Qu'est-ce qui accrédite la théorie du Big-bang ?

[invitee6f0086a]

Bonjour à tous,

Ce que je sais du Big-bang :

Ce n’est pas une explosion qui a « créé » l’espace et le temps, mais la « création » de l’espace et le temps.

L’univers est apparu instantanément ( peut-être pas le bon terme).

Le big-bang est une théorie et non une certitude, mais bon, tout colle.

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Alors, quels sont les éléments et/ou observations qui étayent cette théorie ?

Hubble verrait-il les premières créations ? si oui lesquelles ?

« Big-bang » implique un instant zéro ou le temps et l’espace n’existent pas, c’est un paradoxe !

Depuis que je vous lis sur FS, je m’aperçois que l’être humain ne sait pas du tout gérer les limites. L’infiniment grand, l’infiniment petit, la singularité des trous noirs et la singularité du temps zéro de l’univers.

Y a-t-il d’autres théories alternatives au big-bang ?

Mais bon ! la question initiale est : quels sont les éléments et/ou observations qui étayent la théorie du Big-bang ?

Une fois de plus merci,
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[Calvert]

Salut !

Quelques éléments de réponse, d'autres en diront plus.

Le big-bang est une théorie et non une certitude, mais bon, tout colle.

Le big bang est un modèle qui repose sur de nombreuses théories : relativité générale, thermodynamique, physique quantique, physique nucléaire, ...

Alors, quels sont les éléments et/ou observations qui étayent cette théorie ?

Principalement :
- le décalage vers le rouge des galaxies,
- l'observation du rayonnement de fond cosmologique,
- la nucléosynthèse primordiale

Hubble verrait-il les premières créations ? si oui lesquelles ?

Je ne comprends pas la question.

« Big-bang » implique un instant zéro ou le temps et l’espace n’existent pas, c’est un paradoxe !

Non. Le modèle implique qu'en remontant dans le passé, on trouve un univers de plus en plus chaud et dense. Le fait que le modèle actuel permette de remonter jusqu'à une singularité initiale indique simplement que l'on ne dispose pas encore d'une théorie satisfaisante pour expliquer les tout débuts de l'histoire.

Y a-t-il d’autres théories alternatives au big-bang ?

Il y en a eu, notamment l'univers stationnaire de Fred Hoyle. Mais aucune ne parvient à expliquer simultanément toutes les observables. Le modèle cosmologique standard est ce que nous avons de mieux pour l'instant.


Peut-être que Gloubi passera par là pour compléter !

[invite80fcb52e]

Pour la question initiale:
http://forums.futura-sciences.com/as...these-etc.html

« Big-bang » implique un instant zéro ou le temps et l’espace n’existent pas, c’est un paradoxe !

Ça dépend ce que tu appelles le Big Bang. En général le Big Bang est le modèle qui permet de décrire un univers en expansion. Dans ce modèle, il y a un temps initial où la densité diverge. Pour certains le Big Bang désigne cet instant initial. Bref tu l'appelles comme tu veux, mais la physique, la science ne sait pas décrire cet instant car la théorie utilisée dans le modèle n'est plus valide (la relativité générale). Il y a donc une époque quand on remonte le temps où le modèle cesse d'être valable (ce qu'on appelle le mur de Planck). Donc à partir de là on ne peut rien dire, ou on peut dire ce qu'on veut (selon le point de vue). Alors le "implique" est clairement pas approprié.
D'ailleurs si on veut répondre de la façon la plus rigoureuse à "quel est l'age de l'univers?" La réponse est AU MOINS 13.8 milliards d'années. Ca peut être plus mais on n'en sait rien!

Depuis que je vous lis sur FS, je m’aperçois que l’être humain ne sait pas du tout gérer les limites. L’infiniment grand, l’infiniment petit, la singularité des trous noirs et la singularité du temps zéro de l’univers.

Quelles limites? Qu'est ce que tu appelles "gérer"? Si tu parles des physiciens, ils ont des théories, des modèles, qui marchent dans un certain domaine. Si parles de quelque chose qui est hors du domaine, donc au delà la limite de validité de la théorie ou du modèle, c'est sur tu peux pas gérer (sauf si tu élargis la théorie ou le modèle).
La singularité du trou noir et du Big Bang c'est hors limite de la physique actuelle, dans le sens où la théorie qui permettrait de les décrire (gravité quantique) n'est pas vraiment au point.
Quand à l'infiniment grand c'est décrit par le modèle standard de la cosmologie et l'infiniment petit par le modèle standard de la physique des particules.

Y a-t-il d’autres théories alternatives au big-bang ?

Aucune sérieuse qui tient la route avec les observations!

Je ne comprends pas trop où est-ce que tu veux en venir avec ces questions! Ça me laisse surtout l'impression que tu ne réalises pas ce que dit vraiment la physique et la science. C'est pas une critique, et tu es loin d'être le seul!

[invitee6f0086a]

Merci à tous les deux,

Je ne comprends pas trop où est-ce que tu veux en venir avec ces questions!

J’essaye de sentir la frontière entre les observations, et l’extrapolation mathématique (les théories) qui arrive à des singularités Et donc à partir de quand la théorie n’est plus valide.

L’exemple des trous noirs est bien caractéristique, la RG n’est plus valable, juste avant la singularité ? juste après avoir franchi l’horizon ? ou entre les deux ?

Concernant le big-bang, c’est pareil, je souhaite connaître la frontière entre les observations et l’extrapolation mathématique.

Entre autres termes, on voit jusqu’où dans le passé ? je crois que la réponse est 380.000 ans au moment ou l’univers n’était plus obscure.

Ma question revient peut-être à dire, entre t=0 et 380.000 ans, c’est purement théorique ?
A partir de quand la RG bug, à t=0.00…01 ou plus loin ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite80fcb52e]

L’exemple des trous noirs est bien caractéristique, la RG n’est plus valable, juste avant la singularité ? juste après avoir franchi l’horizon ? ou entre les deux ?

Juste avant la singularité.

Entre autres termes, on voit jusqu’où dans le passé ? je crois que la réponse est 380.000 ans au moment ou l’univers n’était plus obscure.

Ma question revient peut-être à dire, entre t=0 et 380.000 ans, c’est purement théorique ?

A partir de quand la RG bug, à t=0.00…01 ou plus loin ?

Ca dépend ce que tu appelles "voir". Si c'est au sens recevoir des photons, on ne reçoit rien avant le CMB, soit 380000ans.

On ne voit "rien" non plus entre 380000ans et 700millions d'années (plus lointaines galaxies).

Cependant avec la théorie on peut prévoir ce qui peut se passer. Que ce soit pour la formation des structures (après le CMB) ou pour l'histoire thermique de l'univers (avant le CMB). Dans ce dernier cas, connaissant la température de l'univers (en extrapolant le modèle déterminé par les observations), on peut savoir ce qu'il se passe. En effet dans les accélérateurs de particules on connait très bien ce qu'il se produit pour la matière quand elle est soumise à des énergies de plus en plus grandes (haute température). On peut donc prédire quand se forme la matière, les quarks, les protons, les atomes etc...
Sauf que les accélérateurs ne permettent pas de sonder les énergies aussi grandes qu'on veut, donc à un moment il y a extrapolation sur ce qui se passe à plus haute énergie, compte tenu du modèle standard qu'on a établit (et qui marche parfaitement) à plus basse énergie.

Le modèle standard tient compte des 3 interactions (faible, électromagnétique et forte) mais pas de la gravitation. Cette dernière étant beaucoup plus faible que les autres, elle devient non négligeable seulement à très très haute énergie (bien au ce qu'on peut faire dans les accélérateurs). A ces énergies le modèle standard n'est donc plus valide (ou est incomplet si tu préfères) et il faut tenir compte de la gravitation, chose qui est très compliquée. Cette échelle d'énergie est 15 ordres de grandeur plus grand que ce qu'on fait au LHC, et cela se manifeste à des temps inférieurs à environ 10^-43s après le Big Bang (temps de Planck). Les énergies du LHC sont atteintes à environ 10^-15s après le Big Bang. Pour info l'inflation c'est 10^-35s environ, à peu près au moment où les 3 interactions (forte, EM et faible) sont unifiées, qu'on appelle Grande Unification!

En résumé, on a des observations dans les accélérateurs qui permettent d'établir le modèle standard de la physique des particules. De l'autre on a des observations astronomiques qui permettent d'établir le modèle standard de la cosmologie. Les observations ne vont pas plus loin que 380000ans après le BB. On extrapole donc le modèle au delà, en utilisant la physique qu'on connait, dont le modèle standard de la physique des particule pour décrire ce qu'il se passe. Le modèle standard de la physique des particules a des observations (au sens énergie dans les accélérateurs) jusqu'à 10^-15s après le BB. Au delà on extrapole le modèle standard de la physique des particules jusqu'à la limite où la gravitation devient importante à l'échelle quantique (temps de Planck). Ensuite on peut décrire ce qu'il se passe seulement avec des théories de gravité quantique (cordes, boucles...) mais ça reste spéculatif car les théories ne sont pas confirmées expérimentalement (dans ce domaine car naturellement les théories redonne le modèle standard aux basses énergies).

L'enjeu du LHC c'est de vérifier le modèle standard à ces énergies là, mais encore mieux c'est de faire sortir des anomalies qui permettent d'aller au delà le modèle standard (supersymétrie, matière noire et compagnie).

[invite8dbc5e07]

Si cette question t'intéresse, tu devrais lire une brève histoire du temps de Stephen Hawking; avec Roger Penrose, c'est un des premier physicien à avoir avancer cette théorie.

[invitee6f0086a]

Merci pour le conseil et la longue et limpide (comme toujours) explication de Gloubis.

[invite875434567890]

Ce n’est pas une explosion qui a « créé » l’espace et le temps, mais la « création » de l’espace et le temps.

Quand on invoque le mot création, c'est à mon sens l'interprétation de l'acte d'un créateur.
Je n'emploierai pas cette sémantique, mais plutôt émergence de l'espace et du temps.
L'espace et le temps émerge d'une singularité. La science n'a pas d'explication. Du moins l'être humain n'en a pas.

[Nicophil]

Bonjour,

Y a-t-il d’autres théories, alternatives au Big-Bang ?

Oui, et par des gens sérieux.

En résumé, on a des observations dans les accélérateurs qui permettent d'établir le modèle standard de la physique des particules. De l'autre on a des observations astronomiques qui permettent d'établir le modèle standard de la cosmologie. Les observations ne vont pas plus loin que 380000ans après le BB. On extrapole donc le modèle au delà, en utilisant la physique qu'on connait, dont le modèle standard de la physique des particule pour décrire ce qu'il se passe. Le modèle standard de la physique des particules a des observations (au sens énergie dans les accélérateurs) jusqu'à 10^-15s après le BB.

On peut extrapoler une multitude de scénarios possibles de ce qui se serait passé entre 10^-15s et 380.000 ans après le BB. Mais on a aucun moyen de vérifier ce qui reste des extrapolations.

[invite80fcb52e]

On peut extrapoler une multitude de scénarios possibles de ce qui se serait passé entre 10^-15s et 380.000 ans après le BB. Mais on a aucun moyen de vérifier ce qui reste des extrapolations.

Beh si on a des moyens. Compte tenu de la densité et de la température qui décroit, on prédit l'abondance des atomes qui se forment dans les 3 premières minutes (deutérium, lithium, hélium, berrilium, bore etc...).
Et ça colle parfaitement aux observations!

[invitea29d1598]

Bonjour

Oui, et par des gens sérieux.

des exemples seraient bienvenus parce qu'en science il ne suffit pas de se prétendre sérieux pour l'être...

[PPathfindeRR]

Bonjour à tous,

Pour ma part j’essaie souvent de me représenter le Big bang et concevoir l'infini de l'univers !
Mais c'est vraiment difficile à faire !

Quand je regarde l'expansion de l'univers, il m'est facile de comprendre qu'au début tout était plus proche, jusqu'à une singularité ! une singularité qui représente tout l'univers, tout entier !

Quand je "regarde" une galaxie très lointaine, disons la plus lointaine observée : MACS0647-JD à 13.3 milliards d'années lumière de distante, (CMB à 13.7M.al), j'observe celle galaxie telle qu'elle était il y a 13.3 milliards d'année dans le passé, à l'état d'embryon !
Si je pouvais me rendre sur cette galaxie à cet instant présent, que je me retourne, je verrais également la voie lactée, mais à l'état bébé !
Mais si je regarde à l'opposé de la voie lactée, qu'est ce que je verrais ?
Pas le CMB à une distance proche ! mais plutôt et probablement d'autres galaxies inconnues à ce jour ! des galaxies dont leurs lumières nous à jamais atteint (étant sur la voie lactée), elles s'éloignent trop vite ! (façon de parler !)

A partir de là, on peux concevoir que la distance du CMB ne correspond pas à la taille réel de l'univers, mais plutôt à la taille observable ! Y compris, j'observe son age observable !
Mais intuitivement on peux concevoir un age réel à peine plus grand que son age observable (380 000 ans), un age limite avec un début ! mais aussi, avec un univers de taille infinie, sans limite !
Je vais essayer d'expliquer cette intuition :

Si nous considérons la singularité comme une taille définie, et nous nous situons disons à la moitié de la distance du rayon de celle-ci,
(je rappelle que ce n'est qu'une image intuitive ! une singularité n'a évidemment pas de notion de taille !),
Quand il y a expansion, sa surface s'éloigne deux plus vite du centre que nous ! et donc sa limite devient irrattrapable !
Et bien on peux alors concevoir que cette limite, cette surface, ou encore cette "irrattrapabilitée" correspond à ce qu'on nomme "infinie" !
On se retrouve avec une taille infiniment grande (comme pour la singularité infiniment petite) avec un age fini !
Comme on sait que l'age correspond à la notion de temps et qui est personnelle à chacun, au mouvement, à un événement... et que la taille de l'univers ou de la singularité perd tout son sens;
Nous considérons une taille absolue, fini comme un age ou un temps absolue, fini ! ce qui est faux mais seulement que des événements absolus !

Je ne sais si mon intuition est bien comprise ! mais si elle est, peut-il me dire si je fait bonne route ? a part être un peu fou !

[Gilgamesh]

Quand je "regarde" une galaxie très lointaine, disons la plus lointaine observée : MACS0647-JD à 13.3 milliards d'années lumière de distante, (CMB à 13.7M.al), j'observe celle galaxie telle qu'elle était il y a 13.3 milliards d'année dans le passé, à l'état d'embryon !
Si je pouvais me rendre sur cette galaxie à cet instant présent, que je me retourne, je verrais également la voie lactée, mais à l'état bébé !
Mais si je regarde à l'opposé de la voie lactée, qu'est ce que je verrais ?
Pas le CMB à une distance proche !

Si, un CMB qui aurait la même allure c'est à dire la même température et la même homogénéité, émis par des régions dont la lumière à mis pareillement 13,7 Ga pour parvenir à l'endroit où tu l'observes. Comme cet endroit est ici situé loin de la Terre, l'horizon serait donc différents, les tâches dessineraient des figures un peu différentes, mais, si l'hypothèse cosmologique est bonne, ce serait comme observer la surface de la mer par le même temps à un endroit puis trente kilomètres plus loin : le relief formé par les vagues n'est jamais strictement superposable d'une endroit à un autre, mais l'allure générale (le spectre des fluctuations, notamment) est identique.

[PPathfindeRR]

à Gilgamesh,

Oui, je ne parlais pas de l'allure du CMB ou même des galaxies, mais de leur distance, une distance observable et limité, et ce là-bas comme ici.
Si je me trouve aujourd'hui dans la galaxie MACS0647-JD, je verrai normalement le CMB à 13.7 Gal et la voie lactée à 13.3 Gal; et à l'opposé de la voie lactée je verrai probablement des galaxies que vous ne pouvais pas voir de la voie lactée car trop éloignées de vous !
Mais que cette taille infinie de l'univers ne s'oppose pas l'age réel de l'univers !

[Gilgamesh]

Est ce que tu comprend que dans la direction opposée à la Voie Lactée tu verrais un CMB également, ayant la même allure ?

[PPathfindeRR]

à Gilgamesh,

Voir le CMB juste derrière la voie lactée, ou à l’opposé, et tout autour de moi sur un rayon de 13.7 Gal;
du même point de vue que de la voie lactée car aucun endroit ne peut prétendre être le centre de l'univers, oui je comprends !
Après le CMB vue de là-bas aura également de très très... légères variation de température,
mais est-ce que ces variations se situeraient au mêmes endroits que vue depuis la voie lactée ? ça m'étonnerais car c'est une limite "observable" !

[PPathfindeRR]

Ce que j'essaye de dire c'est que si la singularité est infiniment petite, donc un univers infiniment grand avec des limites irrattrapable !
Et que l'on conçois une expansion, alors un age, un début et une fin n'a pas lieu d'être non plus !

Et quand j’entends dire que l'univers à débuté il y a 13.7 milliards d'années, ça me dérange un peu car par cette intuition me laisse penser que ça n'a pas de sens !

A moins que quelque chose m'échappe !

[Gilgamesh]

à Gilgamesh,

Voir le CMB juste derrière la voie lactée, ou à l’opposé, et tout autour de moi sur un rayon de 13.7 Gal;
du même point de vue que de la voie lactée car aucun endroit ne peut prétendre être le centre de l'univers, oui je comprends !
Après le CMB vue de là-bas aura également de très très... légères variation de température,
mais est-ce que ces variations se situeraient au mêmes endroits que vue depuis la voie lactée ? ça m'étonnerais car c'est une limite "observable" !

Voila : il aurait la même allure que celui qu'on observe sans lui être strictement superposable.

Ce que j'essaye de dire c'est que si la singularité est infiniment petite, donc un univers infiniment grand avec des limites irrattrapable !
Et que l'on conçois une expansion, alors un age, un début et une fin n'a pas lieu d'être non plus !

Et quand j’entends dire que l'univers à débuté il y a 13.7 milliards d'années, ça me dérange un peu car par cette intuition me laisse penser que ça n'a pas de sens !

La singularité est un défaut de la théorie ça n'a pas grand sens de raisonner dessus. Mais si on en faisait un état limite, un univers infini issu de cette expansion aurait une extension infinie dès le départ (ce qui est problématique mais bon, c'est pour lever le paradoxe théorique). Il n'y a donc en aucun cas extension de l'espace d'un volume fini à un volume infini en un temps fini. A noter aussi curieux que ça puisse paraitre que cette option théorique avec une constante cosmologique ayant les propriété d'une énergie-fantôme. Dans ce cas, le facteur d'échelle devient infini en un temps fini (Big Rip).

[invite868286e5]

Cependant avec la théorie on peut prévoir ce qui peut se passer. Que ce soit pour la formation des structures (après le CMB) ou pour l'histoire thermique de l'univers (avant le CMB). Dans ce dernier cas, connaissant la température de l'univers (en extrapolant le modèle déterminé par les observations), on peut savoir ce qu'il se passe. En effet dans les accélérateurs de particules on connait très bien ce qu'il se produit pour la matière quand elle est soumise à des énergies de plus en plus grandes (haute température). On peut donc prédire quand se forme la matière, les quarks, les protons, les atomes etc...
Sauf que les accélérateurs ne permettent pas de sonder les énergies aussi grandes qu'on veut, donc à un moment il y a extrapolation sur ce qui se passe à plus haute énergie, compte tenu du modèle standard qu'on a établit (et qui marche parfaitement) à plus basse énergie.

Pour les prévisions dans les modèles, c'est avec le temps comme constante? Plus généralement, existe-t-il des modèles qui reposent sur des fluctuations temporelles?
Exemple:
la phase d'inflation a connu des périodes plus ou moins rapide
plutôt que d'avoir l'énergie ou la matière noire, on aurait des zones dans lesquelles T s'écoule +- rapidement par rapport à notre C

Après tout, on pourrait considérer que c'est la vitesse du Temps qui détermine l'énergie (plutôt que de se référer à C comme étant une constante)

Ya déjà eu des trucs en ce sens?

[Gilgamesh]

Exemple:
la phase d'inflation a connu des périodes plus ou moins rapide
plutôt que d'avoir l'énergie ou la matière noire, on aurait des zones dans lesquelles T s'écoule +- rapidement par rapport à notre C

Tu compares un temps en s à une constante en m/s. C'est comme si tu demandais si tel train allait plus ou moins vite que Paris Lyon.

[invite868286e5]

Tu compares un temps en s à une constante en m/s. C'est comme si tu demandais si tel train allait plus ou moins vite que Paris Lyon.

C'était un peu fait expres

Si le temps s'écoule + ou - vite, ça influence directement la vitesse de la lumière (C est > ou < par rapport à C= 300.000km/s)=> l'interprétation du décalage spectral est différent?

[invitee6f0086a]

Si on envisageait que l’écoulement du temps, PAR RAPPORT A NOUS, sur les observations lointaines était plus ou moins rapide, cela impliquerait-il une correction des observations, voire une remise en cause de celles-ci ?

[Deedee81]

Salut,

Si le temps s'écoule + ou - vite, ça influence directement la vitesse de la lumière (C est > ou < par rapport à C= 300.000km/s)=> l'interprétation du décalage spectral est différent?

C'est déjà le cas. Le redshift gravitationnel ou le redshift cosmologique correspondent à une dilatation du temps. Mais la vitesse de la lumière mesurée localement reste c, dilatation du temps ou pas.

[invite868286e5]

merci deedee (ça fait un bail!)

d'où le fait de mesurer en AL et pas en km (puisque de toute façon, si le temps s'écoule plus lentement, la distance en AL à parcourir augmente, et ce même si la distance en KM est faible)... Mais bon alors c'est aussi logique qu'au niveau topologique, on en arrive à un univers plat. Si le temps est une constante, on "annihile" toutes les bosses d'espaces temps.

[Deedee81]

Mais bon alors c'est aussi logique qu'au niveau topologique, on en arrive à un univers plat. Si le temps est une constante, on "annihile" toutes les bosses d'espaces temps.

Je n'ai pas dit que le temps était constant (j'ai même parlé de dilatation du temps !!!).

[invite868286e5]

Je n'ai pas dit que le temps était constant (j'ai même parlé de dilatation du temps !!!).

La déviation dans le redshift, c'est pas propre aux photons donc à la lumière en elle-même (effet de lentille gravitationnelle)?
Tu peux expliquer le phénomène de dilatation du temps? Ca a été observé?

[invite875434567890]

Bonjour, je m'incruste à nouveau dans la discussion
Singularité =>Big bang=> CMB=>Univers
Ne peut-on pas émettre l'hypothèse qu'à l'origine, notre univers avait un centre : la singularité.

[Gilgamesh]

C'était un peu fait expres

Bon, alors tu as le droit à une autre question mais celle ci n'a pas de sens.

[Gilgamesh]

Bonjour, je m'incruste à nouveau dans la discussion
Singularité =>Big bang=> CMB=>Univers
Ne peut-on pas émettre l'hypothèse qu'à l'origine, notre univers avait un centre : la singularité.

Arrêtez une bonne fois pour toute de donner une quelconque propriété au mot "singularité", qui veut dire "point non défini".

C'est horripilant.

Ensuite : en toute hypothèse l'univers est soit une variété infinie, soit une variété finie sans bord.

Dans les deux cas, la notion de centre n'est pas définie.

[Deedee81]

Salut,

La déviation dans le redshift, c'est pas propre aux photons donc à la lumière en elle-même (effet de lentille gravitationnelle)?
Tu peux expliquer le phénomène de dilatation du temps? Ca a été observé?

Il te suffit de te servir de la fréquence de la lumière comme d'une horloge (c'est d'ailleurs ce qu'on fait, c'est de cette manière que la seconde est définie et que fonctionnent les horloges atomiques). S'il y a décalage vers le rouge, il y a diminution de fréquence et donc dilatation du temps.

Expérience imaginaire : si tu pouvais voir une horloge au césium de cette époque, tu verrais que la fréquence du rayonnement est très ralentie et donc aussi l'horloge.

La relativité générale montre que ces deux effets sont liés : dilatation du temps et redshift gravitationnel/cosmologique (c'est même une manière simple de montrer que l'espace-temps ne peut pas être sans courbure en présence de gravité et que la relativité restreinte est donc insuffisante).