Expansion et caractère finit de l'univers

[thepasboss]

Bonjour,

Alors en flânant sur un autre forum, j'ai pu lire ceci :
"Je tiens à revenir la dessus : l'Univers n'est pas infini ! Il est en expansion, donc n'est pas infini, même si les distances sont titanesques. "
et je dois avouer que ça me hérisse le poil. J'ai eu l'impression en lisant ça qu'il s'agit d'une affirmation lancée sans fondement, mais je ne suis pas capable de confirmer ni d'infirmer son propos. Néanmoins je suppose que le débat sur la "finitude" de l'espace n'aurait pas lieu d'être si il pouvait être balayé aussi simplement. Donc je vous pose cette question : l'expansion de l'univers (ou tout autre propriété) entraine t'elle que l'espace soit fini ?

PS : en relisant je me rend compte qu'il faut peut-être préciser ce que j'entend par fini. Dans le contexte de la conversation sur le dit forum, je pense qu'il faut envisager cela sous la forme : "L'espace est une sphère / tore / bretzel / "gruyère de l'apocalypse bourré de trou"... Ou plus généralement quelque chose qui ressemblerait à une sous variété borné de dimension 3 de R^4. Je ne parle pas de la dimension temporelle, parce que sur ça, à par un petit peu de relativité restreinte vu dans le cadre d'un cours sur les formes quadratiques, je n'y connais pas grand chose)

Merci d'avance ^^
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[Deedee81]

Salut,

Alors en flânant sur un autre forum, j'ai pu lire ceci :
"Je tiens à revenir la dessus : l'Univers n'est pas infini ! Il est en expansion, donc n'est pas infini, même si les distances sont titanesques. "
et je dois avouer que ça me hérisse le poil. J'ai eu l'impression en lisant ça qu'il s'agit d'une affirmation lancée sans fondement, mais je ne suis pas capable de confirmer ni d'infirmer son propos.

Tu as raison, c'est sans fondement. D'une part la meilleure affirmation qu'on puisse faire est : "on n'en sait rien". Et d'autre part, ce n'est lié qu'indirectement à l'expansion (si l'expansion est inférieure à une valeur critique et en l'absence d'énergie noire, alors oui, il est forcément fini).

Le meilleur moyen de le dire est que l'expansion n'est nullement une explosion. Ce n'est pas des particules s'éloignant d'un centre (auquel cas, à distance illimitée on aurait une vitesse et donc une énergie de l'explosion illimitée). Cela signifie simplement que les objets s'écartent les uns des autres. C'est homogène : la situation est identique en tout point. Et cela n'implique absolument pas que l'univers est fini (de forme sphérique, torique ou autre). Le fait que la vitesse relative soit en apparence non bornée pour des objets distants, ce n'est pas une violation de la relativité (restreinte) puisque de toute façon, l'application des formules d'addition des vitesses donnent toujours une vitesse inférieur à c. Et en relativité générale, c'est nettement plus tordu !

Il y a des contraintes sur les géométries et les topologies, mais pas celle là.

[vaincent]

En effet personne n'est en mesure de dire si l'univers est fini ou infini, et l'expansion a très peu de chose à voir là dedans.
Tout d'abord nous n'avons accès qu'à l'univers locale, observable. On ne sait pas du tout comment les choses se passent au-delà de cette limite d'étude. Les mesures actuelles indique une courbure très proche de zéro, et donc un univers observable globalement plat. Mais on peut très bien imaginé que même si "notre" univers local est plat, cela ne sera pas en contradiction avec le fait que, globalement, l'univers peut-être soit de courbure nulle, positive, ou négative. On ne peut donc pas conclure sur la finitude de l'univers (et je ne sais pas si on sera capable de le faire un jour).
Deuxièmement, il est communément admis que notre univers aurait subit une phase d'expansion très rapide, appelée inflation, peu de temps après le "big bang". Les modèles inflationnistes prédisent en effet une courbure nulle, mais pourraient tout de même s'accomoder (au prix de rajouts de paramètres supplémentaires) d'une courbure positive ou négative. Ce qui est sûr, c'est que ces modèles sont que nous avons de mieux pour le moment. Cette phase d'inflation peut avoir plusieurs origines, et qui sont associées à différentes courbures de l'univers, et ne permet donc pas, encore une fois, de conclure sur la finitude de l'univers.

[mariposa]

En effet personne n'est en mesure de dire si l'univers est fini ou infini, et l'expansion a très peu de chose à voir là dedans.
Tout d'abord nous n'avons accès qu'à l'univers locale, observable. On ne sait pas du tout comment les choses se passent au-delà de cette limite d'étude. Les mesures actuelles indique une courbure très proche de zéro, et donc un univers observable globalement plat. Mais on peut très bien imaginé que même si "notre" univers local est plat, cela ne sera pas en contradiction avec le fait que, globalement, l'univers peut-être soit de courbure nulle, positive, ou négative. On ne peut donc pas conclure sur la finitude de l'univers (et je ne sais pas si on sera capable de le faire un jour).

bonjour,

Je pense que tu parles ici de courbure totale, cad de courbure intégrée sur la variété 3D qui doit être un invariant équivalent au théorème de Gauss-Bonnet en 2D.

Auquel cas si la courbure totale est positive (selon une certaine convention de signe) l'univers peut-être fermé (comme une sphère) et donc fini. Non?

[A voir en vidéo sur Futura]

[vaincent]

bonjour,

Je pense que tu parles ici de courbure totale, cad de courbure intégrée sur la variété 3D qui doit être un invariant équivalent au théorème de Gauss-Bonnet en 2D.

Auquel cas si la courbure totale est positive (selon une certaine convention de signe) l'univers peut-être fermé (comme une sphère) et donc fini. Non?

Oui oui c'est ça.

[thepasboss]

Merci beaucoup pour vos réponses ^^

cordialement

[Gloubiscrapule]

EOn ne peut donc pas conclure sur la finitude de l'univers (et je ne sais pas si on sera capable de le faire un jour).

Si l'univers est fini et sans bord, on peut en faire le tour et on pourrait avoir plusieurs images d'une même zone. On a déjà chercher à savoir je crois dans les anisotropies du CMB s'il y avait des zones qui semblait identiques et on n'a rien trouvé de concluant. Donc soit il est infini, soit plus grand que l'univers observable (et la lumière n'a pas pu encore faire un tour en 14 milliards d'années)...
S'il est fini on pourrait le prouver mais ça prendrait le temps qu'il faut à la lumière pour en faire le tour, et faudrait être capable de détecter un rayonnement qui a traversé une très grande distance (bonjour le flux!!)...

[bb98]

Si l'univers est fini et sans bord, on peut en faire le tour et on pourrait avoir plusieurs images d'une même zone. On a déjà chercher à savoir je crois dans les anisotropies du CMB s'il y avait des zones qui semblait identiques et on n'a rien trouvé de concluant. Donc soit il est infini, soit plus grand que l'univers observable (et la lumière n'a pas pu encore faire un tour en 14 milliards d'années)...
S'il est fini on pourrait le prouver mais ça prendrait le temps qu'il faut à la lumière pour en faire le tour, et faudrait être capable de détecter un rayonnement qui a traversé une très grande distance (bonjour le flux!!)...

Bonjour
JP Luminet attend les résultats de Plank pour pouvoir poursuivre sur d'éventuelles "images corrélées" dans le fond diffus cosmologique
Dans son modèle de dodécaèdre de Poincaré, il trouverait 6 paires de cercles...on attend