Quelle forme a l'Univers ?
Voilà, je me suis toujours dit que l'Univers était sphérique, mais maintenant j'y repense et je me demande pourquoi il ne pourrait pas être cubique par exemple ...
Ou alors il n'a pas de forme ? Juste un amas de galaxies et autres bidules sans pour autant que ça fasse une forme ... Bien sûr il faut alors considérer que l'Univers est fini.
Merci d'apporter des réponses à mes questions.
BonjourEnvoyé par fry3000 du 72
Ce sont là de très bonnes questions ! Bravo !
Il y a un petit livre, assez facile à lire, qui aborde ces sujets :
"L'univers chiffonné" de Jean Pierre Luminet
il y a je crois une édition de poche pas chère
Les "formes" qu'on imagine, et que parfois on tente de calculer, pour l'univers sont encore plus amusantes que sphère ou cube
Bonnes lectures
Je crois savoir que le modèle standard du Big Bang contient plusieurs solutions compatibles avec un univers homogène , et isotrope tel que nous l'observons aujourd'hui et que l'univers ne peut pas avoir n'importe quelle forme. Si l'univers s'est developpé à partir d'une singularité type Big Bang, alors il n'y a que 3 géométries possibles : Sphérique, en forme de disque, ou en forme de selle de cheval. ( Equations de Friedman ). Notons aussi que du fait de la phase inflationnaire, l'univers est extraordinairement plat aux très grandes échelles.
Bonjour,
Est ce qu'il serait juste ou possible de dire alors que l'expansion de l'univers se ferait dans une sorte de couloirs ?
Que quelque chose, une force ou autre empêche l'univers d'adopter une autre forme ?
merci pour vos réponses
Cordialement,
Sil'
Salut,
Il ne faut pas confondre géométrie et topologie. Par exemple pour un Univers euclidien (plat), il existe différentes topologies (infini, tore, ...).
Je conseille aussi vivement le livre de Luminet qui présente très bien le sujet.
La réponse actuelle est qu'on en sait rien. Tout ce qu'on sait, c'est que si l'Univers est fini alors il doit être bien plus grand que ce qu'on observe.
Salut,
je suis pas sûr de comprendre ton idée, mais l'univers étant isotrope (c'est à dire qu'il présente les mêmes propriétés quelle que soit la direction) je ne pense pas qu'il puisse s'étendre dans une sorte de couloir, puisque ça voudrait dire que par exemple tu le verrais s'expandre "devant" et "derrière" mais pas "au dessus" ni "au dessous" ni "à droite" ni "à gauche" donc il ne serait pas isotrope.
Par topologie, veux tu parler de l'espace des phases de l'univers ?
L'enveloppe géométrique des différentes phases de son développement dans le temps ? Je crois que S. Hawkings, en a déduit une sphère irrégulière applatie aux pôles (correspondant à l'épisode inflationnaire), en partant de l'hypothèse "pas de bords".
Euh... je ne comprends rien à ce que tu dis.
Ah non, pas du tout.
L'idée topologique, c'est juste que l'espace n'est pas contraint par notre représentation euclidienne, et qu'il l'a prouvé en adoptant une géométrie courbe qui a beaucoup surprit l'esprit humain en lui enlevant de sa naïveté mathématique.
L'espace pouvant adopter des géométries non triviales, il appert que l'une d'elle, en topologie, est appelée "non simplement connexe".
Je reposte un exposé général de la réflexion à ce sujet (car il faut replacer la réflexion dans son contexte général cosmologique) :
Pour imaginer les différentes variante on part d'une hypothèse minimale, qui est que notre Univers (noté U, les autres hypothétiques U' et l'ensemble des U'+U noté Un) est homogène et isotrope.
Homogène en ce sens que sa densité d'énergie (matière, rayonnement + autres composantes +/- exotique) est la même partout, ne présentant que des condensations locales (amas de galaxie). Isotrope en ce sens que sa courbure est uniforme, qu'elle est dérivable partout (pas de points anguleux), qu'il n'y a pas de direction privilégiées, que les lois de la physique sont les mêmes partout.
Il faut également mettre de l'ordre dans les notions de courbure et de forme de l'univers.
Avant la naissance des mathématiques non euclidiennes et leur application presque immédiate à la physique, il n'existait aucun moyen conceptuel de clore l'espace. Si on se place au bord de l'Univers, se disaient les médiévaux, et que l'on tend un bâton est il imaginable qu'il soit impossible d'aller plus avant ? Non. Par ce raisonnement récurssif, il était facile de conclure que l'espace devait être mathématiquement infini. Le problème, quand vint Newton, c'est qu'un Univers fini de matière dans un espace newtonnien infini n'est pas stable : le bord est attiré par le centre puisque aucune masse extérieur n'en équilibre l'attraction et l'Univers s'effondre sur lui même. Gênant. Donc on était contraint d'imaginer un Univers infini de matière. Simple. Sauf que...
S'il était infini également dans le temps, alors l'Univers devrait être remplit du rayonnement des étoiles et la nuit n'existerait pas. Sans compter le problème de l'accroissement de l'entropie (second principe de thermodynamique), qui depuis l'infinité des temps aurait du déja lui avoir fait atteindre son maximum transformant l'Univers en une soupe tiede d'atomes totalement homogènéisés. La seule solution à se paradoxe de la nuit noire et du second principe était de supposer qu'il était fini dans le temps. Il fallait donc imaginer qu'un Univers infini ait été crée en un temps fini ce qui constitue un vrai bon gros paradoxe à donner la migraine. Par conséquent, le problème restait dans les limbes.
Vint la Rélativité Générale qui permettait d'imaginer un U fini mais sans bord, sous la forme par exemple d'une hypersphère. Un énorme pas conceptuel était franchit. Autours de l'Univers qu'y a t'il ? Le problème ne se pose dès lors plus. L'espace est lié au contenu matériel de l'Univers, G (le tenseur d'espace) = T (le tenseur énergie-impulsion). Une quantité finit d'énergie "sécrète" une quantité finit d'espace et il n'y a pas d'espace autours. Pas de volume, pas d'étendu, pas de vide, pas de temps non plus. C'est ce que permet de résoudre l'introduction d'une courbure de l'espace.
Il y a une autre façon de le faire, au sujet de laquelle la RG est muette, qui est de prendre, pour une courbure donner, une toppologie non simplement connexe à l'Univers. Tout part du statut que l'on donne à 2 point extrémaux à l'Univers (les antipodes). Mathématiquement si on dit que ce sont 2 points distincts, l'U est simplement connexe. Si on identifie ces 2 points, l'U est multiplement connexe. Pour une courbure donnée on peut imaginer des topologie de l'Univers fini, sans bord, homogène et isotrope dans presque tout les cas.
Revenons au cas de l'hypersphère d'Einstein : tout de suite après on s'aperçoit que ce bel Univers, pour des raison très similaire au cas newtonien n'est généralement pas stable. Et les première mesure du spectre des galaxie lointaine montre que c'est dans le sens de l'expansion. Ce qui donne du même coup un point origine à l'Univers.
Bon, partant de là en fait tout reste possible :
- U fini, néant autours
- U fini au sein de Un lui même fini ou pas
- U infini, rien d'autre
Ceci dit, en physique l'hypothèse de l'infini est naturellement exclut. Disons que c'est une hypothèse si forte, tellement exorbitante qu'on se dit qu'il y a toute les chances pour que ce soit un fantasme issu des mathématiques.
Si on exclu l'infini, il reste a départager les deux hypothèses :
- U fini rien d'autre
- U fini au sein de l'Un lui même fini
Et pour chaque cas fini on peut imaginer, que ce soit pour U ou pour Un le cas simplement ou multiplement connexe.
Les observations lointaines ne nous sont d'aucun secours dans le cas simplement connexe. L'expansion de l'Univers fait qu'aucune radiation ne peut précéder le début de l'expansion, la longueur d'onde tendant vers l'infini.
C'est plus l'observation de l'Univers sub-atomique qui permet de progresser. En résumant, les lois de la physique sont peut être lié à l'enroulement de dimensions intimes de l'espace, seules 3 étant déroulées parmi les dimension d'espace, plus une de temps. Et la forme de l'enroulement n'est pas quelconque du tout au sein d'une variété absolument invraisemblable de topologies possibles.
On imagine donc "un paysage de théorie des corde" présentant quelques 1e500 "vallées" un saut quantique permettant de passer de l'une à une autre située plus bas. L'altitude de la vallée représente l'énergie du vide, elle même donnant un taux d'expansion donné (une constante cosmologique). Si cette altitude est négative, l'espace se résorbe. Si elle est positive, la zone où se produit la transition entre en expansion, creusant sa propre bulle d'espace nouvellement formé au sein d'un espace lui même en expansion plus rapide (puisque d'énergie du vide supérieur). Je précise que l'expansion ne "mord" pas sur l'espace précédemment crée. C'est du nouvel espace. Tout neuf.
Notre U se caractérise par une constante cosmo extrêmement petite mais non nulle. Voila qui est curieux si on y réflechie bien et que l'hypothèse du "paysage" permettrait d'expliquer simplement : notre U est le résultat d'une cascade de transitions menant à une énergie du vide proche de 0 sans pouvoir devenir négative (car dans ce cas, les U' ainsi formé ne font pas de 'petits' en se résorbant immédiatement). Notre U serait donc le résultat d'un processus en état infiniment long d'achèvement.
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 03/10/2009 à 17h29.
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