Invariance des lois pendant 13,5 milliards d'années.
Bonjour. Voilà quelle question je me pose : comment peut-on savoir que les lois de la Physique mathématique n'ont pas évolué pendant 13,5 milliards d'années depuis le Big-bang ? C'est une des pierres d'achoppement de la théorie du "big-bang" je crois . Merci d'avance.
Je ne sais pas si on peut dire qu'on sait que les lois de la physique n'ont pas changé pendant tout ce temps, mais on a quelques (bonnes) raisons de le penser :
1/ les lois de la physique actuelles, prises telles quelles, permettent de comprendre comment les noyaux légers se sont formés pendant les premières seondes de l'Univers. Or, il suffit que les lois de la physique nucléaires soient légèrement différentes pour changer de manière assez drastique les produits finaux. Du coup, ce succès de la cosmologie est aussi un moyen de tester la validité des lois de la physique.
2/ Notre galaxie contient des populations d'étoiles très vieilles, presque aussi vieilles que l'Univers. L'étude de ces étoiles, la comparaison des observations avec les modèles de formation et d'évolution, permet aussi de tester la validité des lois qu'on emploie. Or là encore ça marche très bien...
MAIS :
3/ Il a été annoncé que la constante de structure fine (alpha), un des paramètres qui décrit l'interaction électromagnétique, pouvait avoir été différente dans le passé, en s'appuyant sur l'observation de raies d'absorption par des nuages d'hydrogène très lointains. La variation était de toute façon faible, et je crois que l'interprétation des observations a été remise en cause...
Bon, ce ne sont que quelques exemples...
A un premier niveau de réponse on peut dire qu'une loi physique ne dépend pas du temps est d'abord une hypothèse de travail. Tant que ça marche pour expliquer les phénomènes on la garde.Envoyé par damien36
Bonjour. Voilà quelle question je me pose : comment peut-on savoir que les lois de la Physique mathématique n'ont pas évolué pendant 13,5 milliards d'années depuis le Big-bang ? C'est une des pierres d'achoppement de la théorie du "big-bang" je crois. Merci d'avance.
A ma connaissance il me semble que ni la relativité ni la MQ ne soit bousculée par le Big Bang.
Bonjour, et merci de vos réponses. Bien sûr, cela semble paradoxal de prétendre "remonter le temps" tout en restant dans la stricte observation des phénomènes qui actuellement se produisent partout dans l'univers ! Et je comprends donc que l'invariance des lois de la physique pendant 13,5 milliards d'années est elle-même un postulat de base. J'avais lu je sais plus trop où un article sur une mine d'uranium en Afrique, qui aurait permis d'établir cette invariance ...
Merci encore ça m'avance bien !
En effet, il y a un réacteur naturel à Oklo, au Gabon. C'est un peu le même raisonnement que ceux de mon premier message : les réactions nucléaires étaient les mêmes il y a longtemps, donc les lois de la physique n'étaient pas trop différentes. Là c'est sur une échelle correspondant à l'âge de la Terre, donc par tout à fait les 13 milliards d'années dont tu parles.J'avais lu je sais plus trop où un article sur une mine d'uranium en Afrique, qui aurait permis d'établir cette invariance
Bonjour, et merci de vos réponses. Bien sûr, cela semble paradoxal de prétendre "remonter le temps" tout en restant dans la stricte observation des phénomènes qui actuellement se produisent partout dans l'univers ! Et je comprends donc que l'invariance des lois de la physique pendant 13,5 milliards d'années est elle-même un postulat de base. J'avais lu je sais plus trop où un article sur une mine d'uranium en Afrique, qui aurait permis d'établir cette invariance ...
Merci encore ça m'avance bien !
Devant l'infini complexité des faits de la nature la science (pas seulement la physique) cherche a des dégagements des invariants qui s'expriment sous la forme de loi.
Prenons 2 exemples simples:
1- Les réactions chimiques.
A la fin du XIX siècle on a fini par comprendre que dans l'infini variété des réactions chimiques le nombre d'atomes était conservé:
H.Cl + Na.OH donne Na.Cl + H2O
La loi de la chimie ici s'exprime sous la forme de la conservation de nombres.
2- Le mouvement des planètes.
Face au comportement exotique du mouvement des planètes décrit par Ptolémée Newton a fini par trouver 2 lois
A- F= M. Gamma
B- La moi d'attraction entre 2 masses M.M'/r2
En plus il a montré que le mouvement des planètes et la chute des corps sur Terre relevait des mêmes lois.
Ici les lois s'expriment sous la forme d'une équation différentielle (ou un système d'équations différentielles) et d'une relation entre masses et distances.
Ces 2 exemples peuvent se généraliser a n'importequel domaine scientifique, c'est même l'existence de nouvelles lois qui permet de définir des nouveaux domaines. par exemple la découverte de la molécule d'ADN a posé un problème d'interprétation qui a aboutit que tout le domaine du vivant est codé avec 4 molécules universelles qui regoupées par 3 forment des lettres d'un alpha/ Le domaine de la génétique est donc bien fondé.
La relativité générale contiend comme information "cachée" l'existence des fameux trous noirs. Aujourd'hui on considère comme presque démonter qu'ils existent réellement. Au centre de notre galaxie il y a vraisemblablement un trou noir.
Re : Invariance des lois pendant 13,5 milliards d'années.
Une question:
Aurait-ce un sens physique de dire que la vitesse de la lumière a évolué au cours du temps?
Car personnellemnt, je ne vois pas quelle signification celà peut-avoir ?
Là c'est une question délicate qui peut posséder diverses réponses, je t'en propose une facile a comprendre:
On sait aujourd'hui que la vitesse de la lumière dépend du matériau. En optique on écrit: v= c/n où n est l'indice du matériau (l'indice est la traduction de la polarisabilité du matériau). Si ce matériau évolue lentement dans le temps l'indice va varier et donc la vitesse de la lumière. Jusqu'ici pas de problème.
Maintenant d'un point de vue moderne, le vide posséde une constante diélectrique epsilon zéro qui détermine la vitesse de la lumière.....dans le vide. Le vide est "presque" un matériau comme les autres et en particulier il est polarisable. L'effet le plus joli sur le plan expérimental c'est l'observation de ses fluctuations quantiques à travers l'effet Casimir.
On peut donc imaginer que ce matériau est évolué lentement avec le temps et donc la vitesse de la lumière. Pour les mêmes raisons on peut imaginer l'Univers non homogène à très longue distance et organisé en domaines analogues aux domaines ferromagnétiques. Chaque domaine (matériau) posséde ses propres caractéristiques et donc de vitesse de la lumière. Hors les domaines se propagent et l'on pourrait se retrouver dans un domaine différent.
Toutes ces explications sont faites pour te montrer que l'on peut envisager sur la base de connaissances actuelles bien établies comment envisager l'évolution de la vitesse de la lumière. actuellement, a ma connaissance, aucune expérience sugère une évolution de la vitesse de la lumière.
Re : Invariance des lois pendant 13,5 milliards d'années.
C'est très intéressant!!!
Les neutrinos sont-ils affectés de la même manière car il me semble qu'ils sont plus neutre que les photons vis à vis des champs électriques... Dans ce cas, je me demande s'il ne vaut pas mieux lier la célérité des équations de la relativité aux neutrinos plutôt qu'aux photons !
Le champ électrique n'influe sur les photons car les photons n'ont pas de charge éléctrique. En plus, n'ayant pas de masse ils se déplacent a la vitesse...... de la lumière.
A contrario les neutrinos ont une masse, ce n'est pas donc pas un bon "étalon". En plus comme il n'interagissent presque que pas avec quoi que ce soit, c'est comme s'ils étaient invisibles.
Re : Invariance des lois pendant 13,5 milliards d'années.
Ok, roger!
D'après les définition des unités de mesures, une modification de la vitesse de la lumière dans le vide "dans notre secteur et pour un temps relativement important par rapport à la mesure", ne devrait conduire à l'invariance de la valeur numérique de cette vitesse de la lumière par rapport à une mesure faite dans l'autre contexte ?
Là, je me permet quand même d'intervenir : les modèles faits le sont via les observations, et fondés sur l'invariance des lois que l'on connait. Donc dire que la pertinence des modèles valide la permanence de ces lois, c'est un peu abusif, me semble-t-il.
Maintenant, outre une certaine beauté à les considérer comme telles, il faut bien voir que sans un minimum de suppositions, on n'ira nulle part ; la science toute entière est quand même fondée sur la reproductibilité des expériences, or si on considère qu'il n'y a pas invariance dans le temps, la reproductibilité on peut la
On pourra toujours arguer que s'il y a modification, c'est sur une longue échelle de temps ; mais tant qu'on n'a pas de preuves expérimentales, c'est curieux de se fixer une échelle de temps pour quelque chose d'aussi peu maîtrisé ...
Je ne suis pas vraiment d'accord. Quand on analyse ce qui reste des réacteurs nucléaires préhistoriques, qu'on s'aperçoit que les produits sont les mêmes, dans les mêmes proportions, que ce que produisent les réctions nucléaires aujourd'hui, on ne fait pas d'hypothèse sur l'invariance des lois. On se dit plutôt qu'à la lumière de l'observation d'effets semblables, les mécanismes en jeu l'étaient aussi.Là, je me permet quand même d'intervenir : les modèles faits le sont via les observations, et fondés sur l'invariance des lois que l'on connait. Donc dire que la pertinence des modèles valide la permanence de ces lois, c'est un peu abusif, me semble-t-il
Ou sinon, il faudrait imaginer que les lois de la physique étaient différentes, mais d'une manière qui préserve la physique nucléaire de ces changements. Je ne dis pas que ce n'est pas le cas, je dis juste que c'est plus naturel de supposer que les lois n'ont pas changé.
si je ne me trompe pas :
je complèterais : ... jusqu'au temps de Planck.
