkowski

'c' est le dernier, et est appelé couramment mais abusivement (et c'est source de confusion) 'vitesse de la lumière'.

Notons que si rien dans l'Univers allait à la vitesse c, on pourrait quand même définir c comme paramètre... (et on n'aurait pas ce problème de terminologie!!).

Pour revenir au début, l'espace-temps de Minkowski est défini à un isomorphisme prés, et, modulo cet isomorphisme il n'y a qu'une possibilité, donc le paramètre peut toujours être fixé à 1, suffit de définir les unités pour cela.

Cordialement,

[heyrick]

Bonjour,

1) 'c' est est le paramètre intervenant dans l'espace-temps de Minkowski, qu'il existe ou non quoi que ce soit qui aille à cette vitesse. C'est la seule définition correcte de 'c'.

2) Le paramètre donne une valeur limite à toute vitesse relative au référentiel.

3) Il y a équivalence entre aller à la vitesse limite et être de masse nulle.

3) Les photons sont de masse nulle jusqu'à preuve du contraire.

4) La lumière est un front d'onde associée aux photons, et se déplace à une vitesse inférieure à celle des photons, selon le milieu.

5) La limite théorique de la vitesse de la lumière est donc celle des photons, mais n'est jamais atteinte en pratique, le vide parfait n'existant pas.

Dois-je comprendre que les photons se déplacent toujours à c quelque soit le milieu et que seule la vitesse du front d'onde varie selon le milieu?
Auquel cas pourquoi différencier ces 3 cas :

- vitesse de la lumière (dans le vide ou non!)
- vitesse des photons
- vitesse limite au sens du paramètre de l'espace-temps de Minkowski

Car du coup je ne comprend pas la différence entre les 2 derniers cas, surtout mis en corrélation avec ton point 5).

[invité576543]

Dois-je comprendre que les photons se déplacent toujours à c quelque soit le milieu et que seule la vitesse du front d'onde varie selon le milieu?

Disons que les constatations expérimentales laissent penser que les photons se déplacent toujours à la la vitesse c.

On ne peut pas exclure totalement, sur la base de l'expérience, que les photons aillent un poil moins vite que c (i.e., que leur masse soit nulle).

Auquel cas pourquoi différencier ces 3 cas

Parce que la vitesse limite est définissable et constatable à partir de constatations expérimentales ne faisant pas intervenir les photons.

Il y a deux points distincts: l''espace-temps est localement Minkowski, et la masse des photons.

Cordialement,

[invité576543]

surtout mis en corrélation avec ton point 5).

Je ne comprends pas cette partie, à moins que tu aies confondu, dans mon point 5, c avec la vitesse de la lumière!

Cordialement,

[inviteb0f26f16]

Bonjour,


Dois-je comprendre que les photons se déplacent toujours à c quelque soit le milieu et que seule la vitesse du front d'onde varie selon le milieu?

Bonjour,

théoriquement la vitesse de la lumière varie lorsque les photons passent dans un milieu contenant de la matière, et ce d'autant plus que le milieu est dense.

D'ou l'importance de spécifier la vitesse de la lumière dans le vide.

A+