Question sur le vide sidéral, utile à la résolution d'une question philosophique

[invitec8bd3202]

Bonjour à tous!

En préambule, je vous prie d'excuser mes lacunes en physique. Je fais de la philosophie et très souvent, la compréhension de certains phénomènes physiques est utile pour résoudre des problèmes, mais je n'y connais pas grand-chose.

Il existe une théorie philosophique sur les objets appelée "théorie du substrat" et qui postule que les objets sont composés d'un substrat qui instancie des propriétés universelles. Le substrat n'a pas de propriété intrinsèque, il ne fait que porter les propriétés. Un substrat qui ne porterait pas de propriétés est dit "nu". La théorie n'implique pas cependant que l'on puisse trouver des "vrais substrats" dans le monde actuel car si c'était possible, il faudrait pouvoir imaginer quelque chose sans aucunes propriétés.
Comme le substrat est une primitive de la théorie, on ne l'analyse pas. On dit simplement qu'il a la fonction de porter des propriétés et qu'il est "individuateur", donc qu'il distingue deux objets possédant exactement les mêmes propriétés, mais on ne dit pas comment. Toute théorie philosophique débouche forcément à un moment ou à un autre sur une primitive de ce type, qui a l'avantage de ne pas devoir être expliquée et le désavantage d'être un point à avaler tel quel par l'objecteur ou l'adhérent.

Ma question est la suivante: J'ai lu quelque part qu'on trouve des "espaces" de vide sidéral contenant un atome par centimètre cube. J'aimerais avoir des informations sur ce vide, dans le sens suivant; est-il possible de dire que certaines "portions de vide", à certains moment, n'ont aucune propriétés (du genre "être bleu", "être chargé +", etc.) (et pas non plus de propriétés spatiales ou temporelles) ou alors seulement des propriétés conditionnelles (c'est-à-dire, n'avoir aucune autre propriété que celle de "pouvoir être quelque chose", pouvoir être A ou B par exemple).

J'espère que c'est assez clair et si ça ne l'est pas, n'hésitez pas à me dire ce qui coince afin que je puisse préciser ma pensée.

En espérant que quelqu'un pourra me répondre, je vous remercie d'avance.
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[jacquolintégrateur]

@ Elsaada
Bonjour
C'est aussi clair que puisse l'être...de la philosophie!!
Le vide interstellaire contient, en effet, environ un atome de H/ cm cube, en moyenne mais il y a des régions qui peuvent être jusqu'à un milliard de fois plus denses, ce qui n'est pas encore la foule!! Quand à dire que ce milieux n'a pas de propriété... Il contient des rayonnements et, de plus, des champs qui sont des réservoirs d'énergie. Je vous conseille la lecture de "Le vide Univers du Tout et du Rien", édité par Edgrard Gunzig et Simon Diner et écrit par une réunion de physiciens. Èditions Complexe 1998 (SA Diffusion Promotion Information 24 rue de Bosnie 1060 Bruxelles.) Il est très accessible et fait assez bien le point de la question, sans espérer, pour autant, qu'il répondra à toutes les questions que vous pouvez vous poser.
Cordialement.

[invite231234]

Bon déjà il bon de savoir que par invariance de difféomorphisme actif, il n'y a pas d'arrière plan çà l'espace/temps. Alors je ne me vois pas pouvoir parler de substratum ! Maintenant si l'on "considère" en philosophie les possibilités d'une non-propriété, alors ce n'est pas du ressort de la science !

[Gilgamesh]

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Pour résumer un peu il y a 3 notions distinctes qu'il ne faut pas confondre :

1 Le néant qui représente l'absence d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoique ce soit d'intelligible. Le néant est une notion métaphysique, et non physique, c'est çà dire qu'il réside dans sa simple définition : c'est n'est rien. On ne doit en droit le faire correspondre avec rien d'existant, par définition.

2 Le vide, qui n'est pas rien. Le vide se défini comme l'état d'énergie minimal des champs. Il n'est donc pas absolu dans le sens de "pas absolument vide", même fondamentalement. Une particule est ou n'est pas. Alors qu'un champs existe même à l'état d'énergie nulle et élucider ses lois occupent les jours et les nuits des théoriciens. Le vide héberge "en potentiel" absolument tout le bestiaire des particules. Il suffit d'agiter le tapis, de lui injecter de l'énergie, pour provoquer une profusion des particules, comme une pluie tombant du pommier que l'on secoue. La notion de vide devient relative : il y a "quelque chose" formant ce vide manifestement, muni de lois précises et non triviales. Formé de champs couplés qui se répartissent l'énergie de manière très inégales. Le nombre et le couplage possibles des champs sont absolument inépuisables.

3 L'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la Relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriété qui n'ont rien de naïves :
- l'espace fait bloc avec le temps, au sens que toute mesure des distances entre deux évènement doit faire intervenir la coordonnées temporelle pour être invariante d'un référentiel à un autre;
- en présence d'énergie-impulsion il adopte une courbure ;
- envisagé dans son ensemble il ne possède pas de solution statique stable : il ne peut être qu'en expansion ou en contraction ;
- il possède possiblement une topologie complexe (espace non simplement connexes) ;
- il est possible d'envisager un nombre plus grand que 3+1 dimension (dimensions compactifiées requise par la théorie des cordes...) ;

L'espace n'a donc rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide.

Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec8bd3202]

@Arxiv: Je ne sais pas si je comprends bien ce que tu dis, mais selon certaines analyses, le substrat (à ne pas confondre avec substance) peut s'apparenter plus à une fonction (fonction de porter des propriétés, fonction qui fait un objet à partir de propriétés) qu'à une substance, justement. Et le philosophe Ted Sider (un des meilleurs contemporains) propose une théorie des points de l'espace temps comme "vrais substrats", donc "fonctions" n'ayant aucune propriété intrinsèques mais porteuses de propriétés:

Si ça t'intéresse, l'article est là: http://www.tedsider.org/papers/bare_particulars.pdf

@Jacquo: Merci pour la référence, je vais m'intéresser à ça.

@Gilgamesh: Donc l'espace-temps et "le vide" ont des propriétés qu'on pourrait qualifier d'intrinsèques? Sur le néant, je pense qu'il doit être éventuellement concevable d'imaginer quelque chose qui n'ait pas de propriétés, ou des propriétés conditionnelles, ou négatives, sans pour autant n'être rien (ou néant). Le substrat, si on défend cette théorie, n'est pas "rien". D'ailleurs, il a des propriétés (puisque sa fonction est de porter des propriétés). Si on les lui enlève, alors il n'a plus de propriétés, mais il continue d'exister. Enfin, cela dit, il y a d'autres théories sur les propriétés qui sont bien meilleures, à mon sens

@Tous: Merci! Je ne suis certainement pas meilleure en physique, mais j'ai avancé dans ma recherche

[Gilgamesh]

@Gilgamesh: Donc l'espace-temps et "le vide" ont des propriétés qu'on pourrait qualifier d'intrinsèques?

Oui, et si tu t'intéresses vraiment à comprendre comment ça se passe, c'est là. Le plus étonnant à mon sens c'est le niveau de complexité qui parvient à se loger là dedans. Le vide et l'espace dégagent de prime abord une impression de nudité et de simplicité. En fait, pas du tout.

Sur le néant, je pense qu'il doit être éventuellement concevable d'imaginer quelque chose qui n'ait pas de propriétés, ou des propriétés conditionnelles, ou négatives, sans pour autant n'être rien (ou néant).

C'est concevable dans le langage en tout cas. Mais si ça ne tient qu'à un effet de langage qu'est ce que ça vaut ? Je suis assez du côté d'Okham je crois : définir les choses par un ensemble de propriétés, ça me semble ce qu'il y a de plus robuste.

a+

[invite231234]

@Arxiv: Je ne sais pas si je comprends bien ce que tu dis, mais selon certaines analyses, le substrat (à ne pas confondre avec substance) peut s'apparenter plus à une fonction (fonction de porter des propriétés, fonction qui fait un objet à partir de propriétés) qu'à une substance, justement. Et le philosophe Ted Sider (un des meilleurs contemporains) propose une théorie des points de l'espace temps comme "vrais substrats", donc "fonctions" n'ayant aucune propriété intrinsèques mais porteuses de propriétés:

Si ça t'intéresse, l'article est là: http://www.tedsider.org/papers/bare_particulars.pdf

@Tous: Merci! Je ne suis certainement pas meilleure en physique, mais j'ai avancé dans ma recherche

Merci mais de ma compréhension un substrat est donc ce qui émerge comme propriétés !

[ecolami]

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Pour résumer un peu il y a 3 notions distinctes qu'il ne faut pas confondre :

1 Le néant qui représente l'absence d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoique ce soit d'intelligible. Le néant est une notion métaphysique, et non physique, c'est çà dire qu'il réside dans sa simple définition : c'est n'est rien. On ne doit en droit le faire correspondre avec rien d'existant, par définition.

2 Le vide, qui n'est pas rien. Le vide se défini comme l'état d'énergie minimal des champs. Il n'est donc pas absolu dans le sens de "pas absolument vide", même fondamentalement. Une particule est ou n'est pas. Alors qu'un champs existe même à l'état d'énergie nulle et élucider ses lois occupent les jours et les nuits des théoriciens. Le vide héberge "en potentiel" absolument tout le bestiaire des particules. Il suffit d'agiter le tapis, de lui injecter de l'énergie, pour provoquer une profusion des particules, comme une pluie tombant du pommier que l'on secoue. La notion de vide devient relative : il y a "quelque chose" formant ce vide manifestement, muni de lois précises et non triviales. Formé de champs couplés qui se répartissent l'énergie de manière très inégales. Le nombre et le couplage possibles des champs sont absolument inépuisables.

3 L'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la Relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriété qui n'ont rien de naïves :
- l'espace fait bloc avec le temps, au sens que toute mesure des distances entre deux évènement doit faire intervenir la coordonnées temporelle pour être invariante d'un référentiel à un autre;
- en présence d'énergie-impulsion il adopte une courbure ;
- envisagé dans son ensemble il ne possède pas de solution statique stable : il ne peut être qu'en expansion ou en contraction ;
- il possède possiblement une topologie complexe (espace non simplement connexes) ;
- il est possible d'envisager un nombre plus grand que 3+1 dimension (dimensions compactifiées requise par la théorie des cordes...) ;

L'espace n'a donc rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide.

Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables.

Bonjour,
J'apprécie ces explications!
Le vide étant défini comme un "état minimal d'énergie des champs" il devient alors dépendant de la matière qui l'entoure (tout comme des particules) ou des flux d'ondes électromagnétiques qui le traversent localement.
L'espace-temps adopte une courbure en présence d'énergie ou impulsions, je pensais jusqu'alors que cette courbure était liée a la gravitation: quelles autres formes d'énergie peuvent donc agir?

[Gilgamesh]

Bonjour,
J'apprécie ces explications!
Le vide étant défini comme un "état minimal d'énergie des champs" il devient alors dépendant de la matière qui l'entoure (tout comme des particules) ou des flux d'ondes électromagnétiques qui le traversent localement.

Il faut aller un peu plus loin conceptuellement. La matière est un simple état du champs, tout comme le rayonnement. Parler de vide entouré ou traversé par la matière et le rayonnement sonne bizarrement, quand on s'intéresse aux fondements.

Disons : il y a un tapis. Quand on le laisse tranquille c'est ce qu'on appelle le vide. Quand on le secoue, il y a des particules. Leur énergie est E²=m²c4+p²c², avec E l'énergie, m la masse, c la vitesse de la lumière et p l'impulsion ou quantité de mouvement. Si m est nulle E=pc et on nomme cela "rayonnement", si m est non nul, on appelle cela "matière". Simple conventions de langage : tout ça, c'est le même tapis.

L'espace-temps adopte une courbure en présence d'énergie ou impulsions, je pensais jusqu'alors que cette courbure était liée a la gravitation: quelles autres formes d'énergie peuvent donc agir?

On reprend dans l'ordre : en chaque petit cube élémentaire de l'espace temps, tu définies le contenu énergétique (en utilisant la formule donnée plus haut), et les entrées-sorties. Cela te donne : un densité d'énergie, rho et un flux d'impulsion pc cad une pression p. La quantité rho+3p va te permet de calculer une courbure. Cette courbure est l'autre nom de la gravité. La gravité ne courbe pas l'espace temps, elle est la courbure elle même.

[ecolami]

Bonsoir,
Merci pour cette explication théorique.
Avec ce formalisme on décrit aussi bien la matière que les champs. C'est bien pratique.
On laisse de côté des questions comme:
"Qu'est-ce qui permet une action a distance"
"Quel sens donner à une courbure de l'espace?"
"Comment le photon, particule sans masse, peut-elle être déviée par la gravitation?"
Ne parlons pas de la gravitation sur laquelle on sait parfaitement décrire ses effets et dont on ne sait rien d'autre.
En écrivant que le vide était influencé par la matière autour et les flux d'énergie qui le traversent je voulais préciser que ces deux choses sont liées à des champs et ces champs ont, me semble-t-il, un effet variable avec la distance: le plus simple a expliquer étant la gravitation, mais on peut choisir d'autres types de champs.
Je ne confond pas densité de matière dans l'espace et le vide.

[jacquolintégrateur]

"Qu'est-ce qui permet une action a distance"
"Quel sens donner à une courbure de l'espace?"
"Comment le photon, particule sans masse, peut-elle être déviée par la gravitation?"
Ne parlons pas de la gravitation sur laquelle on sait parfaitement décrire ses effets et dont on ne sait rien d'autre.

Bonjour
1) Il n'y a pas d'action à distance: toute interaction est décrite, au niveau quantique, par un échange de particules (de spin entier), éventuellement virtuelles (les photons d'un champ magnétique ou électrique statique ou "proche").
Au niveau macroscopique, par les termes d'un tenseur du second ordre, symétrique, le "tenseur énergie-impulsion" d'un champ continu, lequel contient les termes de "tensions" responsables de l'action considérée (le tenseur des tensions de Maxwell, en électromagnétique).
2) Par le fait que les translations (déplacements d'un objet parallèlement à lui même) ne sont que purement locales (infiniment petites): il n'existe pas de parallèles. Si l'on fait subir, à un objet, deux déplacements "parallèles" infiniment petits de cette nature, le résultat dépend de l'ordre dans lequel les déplacements sont effectués alors que ce n'est pas le cas dans un espace euclidien dont la courbure est nulle. Les deux copies de l'objet obtenues diffèrent par une rotation infiniment petite exprimée au moyen d'un tenseur du quatrième ordre (après produit contracté par le tenseur antisymétrique du second ordre construit sur les deux vecteurs définissant les déplacements): le "tenseur de courbure" qui s'exprime avec les composantes du tenseur métrique, leurs dérivées premières et secondes (excuses pour tous ces tenseurs !!)
3) C'est la masse invariante du photon qui est nulle mais elle n'intervient seule que lorsqu'il est au repos....donc qu'il n'existe pas!!! La masse, sur laquelle agit la gravité, est donnée par E/c², comme d'habitude (h.nu/c² dans le cas du photon où nu est la fréquence de l'onde associée). Rappelons que la théorie de la gravitation, en accord avec la relativité restreinte, qui a précédé la RG (due à Nordström-Reisner) faisait intervenir un champ scalaire, dont le seul vecteur que l'on pouvait en déduire pour un couplage avec la gravitation, était le vecteur d'onde isotrope, de longueur nulle !! Ainsi, dans cette théorie, la lumière n'était pas couplée à la gravitation. Outre que la théorie en question prédisait un déplacement résiduel du périhélie de mercure trop petit et de sens contraire (le moindre défaut !!). Qu'elle n'autorisât aucun couplage de la lumière avec la gravitation a paru peu satisfaisant puisque, justement, toute énergie était pesante d'après la RR.
4) Concernant nimporte quel concept physique, que veux-tu que l'on fasse d'autre ??
Cordialement

[ecolami]

Bonsoir,
Qu'entends-on par déplacement d'un objet parallèle à lui même? Ou comment pourrait-il en être autrement?
L'exposé mathématique sur les champs et tenseurs ne mentionne aucune grandeur physique. La tension de Maxwell est signalée comme exemple de tension auquel pourrait s'appliquer l'exposé.
J'apprends que la masse du photon au repos n'existe pas puisque le photon ne peut pas être immobile et que, si j'ai bien compris, ce n'est qu'en instituant une courbure de l'espace par un champ gravitationnel qu'on réussi a expliquer sa déviation .

Est-il vrai qu'un champ décroit avec la distance par rapport à sa source? J'ai volontairement omis une grandeur physique afin de savoir comment c'est mathématiquement. De la réponse dépendront des considérations sur le vide considéré comme une zone de l'espace sans matière.

[Gilgamesh]

Bonsoir,
Qu'entends-on par déplacement d'un objet parallèle à lui même? Ou comment pourrait-il en être autrement?

Pense par exemple au déplacement d'une voiture sur une route sinueuse : à chaque virage, son axe change d'orientation.

[jacquolintégrateur]

Qu'entends-on par déplacement d'un objet parallèle à lui même? Ou comment pourrait-il en être autrement?
L'exposé mathématique sur les champs et tenseurs ne mentionne aucune grandeur physique. La tension de Maxwell est signalée comme exemple de tension auquel pourrait s'appliquer l'exposé.
J'apprends que la masse du photon au repos n'existe pas puisque le photon ne peut pas être immobile et que, si j'ai bien compris, ce n'est qu'en instituant une courbure de l'espace par un champ gravitationnel qu'on réussi a expliquer sa déviation .

Est-il vrai qu'un champ décroit avec la distance par rapport à sa source? J'ai volontairement omis une grandeur physique afin de savoir comment c'est mathématiquement. De la réponse dépendront des considérations sur le vide considéré comme une zone de l'espace sans matière.

Bonjour
1) L'exemple donné par Gilgamesh est tout à fait pertinent. Lorsque nous déplaçons des objets (par exemple des chaises pour les disposer autour d'une table), nous leur faisons subir des rotations et des translations (comme la voiture sur une route sinueuse). Un "déplacement parallèle" se limite à une translation. Ce n'est possible que s'il existe des parllèles et cela exige que l'espace soit euclidien. Dans l'espace de Riemann, on ne peut effectuer de déplacement parallèle fini mais, tant que les dimensions d'un objet et les déplacements restent petit devant le rayon de courbure de l'Univers, donc, localement, on peut considérer des "déplacements parallèles infinitésimaux".
2)La tension de Maxwell est une grandeur physique: elle se mesure, par les efforts exercés par le champ, sur chaque élément de tout objet couplé avec le champ ,considéré.
3) La TQC qualifie généralement "d'état d'annihilation", l'état des photons au repos, sans masse ni énergie, d'existence purement fictive et en nombre infini. Ce n'est qu'un intermédiaire de calcul.
4) Bien sûr que tout champ (non quantique) décroit quant augmente la distance à ses sources. En TQC, les actions chromodynamiques véhiculées par les gluons, entre les quarks, augmentent avec la distance à la source (à un mètre, deux quarks s'attirent ou se repoussent avec une force de 160000 N !! environ). Dans l'espace, il n'y a pas que la matière (qui n'est qu'un champ particulier (dont les composants quantiques sont souvent de spin demi-entiers ou des assemblages de telles particules)) il y a aussi l'énergie des champs par exemple, celle du champ électromagnétique (statique, proche ou rayonné), celle du champ de gravitation (même si elle ne peut être représentée par un tenseur).
Le "vide de toute chose" est un concept probablement dénué de signification physique. Mais la philosophie est, un peu, comme les souris: elle digère à peu près n'importe quoi !!
Cordialement

[ecolami]

Bonsoir,
J'ai maintenant compris le déplacement parallèle qui est rectiligne dans une espace euclidien.
Pour les champs vous confirmez que la distance par rapport à la source est importante.
Pour le vide j'ai bien pris soin de le définir comme une zone de l'espace sans matière, laissant ainsi la possibilité a des champs divers d'exister. C'est dans de telles circonstances que l'on peut établir une anisotropie du vide.
J'apprécie de recevoir des réponses détaillées et bien expliquées.