Description du big bang...jusqu'où ?

[papy-alain]

Bonjour à tous.
Le grand avantage de la physique est que tous les phénomènes observés peuvent être traduits en équations mathématiques. Le calcul permet donc d'établir ce qui s'est passé avant, pendant et après une observation quelconque, ce qui a permis d'élaborer, entre autres, la modèle du big bang. Celui-ci est resté théorique jusqu'à la découverte du rayonnement fossile qui fut une confirmation éclatante, validant ce modèle de manière très robuste. Cependant, cette "signature" couvre la période de l'univers allant de 380.000 ans à nos jours. Avant, rien n'est observable. Le modèle remonte cependant jusqu'au temps de Planck, soit environ 5.10^-44 s. Pour moi, cela soulève deux problèmes majeurs.
Le premier est qu'à cette époque, les conditions physiques de l'univers étaient beaucoup plus extrêmes que ce que l'on peut rencontrer dans un trou noir. Or, la physique ne permet déjà pas de décrire ce qui se passe à l'intérieur d'un TN, alors pourquoi en serait il autrement pour un univers dans lequel les conditions s'expriment de manière démesurée, que ce soit en température, densité ou énergie ?
Le second problème, qui m'apparaît plutôt comme un paradoxe, est que l'on chiffre l'âge de ce jeune univers par un temps de référence t = 0. Mais comment peut-on définir ce temps 0 ? Il ne peut traduire le néant, puisque cette notion implique qu'il n'y avait rien, ni temps ni énergie, ni la présence d'un élément déclencheur d'une évolution. Donc, au temps zéro, il devait y avoir quelque chose que la physique ne pourra jamais décrire. S'il y a "quelque chose" au temps zéro, c'est qu'il existe un pré-big bang et que cette notion de t = 0 est donc purement arbitraire et sans fondement.
L'ensemble de cette réflexion m'incite à une certaine méfiance en la description de ce qui a pu se passer dans les premières secondes de "notre univers", mais je voulais juste avoir l'avis des spécialistes sur ces notions basiques, que je remercie déjà d'avoir eu la patience de lire ce post jusqu'au bout.
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[f6bes]

Bjr à toi,
Tu le dis toi meme le sphénomes OBSERVES peuvent etre traduis etc...etc..
Le probléme c'est que la période que tu cites n'a , à ce jour , pu etre "observée" comme tu dis...
...Avant, rien n'est observable....

C'est pas parce que c'est PAS observable que c'est forcément COMME un trou noir.
Temps t= 0 , c'est juste une référence, comme on ne sait PAS ce qui il aurait pu y avoir avant, ARBITRAIREMENT on commence à "compter" à partir de là.
Quel intérét de commencer à compter à partir d'un point................. non défini.
Bonne journée

[papy-alain]

C'est pas parce que c'est PAS observable que c'est forcément COMME un trou noir.

Je n'ai pas dit que c'était comme un trou noir. J'ai supposé que c'était pire. Un trou noir de 3 km. ne représente qu'une fois la masse solaire. Que dire alors des conditions physiques régnant à une époque où tout l'univers était concentré dans un espace du même ordre de grandeur ?

[Calvert]

Salut !

Quelques éléments de réponses.

Cependant, cette "signature" couvre la période de l'univers allant de 380.000 ans à nos jours. Avant, rien n'est observable. Le modèle remonte cependant jusqu'au temps de Planck, soit environ 5.10^-44 s. Pour moi, cela soulève deux problèmes majeurs.

On des autres "tests" du modèle est la nucléosynthèse primordiale, qui a eu lieu beaucoup plus tôt (ordre de grandeur, quelques minutes après t0). Ca permet de couvrir un peu la période creuse.

Le premier est qu'à cette époque, les conditions physiques de l'univers étaient beaucoup plus extrêmes que ce que l'on peut rencontrer dans un trou noir.

Surtout, très différentes (un trou noir est une énorme masse quasiment ponctuelle, alors que l'univers était certes très chaud et très dense, mais homogène).

Or, la physique ne permet déjà pas de décrire ce qui se passe à l'intérieur d'un TN, alors pourquoi en serait il autrement pour un univers dans lequel les conditions s'expriment de manière démesurée, que ce soit en température, densité ou énergie ?

Là, je ne suis pas d'accord. On est parfaitement capable de décrire l'intérieur d'un trou noir (sauf la région proche de la singularité, où on sait qu'il y a des problèmes). Sinon, on s'en sort bien. Ce n'est pas parce que ce n'est pas observable que ce n'est pas descriptible.

Le second problème, qui m'apparaît plutôt comme un paradoxe, est que l'on chiffre l'âge de ce jeune univers par un temps de référence t = 0. Mais comment peut-on définir ce temps 0 ? Il ne peut traduire le néant, puisque cette notion implique qu'il n'y avait rien, ni temps ni énergie, ni la présence d'un élément déclencheur d'une évolution. Donc, au temps zéro, il devait y avoir quelque chose que la physique ne pourra jamais décrire. S'il y a "quelque chose" au temps zéro, c'est qu'il existe un pré-big bang et que cette notion de t = 0 est donc purement arbitraire et sans fondement.

Le temps 0 est défini selon la relativité générale comme le "moment" où l'on rencontre la singularité. De nouveau, on sait très bien que cette théorie n'est pas capable de décrire les tous premiers instants. Il s'agit donc plus d'une définition que d'un véritable "commencement" au sujet duquel on ne peut encore pas dire grand chose (ou alors, du spéculatif avec des théories de gravitation quantique encore en développement).

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Merci, Calvert, pour cette réponse très détaillée. Mais j'ai tout de même une petite inquiétude par rapport à ceci :

On des autres "tests" du modèle est la nucléosynthèse primordiale, qui a eu lieu beaucoup plus tôt (ordre de grandeur, quelques minutes après t0). Ca permet de couvrir un peu la période creuse.

On s'appuie sur la mécanique quantique pour les premiers instants, puis sur la RG pour la suite. Or, la seule force décrite par la RG est la force gravitationnelle, les trois autres forces relevant de la mécanique quantique. Les deux théories prises séparément, c'est du béton, on est bien d'accord là-dessus. Mais elles sont issues de cadres conceptuels totalement distincts, et pourtant elles sont toutes deux utilisées dans le modèle du big bang. Ce qui n'est pas clair pour moi c'est : où est la phase de transition entre les deux ?
J'ajoute à cela que l'énergie cinétique utilisée dans le LHC pour les collisions de protons est quasi infinitésimale par rapport à l'énergie de Planck, et ne permet donc pas de rendre compte efficacement de ce qui a pu se produire dans l'univers "juste après le mur de Planck". A titre de comparaison, l'énergie cinétique fournie par le LHC serait celle d'un moustique en vol par rapport à l'énergie de Plank qui serait celle d'un TGV lancé à 400 km/h. (La comparaison n'est pas de moi, elle est décrite texto par Etienne Klein, physicien, directeur de recherches au commissariat à l'énergie atomique.)
Ce que je veux dire par là, c'est que pour décrire efficacement le big bang, il faudrait pouvoir unifier ces deux cadres conceptuels distincts. La théorie des cordes est une piste intéressante, mais encore très spéculative. En attendant, je reste sceptique pour la partie du modèle comprise entre le temps de planck et les trois ou quatre minutes qui suivent.

[invitea1bd8001]

Ce que je veux dire par là, c'est que pour décrire efficacement le big bang, il faudrait pouvoir unifier ces deux cadres conceptuels distincts.

Ça s'appelle la théorie du tout (entre autres appellations) qui consiste à unifier le quantique et la RG. C'est le rêve de tous les physiciens d'aujourd'hui. La théorie des supercordes ou des cordes entre autres est une théorie qui tend à se rapprocher (mais pas complètement) de cette unification.

[papy-alain]

Ça s'appelle la théorie du tout (entre autres appellations) qui consiste à unifier le quantique et la RG. C'est le rêve de tous les physiciens d'aujourd'hui. La théorie des supercordes ou des cordes entre autres est une théorie qui tend à se rapprocher (mais pas complètement) de cette unification.

Ben oui, il me faudra encore attendre un peu, mais grouillez vous, Messieurs les physiciens, car j'aimerais encore comprendre certaines choses de mon vivant.

[Calvert]

On s'appuie sur la mécanique quantique pour les premiers instants, puis sur la RG pour la suite. Or, la seule force décrite par la RG est la force gravitationnelle, les trois autres forces relevant de la mécanique quantique. Les deux théories prises séparément, c'est du béton, on est bien d'accord là-dessus. Mais elles sont issues de cadres conceptuels totalement distincts, et pourtant elles sont toutes deux utilisées dans le modèle du big bang. Ce qui n'est pas clair pour moi c'est : où est la phase de transition entre les deux ?

Disons, pour les calculs où l'on utilise des résultats de MQ (par exemple, la nucléosynthèse primordiale, les températures de découplages de diverses particules, ...), l'univers s'est déjà largement suffisamment refroidi pour qu'on puisse utiliser les résultats de physique quantique sans se soucier de la gravitation (les conditions (température, densité) sont données par le modèle cosmologique standard, sur lesquelles on travaille). La gravitation est déjà une force distincte. La transition a lieu au temps de Planck, ou alentours. Je ne peux pas t'en dire beaucoup plus sans dire d'âneries (si ce n'est pas déjà trop tard), c'est pas trop mon domaine de compétances

[stefjm]

A titre de comparaison, l'énergie cinétique fournie par le LHC serait celle d'un moustique en vol par rapport à l'énergie de Plank qui serait celle d'un TGV lancé à 400 km/h. (La comparaison n'est pas de moi, elle est décrite texto par Etienne Klein, physicien, directeur de recherches au commissariat à l'énergie atomique.)

C'est le rétro-pédalage de la com du LHC!

Etape 1)
La physique nucléaire ne passionne pas les foules qui refusent de financer sans discuter. (et le nucléaire en général n'a plus bonne presse.)

Donc la com met en avant ce qui fait rêver la foule (et métaphysiquer) : l'instant primordial de l'univers, la cosmologie, les trous noirs, les énergies phénoménale de l'époque, etc... (allez donc savoir pourquoi cela passionne les foules...)

Etape 2)
Maizalors le LHC va nous fabriquer des trous-noir qui vont nous bouffer? (la consommation électrique délirante est connu du grand public qui sait que le LHC esr arrêté l'hiver)

Donc la com explique qu'il n'y a rien à craindre : les énergies mises en oeuvres sont ridicules (TGV moustique) et que la consommation électrique est essentiellement pour le refroidissement du bidule.
Pour faire un trou noir, il faut un LHC de la taille de la galaxie : on a le temps de voir venir.

C'est toujours amusant la com...

Cordialement.

[Deedee81]

C'est toujours amusant la com...

Bien vu