Simulation entière du Big Bang jusqu'à aujourd'hui

[inviteb9a21558]

Bonjour,

Je me suis demandé si en théorie il était possible, un jour, en omettant les limites des capacités de calcul actuelles, de faire une simulation du Big Bang qui prendrait en compte absolument toutes ses données.

Une telle simulation ne nous donnerait-elle pas les réponses à toutes les questions que l'on se pose? Car si toutes les données sont bien présentes, on devrait assister à la naissance des galaxies, des étoiles, des planètes, de la vie, etc.

Pire encore, ne permettrait-elle pas de "prédire" le futur?

Est-ce que quelque chose de tel a déjà été fait ou proposé?

Merci.
-----

[Garion]

Un tel ordinateur devrait obligatoirement contenir plus de particules que l'univers lui-même. Il faut au moins une particule pour stocker l'état de chaque particule de la simulation, à cela il faut rajouter la partie traitement, calcul et stockage de données temporaires.
Il ne sera donc jamais réalisable.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonsoir,

Outre l'impossibilité technique donnée par Garion, il y a une impossibilité théorique: un ordinateur est intrinsèquement déterministe, alors que l'Univers, dans l'état de nos connaissances actuelle, est décrit par des lois quantiques intrinsèquement probabiliste. Même si l'on savait modéliser l'Univers en connaissant toutes les conditions initiales* avec toutes les lois de la mécanique quantique** on ne décrirait pas le notre, mais un autre Univers... Adieu donc la prédiction à 100% fiable du futur...

* C'est-à-dire les états exacts (positions, vitesses, énergie, spin...) de toutes les particules composant l'Univers à un instant donné, ce qui est définitivement irréalisable (ne serait-ce qu'en vertu du théorème d'incertitude d'Heisenberg.)

** 1. Ce qui suppose de disposer d'une formulation quantique de la gravité, ce que l'on a pas encore.
2. Techniquement, la modélisation "tout quantique" d'une molécule simple (~10 atomes) est déjà très problématique (plusieurs semaines de calculs sur plusieurs milliers de processeurs et problèmes d'instabilités numériques pour les états excités).

[Mailou75]

Salut,

Pire encore, ne permettrait-elle pas de "prédire" le futur?

Au mieux une telle simulation serait une illustration des formules actuelles et en aucun cas une vérité.
On partirait de ce qu'on croit pour aboutir à ce qu'on voit... pas très intéressant dans le fond.

Quand aux remarques sur le "quantique" je les trouve plutôt inadaptées :
A l'échelle des astres l'avenir est au contraire parfaitement déterministe (ex: Andromède rencontrera la Voie Lactée),
il n'y a qu'à notre petite échelle que nous pouvons modifier l'avenir (ou en avons l'impression)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Paraboloide_Hyperbolique]

Quand aux remarques sur le "quantique" je les trouve plutôt inadaptées :
A l'échelle des astres l'avenir est au contraire parfaitement déterministe (ex: Andromède rencontrera la Voie Lactée),
il n'y a qu'à notre petite échelle que nous pouvons modifier l'avenir (ou en avons l'impression)

J'aurais du être plus détaillé:

1) Pour modéliser précisément notre Univers il est nécessaire de connaître précisément ses conditions initiales. La moindre erreur dans ces conditions initiales, aussi minime soit-elle, engendrera des erreurs gigantesques dans la simulation (équations chaotiques). Il se pourrait même que, dans la simulation, la voie lactée n'existe pas...
2) Le principe d'incertitude d'Heisenberg introduit intrinsèquement l'impossibilité de mesurer ces conditions initiales avec une précision absolue.

Maintenant, il va de soit qu'il est actuellement techniquement irréalisable d'obtenir ces conditions initiales de manière un tant soit peu précise. Ma remarque sur l'incertitude d'Heisenberg n'est donc pas nécessaire pour argumenter qu'obtenir une simulation 100% précise de l'Univers est inatteignable; elle indique cependant que c'est définitivement irréalisable, quelques soit les moyens mis en œuvres.

[Mailou75]

Salut, désolé pour le délia de réponse,

J'aurais du être plus détaillé:

1) Pour modéliser précisément notre Univers il est nécessaire de connaître précisément ses conditions initiales. La moindre erreur dans ces conditions initiales, aussi minime soit-elle, engendrera des erreurs gigantesques dans la simulation (équations chaotiques). Il se pourrait même que, dans la simulation, la voie lactée n'existe pas...
2) Le principe d'incertitude d'Heisenberg introduit intrinsèquement l'impossibilité de mesurer ces conditions initiales avec une précision absolue.

Maintenant, il va de soit qu'il est actuellement techniquement irréalisable d'obtenir ces conditions initiales de manière un tant soit peu précise. Ma remarque sur l'incertitude d'Heisenberg n'est donc pas nécessaire pour argumenter qu'obtenir une simulation 100% précise de l'Univers est inatteignable; elle indique cependant que c'est définitivement irréalisable, quelques soit les moyens mis en œuvres.

Certes, si on part des conditions initiales la probabilité de notre existence est limitée, un univers sans observateur quelle tristesse

Ma remarque portait plus sur la question de "prédire l’avenir", à l'échelle des astres on connait l'avenir, la lune ne tournera pas dans l'autre sens demain matin etc...
D'une certaine façon on sait déjà modéliser l'avenir compte tenu des "conditions actuelles" (pas initiales), ça dépend de l'échelle à laquelle on s’intéresse

Merci
A+

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonsoir,

Oui, c'est comme la météo*: on sait la prédire (approximativement) pour quelques jours, mais pas pour l'année prochaine.

*J'entend bien par météo la météorologie et non la climatologie.

[Gilgamesh]

S'il est certain comme exposé ci dessus qu'une simulation totale est un pure fantasme, il faut tout de même mentionner qu'on fait de très belles choses en simulation numérique et que c'est un domaine très actif et en progrès exponentiel.

Par exemple le MareNostrum Simulation (Projet Horizon).

Evolution de la densité du gaz sur 2 milliard d'années dans un boite de 500 megaparsec de côté. Chaque point brillant représente un amas de galaxie observable par l'émission X du gaz d'amas

mngas.avi

D'autres film sympas à télécharger ici

[invite9a838345]

Salut,
Désolé de ressortir ce sujet et vous allez peut être me trouver bête mais j'arrive pas a concevoir l'impossibilité technique qu'a donnée Garion..
Est-ce que vous pourriez me l'expliquer plus "détaillée" ou plus "simplement" s'il vous plaît?
Merci!!

[invite51d17075]

en poussant le bouchon.
analogie virtuelle
on devrait pouvoir prédire ce que tu feras exactement dans 103 jours à 10h45 du matin.

[Gilgamesh]

Soit N particules dans une pièce, ou dans l'univers.

Disons que je veuille calculer exactement ce qui se passerait si 1 particule changeait de trajectoire. Ce qui me parait le minimum pour prédire l'avenir. Je dois calculer l'état de mon système à long terme par ce qu'on appelle une chaîne de Markov ergodique, c'est à dire en faisant l'hypothèse que tout état soit atteignable depuis tout autre état (si je me gratte la jambe peut être qu'à terme une planète se formera là où elle ne se serait pas formé autrement).

A l'aide d'équation purement classiques, sans aller m'embrouiller de fonction d'onde quantique, le nombre de calculs à effectuer pour N particules (en comptant 1 bit par config...) est en 2^N. Ca correspond au nombres de chemin possible que peut emprunter le système. Le temps caractéristique ici est le temps de relaxation du système c'est à dire celui au décours duquel toutes les particules du systèmes auront eu la possibilité d'interagir avec une autre, soit un truc en L/racine(T) ou L est la taille caractéristique du système et T sa température.

Si on simplifie la loi de Moore en disant que la puissance est en 2^a, avec a le nombre d'années (depuis 1970), on a donc en très gros a=N. Dès lors que N>10 milliards ce qui correspond au centième du volume d'une bactérie il faudrait un âge supérieur à l'âge de l'univers pour atteindre la capacité de calcul permettant de calculer toutes les configurations atteingnable par le système. En ayant changé la vitesse ou la position d'une seule particule.

Pas gagné

[invite9457c63b]

Je ne remet pas en cause ce que tu dis Gilgamesh , mais la Loi de Moore a été compromise avec les transistors de quelques atomes il me semble.
Cependant, je doute que la puissance de calcul soit tout de même suffisante...

[invite1c145ce6]

Bonjour

Soit N particules dans une pièce, ou dans l'univers.

Disons que je veuille calculer exactement ce qui se passerait si 1 particule changeait de trajectoire. Ce qui me parait le minimum pour prédire l'avenir. Je dois calculer...
Pas gagné

D'abord, hommage sincère à votre grande capacité à calculer, à appréhender les choses.
En ce sens, un simple mot issu d'un esprit dépourvu d'instruction ( une espèce de naïf, quelquefois invité volontairement dans les conversations de haut niveau, il serait interressant par ailleurs, dans un post dédié, de définir son utilité... tiens, je vais ouvrir ce post après réflexion, à un endroit adéquat du forum). En bref, ici, je ne comprends pas comment on peut tout en même temps parler pour une particule de changer de trajectoire ( par rapport à laquelle, initialement?) et en même temps prétendre que ce changement ne participe pas de l'évolution des choses? Existe-t'il un programme déviable, et alors cette déviation ne constituerait-elle pas ce programme en lui-même, une fois constatée?
Merci

[invite1c145ce6]

Bonjour

Existe-t'il un programme déviable, et alors cette déviation ne constituerait-elle pas ce programme en lui-même, une fois constatée?
Merci

"Programme" est évidemment utilisé ici dans le sens de ligne causale, et pas dans le sens de "programme informatique". Cordialement.

[curieuxdenature]

Bonjour Cosmophilie

est-ce que parler des délires postés sur d'autres forums est un élément de réponse ?

[invite4b638e71]

Un tel ordinateur devrait obligatoirement contenir plus de particules que l'univers lui-même. Il faut au moins une particule pour stocker l'état de chaque particule de la simulation, à cela il faut rajouter la partie traitement, calcul et stockage de données temporaires.
Il ne sera donc jamais réalisable.

Je n'en suis pas sûr.

J'avoue ne pas être très calé en informatique mais il me semble qu'un fichier d'image contient bien moins d'une information que l'image ne comporte de pixel (ce serait atrocement lourd !). Il y a des algorithmes permettant d'alléger l'image, à coup de vecteurs ou de je ne sais quoi...

De la même manière, pourquoi ne serait-il pas possible de réduire un fichier "cosmos", en lui faisant contenir plus de particule que d'informations qu'il contient ?

Je ne dis pas qu'un tel ordinateur serait possible, mais je ne pense pas que le problème réside ici.

Et puis, il me semble qu'il existe une théorie selon laquelle dans le cosmos, toute l'information contenu dans un volume peut être réduite à celle sur sa surface (principe holographique). Si cette théorie s'avère exacte, ça simplifierait considérablement les choses...

Mais de toute manière, comme le souligne Paraboloide_Hyperbolique, la physique quantique rend impossible l'existence d'un tel ordinateur (qui porte en philo le petit nom de "démon de Laplace")... Tout au plus pourrait-on calculer un ensemble d'univers possibles ; en plus de quoi l'apparition de la vie sur Terre est suffisamment loin du Big Bang pour que la vie ne soi qu'un détail infime dans cette énorme quantité d'informations (un univers est déjà énorme, alors l'ensemble des univers possibles...), qu'il serait presque impossible de retrouver... Autant chercher l'odeur d'une aiguille dans une planète entièrement recouverte de foin !

[Garion]

Encore faut-il que les données soient compressible. Si tu prends un fichier rempli de nombres aléatoires, tu ne pourras pas le compresser.

Un autre argument pourrait être aussi la vitesse de calcul.
Comment l'ordinateur pourrait-il calculer le futur plus vite que les interactions réelles qui se propagent en général à c.

Une autre objection pourrait être que si tout les paramètres ne sont pas quantifiés, il faudrait une infinité de décimales pour effectuer les calculs, ce qui nécessiterai une infinité de particule pour stocker le résultat.
Avec une simulation à éléments finis, on finirai par avoir rapidement une dérive.

Pour finir, il faudrait aussi qu'on arrive à trouver une théorie non aléatoire pour les phénomènes quantiques, ce qui est très loin d'être gagné.

[cancerman]

Si il existe peut être une solution ....

on pourrait imaginer un système ou un trou noir serait un système de traitement de l'information tout comme l'univers pourrait être un ordinateur traitant la matière en tant qu'information.

maintenant si l'information peut sortir des trous noirs alors un trou noir calcule également, son espace mémoire est égal au carré de son taux de calcul.

Donc un tel ordinateur quantique similaire à notre univers (horizon connu ) pourrait simuler 10 puissance 105 calcul par seconde et contenir 10 puissance 92 bits d'informations.

Il pourrait donc simuler une partie de "notre" big bang comprenant l'univers connu.

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog...a-quantum.html