Fond diffus cosmologique : Je ne comprend pas

[invited1165dc8]

Bonjour à tous,

Tout d'abord je précise que je ne m'y connais que très peu en physique et ne m'intéresse à ce genre de sujets que par pure curiosité et très occasionnellement, bien que cela me passionne.

Néanmoins l'existence du FDC sonne comme quelque chose de très contradictoire pour moi car je ne comprend pas comment nous sommes capables de l'observer aujourd'hui.

En effet, je comprend qu'à une époque d'un peu plus de 13 milliards d'année, l'univers, qui était 1000 fois plus dense qu'aujourd'hui et donc probablement beaucoup plus petit (corrigez moi si je me trompe), a émis un rayonnement très puissant, mais assez peu dilué dans le temps car le phénomène de découplage des photons n'a probablement pas duré très longtemps (à l'échelle de l'âge de l'univers j'entends).

Donc on a ces photons qui sont lâchés depuis la surface de l'univers d'alors, j'imagine principalement vers l'extérieur de celui-ci, et s'en sont échappés à un rythme probablement bien plus grand que celui de l'expension de l'univers lui-même.

Si je ne me trompe pas, on a donc aujourd'hui un univers d'une taille X (très grande) et ce cercle tridimensionnel de photons autour de celui-ci, bien plus grand que ce dernier (disons d'une taille Y) et qui continue à s'en éloigner.

Ce que je ne comprend pas, c'est comment est-on aujourd'hui en mesure de l'observer ? A ma connaissances les photons sont émis dans toutes les directions, mais ne font jamais spontanément demi-tour. Pour moi ils devraient s'éloigner de nous et ne jamais revenir vers leur source. Comment se fait-il alors que l'on soit capable de les observer sachant que nous sommes à l'intérieur de cet univers de taille X ?

Pour moi on devrait pouvoir observer ce FDC de l'extérieur de notre univers, mais pas de l'intérieur.

Quelque chose m'échappe très probablement, et je suis désolé pour mon ignorance, mais ma logique ne parvient vraiment pas à s'expliquer ce phénomène.

D'avance merci pour ceux qui auront la patience de me donner quelques explications (si possible dans un langage qui reste à la portée d'un esprit non habitué au jargon scientifique poussé, aux formules mathématiques complexes et qui n'a pas forcément toutes les bases pour suivre une discussion d'initiés sur le sujet).
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[Amanuensis]

Bonjour, et bienvenue sur le forum,

Donc on a ces photons qui sont lâchés depuis la surface de l'univers d'alors

Pas depuis une surface, depuis l'intégralité du volume de l'Univers d'alors.

, j'imagine principalement vers l'extérieur de celui-ci

Il n'y a pas d'extérieur de l'Univers. Le rayonnement a été émis par tous les points de l'Univers, et en chaque point dans toutes les directions. Les sources sont "à l'intérieur", et le rayonnement reste "à l'intérieur".

Pour moi ils devraient s'éloigner de nous et ne jamais revenir vers leur source.

Le rayonnement qu'on voit maintenant ne vient pas de "nous" (pas du point correspondant à "nous" en remontant à l'époque d'émission), mais de points éloignés (et de plus en plus éloignés avec le temps qui passe). Pas de différence avec le rayonnement venant d'une galaxie lointaine.

(Les considérations de taille sont plus nuisibles qu'autre chose sur ce sujet ; on peut (et on doit) comprendre l'origine du FDC sans s'occuper de l'expansion, sauf pour le décalage vers le bas du spectre.)

[inviteaecfdedf]

Je vais juste dire une chose pour compléter l'excellente explication d'Amanuensis.

Si l'univers est infini, c'est qu'il l'a toujours été, donc l'univers était infini au moment du "phénomène de découplage des photons", et là tu comprends que forcément il existe une partie de l'univers que l'on voit tel qu'il était à cette époque.

ça marche aussi avec un univers fini s'il est suffisemment grand ou du fait qu'il serait replié sur lui-même.

[invite51d17075]

oui, je complete à ma manière.
l'intuition conduit à assimiler le FDC avec un rayonnement issu d'un point ( ou presque ).
Or, au moment de la "transparence" l'univers avait déjà une taille importante.
et les photons "primordiaux" proviennent de l'ensemble de l'univers à cette période.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited1165dc8]

Bonjour,

Je comprend l'idée selon laquelle la lumière a été émise de n'importe quel endroit localisé dans l'univers de ce moment là.

Par contre, là où je ne vous suis pas... Vous semblez sous-entendre que, au moment de la transparence, c'est à dire plutôt vers le début de l'histoire de l'univers, la taille de celui-ci englobait déjà (et de très très loin) la position de la planète terre à l'heure d'aujourd'hui ?

Je ne comprend pas trop car dans mon esprit l'univers au moment du big bang était très petit par rapport à ce qu'il est aujourd'hui. Ce devait être encore le cas lors de la transparence qui se situe assez peu après.

Dans un univers dont l'expansion ne fait que s'accélérer, et dont l'origine date d'il y a 14 milliards d'année, il me semble qu'il devait encore avoir une taille assez réduite au moment de la transparence qui s'est situé un peu après. Ou alors cela veut dire que la taille de l'univers du moment du big bang était déjà assez grand (par exemple au hasard 80% de la taille qu'il fait aujourd'hui) et que l'expansion reste un phénomène modéré, mais dans ce cas je ne m'explique pas comment il pouvait être 1000 fois plus dense autrefois.

Vous dites que les considérations de taille n'importent pas ou peu, mais quand on parle de distance traversées par la lumière, je ne vois pas comment on peut en faire abstraction.

Vous dite aussi qu'il n'y a pas d'extérieur à l'univers et que celui-ci est infini. Pour moi tout ceci dépend de quoi on parle. Si on parle de la matière issue du big bang (grosso modo tout ce qui est observable aujourd'hui et même pas mal de choses qu'on ne voit toujours pas), on parle pour moi d'une quantité de matière finie, qui reste malgré tout localisée dans l'espace, probablement dans un espace plus grand que cette quantité de matière elle-même. Est-ce que je suis complètement à la rue en pensant cela ?

[invited1165dc8]

Pour résumer ma position (d'où résulte probablement mon incompréhension) : Pour moi, au moment de la transparence, il serait très étonnant de pouvoir trouver un point A source d'émission de photons et un point B comme notre planète (également source d'émission de photons, et pour le coup futur poste de réception de ceux-ci bien plus tard) éloignés de plus de 14 milliards d'année lumière l'un de l'autre.

Pourquoi ? Parce que selon la théorie du big bang (que je comprend peut-être mal), ces points (tous les points de l'univers) devaient à un moment donné (au moment du big bang) se situer tous à une très grande proximité spatiale les uns des autres (comparativement à leur situation actuelle) et que pour s'être éloignés de 14 milliards d'année lumière l'un de l'autre il aurait fallu qu'ils s'éloignent les unes des autres de cette distance en ce même laps de temps (c'est-à-dire en 380.000 ans, date de génération du rayonnement aujourd'hui appelé FDC), donc à une vitesse bien supérieure à celle de la lumière.

[invite51d17075]

Par contre, là où je ne vous suis pas... Vous semblez sous-entendre que, au moment de la transparence, c'est à dire plutôt vers le début de l'histoire de l'univers, la taille de celui-ci englobait déjà (et de très très loin) la position de la planète terre à l'heure d'aujourd'hui ?

l'univers est l'univers ,il a évolué mais
il n'est pas venu nous englober. .la planête est née à l'intérieur.
quand à parler de "position de la planète" ?!!? par rapport à quoi ?

l'univers observable étant globalement isotrope, je me positionne au centre de tout ce que j'observe, sans pouvoir en dire plus.

[Amanuensis]

Par contre, là où je ne vous suis pas... Vous semblez sous-entendre que, au moment de la transparence, c'est à dire plutôt vers le début de l'histoire de l'univers, la taille de celui-ci englobait déjà (et de très très loin) la position de la planète terre à l'heure d'aujourd'hui ?

Oui. À tout point actuel on peut associer une trajectoire remontant au moins jusqu'au moment de l'émission. On considère que cela correspond "au même point".

Je ne comprend pas trop car dans mon esprit l'univers au moment du big bang était très petit par rapport à ce qu'il est aujourd'hui.

Ce qui était (plus) petit sont les distances. Le nombre de points était infini comme maintenant, il n'y pas de problème d'encombrement!

Vous dites que les considérations de taille n'importent pas ou peu

Je dis non seulement cela, mais que cela amène de la confusion sur la question du FDC. Je suggère d'oublier dans un premier temps l'expansion pour comprendre comment on peut recevoir continuellement ce rayonnement.

, mais quand on parle de distance traversées par la lumière, je ne vois pas comment on peut en faire abstraction.

L'abstraction porte sur la valeur de la distance. Faut garder les notions de "plus près" ou "plus loin" à un instant donné, mais ne pas chercher à traduire en valeurs. Le point d'émission du FDC qu'on voit maintenant dans une direction donnée était à date égale plus loin de nous que ne l'était le point qu'on voyait il y a un an.

Vous dite aussi qu'il n'y a pas d'extérieur à l'univers et que celui-ci est infini.

Oui au premier. Mais le second point est non résolu, ni nécessaire pour comprendre le FDC.

Si on parle de [...] (grosso modo tout ce qui est observable aujourd'hui et même pas mal de choses qu'on ne voit toujours pas), on parle pour moi d'une quantité de matière finie, qui reste malgré tout localisée dans l'espace, probablement dans un espace plus grand que cette quantité de matière elle-même. Est-ce que je suis complètement à la rue en pensant cela ?

Non, c'est correct (une fois enlevée la partie caviardée). En d'autres mots, la partie "observable" de l'Univers (ce qu'on en voit maintenant et ce qu'on a pu en voir dans le passé du même "point" d'observation) est une partie de taille finie de l'Univers. Ce qui n'amène rien sur la question de la finitude de l'Univers lui-même.

[Amanuensis]

Pour résumer ma position (d'où résulte probablement mon incompréhension) : Pour moi, au moment de la transparence, il serait très étonnant de pouvoir trouver un point A source d'émission de photons et un point B comme notre planète (également source d'émission de photons, et pour le coup futur poste de réception de ceux-ci bien plus tard) éloignés de plus de 14 milliards d'année lumière l'un de l'autre.

C'est l'effet de l'expansion des distances.

à une vitesse bien supérieure à celle de la lumière.

La théorie de l'expansion explique parfaitement ces vitesses supérieures à la vitesse limite c.

Le principe d'une vitesse limite s'applique à la vitesse "instantanée", mesurée localement, entre deux points de la trajectoire proches tant spatialement que temporellement. À cause de l'expansion métrique (i.e., des mesures de distance, des valeurs numériques de distance) il ne s'applique pas sur des portions très longues de rayons lumineux.

[invited1165dc8]

l'univers est l'univers ,il a évolué mais
il n'est pas venu nous englober. .la planête est née à l'intérieur.
quand à parler de "position de la planète" ?!!? par rapport à quoi ?

l'univers observable étant globalement isotrope, je me positionne au centre de tout ce que j'observe, sans pouvoir en dire plus.

Je me suis peut-être mal exprimé.

Pour moi, au moment du big bang, l'univers avait une taille ou un diamètre A (impossible pour moi d'avoir une idée de ce que représente A) autour d'un centre O. Parler de localisation de la terre à ce moment là me parait compliqué.

Lors de la transparence (380.000 ans plus tard), l'univers a un diamètre B probablement (autour de O toujours) déjà bien supérieur à A, peut-être qu'on peut parler d'une localisation approximative des atomes qui a formé la terre au sein de cet amas.

14 milliards d'année plus tard, l'univers a un diamètre C (toujours autour de O) que j'imagine comme étant peut-être 1000 fois supérieur au diamètre B (ordre de grandeur très général, ça marche aussi si on dit que c'est 10 fois), et par conséquent la planète s'est également éloignée du centre de l'univers. Sauf à ce que la terre soit initialement très proche de O, la terre est (dans cette approche) très probablement sortie de cet univers de diamètre B

De toute façon, même si elle était encore incluse dedans, sauf à ce que le diamètre B soit déjà supérieur à 14 milliards d'année lumière au moment de la fin de cet univers primordial, on ne devrait normalement plus percevoir aucune émission datant de cette période.

La seule explication rationnelle et simple que je vois à mon petit problème est que l'univers d'alors était déjà de taille très grande à l'époque (bien supérieure à 14 milliards d'année lumière) et représentait déjà une promortion très significative de ce qu'il fait aujourd'hui (mais alors comment ce fait-il qu'on parle de réduction de densité d'un facteur 1000 dans les articles que je lis ???).

[inviteaecfdedf]

Pour moi, au moment du big bang, l'univers avait une taille ou un diamètre A

NON, je ne lis même pas le reste, je m'arrête à ça.
Comment t-y prends-tu pour donner un diamètre à un univers infini ?

Ne confonds pas avec l'univers observable qui n'est qu'une partie de l'univers.

[invited1165dc8]

NON, je ne lis même pas le reste, je m'arrête à ça.
Comment t-y prends-tu pour donner un diamètre à un univers infini ?

Ne confonds pas avec l'univers observable qui n'est qu'une partie de l'univers.

Dans mon entendement (que vous pouvez remettre en question sans hésiter, je cherche juste à comprendre), si on parle du big bang il s'agit tout de même d'une quantité finie de matière dont on parle (je ne dis pas qu'il n'y avait pas déjà du "vide" tout autour et sur des distances infinies) même si aujourd'hui on n'a peut-être pu en observer que 0.01%. Sinon je ne vois pas comment le phénomène pourrait ni être localisé, ni d'ailleurs daté.

[invited1165dc8]

Je réalise que je n'ai probablement pas bien compris ce qu'était le big bang et il en va probablement de même pour l'univers, mais je ne comprend pas pour autant tout ce que vous dites (milles excuses).

Oui. À tout point actuel on peut associer une trajectoire remontant au moins jusqu'au moment de l'émission. On considère que cela correspond "au même point".

Ok

Ce qui était (plus) petit sont les distances. Le nombre de points était infini comme maintenant, il n'y pas de problème d'encombrement!

Là je ne comprend pas. Pourquoi la matière était si chaude autrefois alors ? Si ce n'est pas par la proximité des atomes les uns par rapport aux autres ?

Je dis non seulement cela, mais que cela amène de la confusion sur la question du FDC. Je suggère d'oublier dans un premier temps l'expansion pour comprendre comment on peut recevoir continuellement ce rayonnement.

Si on n'a pas de phénomène d'expansion, je comprend assez bien. A condition qu'il existe des sources d'émission dans toutes les directions éloignées d'au moins 14 milliards d'année lumières de nous.

Par contre une fois qu'on intègre le phénomène d'expansion je ne comprend plus du tout.

L'abstraction porte sur la valeur de la distance. Faut garder les notions de "plus près" ou "plus loin" à un instant donné, mais ne pas chercher à traduire en valeurs. Le point d'émission du FDC qu'on voit maintenant dans une direction donnée était à date égale plus loin de nous que ne l'était le point qu'on voyait il y a un an.

Mais est-ce que tu es d'accord pour dire que la lumière a toujours voyagé à la même vitesse (dans le vide) en valeur absolue de la distance ?

On dirait que dans ton approche, quand l'univers augmente de taille, la vitesse de la lumière augmente en proportion. Ou alors je mélange tout.


J'aurais une question pour toi pour essayer de mieux comprendre (c'est plus facile en prenant des cas conceptuels). Admettons l'espace d'un instant que l'univers qui a subi le phénomène de big bang puis de transparence soit fini. Si on était plutôt à la périphérie de ce dernier à ce moment là ou en tout cas éloignés du "bord" de moins de 14 milliards d'année lumières (à l'époque), est-ce que tu es d'accord pour dire qu'aujourd'hui on ne percevrait plus de FDC (du moins plus depuis toutes les directions) ?

[inviteaecfdedf]

il s'agit tout de même d'une quantité finie de matière

NON, on ne connait pas de limite à l'univers.
Ce que l'on sait c'est qu'en remontant dans le passé on observe un univers de plus en plus dense et homogène.
Ce que l'on peut dire c'est que si l'on choisi une portion de l'univers d'aujourd'hui, à l'époque il avait telle taille, mais parler de taille de l'univers n'a aucun sens dans un univers infini et s'il est fini on ne connait pas ses dimensions.

[invited1165dc8]

Astrocurieux,

Merci pour ces précisions même si je ne comprend toujours pas tout.

Est-ce que par hasard on connaitrait à peu près le rapport entre la taille de l'univers observable d'aujourd'hui et celle de ce même univers daté de l'époque de la transparence ?

[invite51d17075]

peut être à relire en intro :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_observable

[Garion]

Imagine un élastique qui représente l'espace.
Imagine une fourmi qui se déplace à une vitesse constante (elle représentera la lumière).
Trace un point qui représente la terre sur l'élastique. Place la fourmi à une certaine distance et met la en marche vers la "terre".
Maintenant, pendant qu'elle marche, étire l'élastique, c'est ça l'expansion. Si ta fourmi est assez loin et que tu étires l'élastique suffisamment vite, la fourmi va même s'éloigner de ton point.
La vitesse de la fourmi n'a pas bougé, ce sont les distances qui ont grandit.

[Amanuensis]

Est-ce que par hasard on connaitrait à peu près le rapport entre la taille de l'univers observable d'aujourd'hui et celle de ce même univers daté de l'époque de la transparence ?

Oui, c'est le facteur d'expansion, noté z (en fait 1+z). Il vaut 1100 pour l'époque d'émission du FDC.

[invited1165dc8]

Ok, merci pour la précision, ainsi que pour l'image de la fourmi Garion, ça me parle pas mal. L'article sur l'univers observable est également très intéressant.

En fait le raisonnement à l'origine de mon interrogation initiale est le suivant :

- Si l'univers observable d'aujourd'hui est 1100 fois plus grand que cette même partie de l'univers il y a 14 milliards d'année, j'aurais naturellement tendance à extrapoler la même relation pour l'univers entier.

- Grosso modo appellons UO l'univers observable et UO' l'équivalent de cet univers il y a 14 milliards d'années (grosso modo, +- la même matière mais réunie dans un espace 1100 fois plus petit). En admettant que l'univers total (dont on ignore les limites mais qu'on va supposer fini jusqu'au bout de ce raisonnement) s'appelle UT et ce même univers il y a 14 milliard d'années s'appelait UT' (également 1100 fois plus petit que UT).

- Si UT' était fini, on peut admettre facilement que ses coordonnées étaient inclus dans le UT que nous connaissons aujourd'hui (plus vaste). De même, UO' était inclus dans UT' (personne ne viendra le contredire).

- Vous êtes d'accord que si UO' était une petite partie de UT' et que si les deux ont grossi d'un facteur de 1100, il y a relativement peu de chance que les coordonnées de l'UO d'aujourd'hui soient à 100% incluses dans celles de UT' (qui n'est aujourd'hui qu'une partie très infime de l'univers d'aujourd'hui en termes de distances). Pourquoi ? Faites l'expérience avec l'élastique, le trait qui représente la terre et la fourmi qui représente la lumière. Il suffit d'imaginer que l'élastique lui-même représentait l'univers entier. Si vous multipliez toutes les distances par 1100 vous avez de fortes chance que votre trait et votre fourmi se retrouvent en dehors des coordonnées de l'élastique dans son état initial. Cela est valable dès lors que l'élastique initial est très petit par rapport à l'élastique dans son état actuel.

- Enfin, et c'est là qu'il devenait pour moi très difficile à comprendre comment il était encore possible de recevoir de la lumière de cette époque : Ce qui m'avait échappé, je pense, c'est qu'en tirant sur l'élastique, cela avait pour effet d'éloigner la fourmi du trait (ou du moins d'en ralentir son rapprochement de par sa vitesse propre). Je pensais que l'ensemble des traits sur l'élastique (les différentes planètes) bougeaient les une par rapport aux autres mais que les fourmis (photons) n'étaient pas perturbées par ce mouvement. Je pensais également que la vitesse de la fourmi était nettement plus grande que la vitesse d'expansion de l'élastique lui-même (dit autrement la vitesse de la lumière dépassait de très loin la vitesse de l'expansion de l'univers).

Vous comprenez donc que, dans les conditions que j'imaginais, il était très peu probable de recevoir encore aujourd'hui un signal lumineux aussi ancien.

Je pense que la principale source d'incompréhension vient du fait que l’expansion de l'univers ne vient pas vraiment d'un éloignement des galaxies les unes par rapport aux autres mais plutôt du fait que l'espace lui-même s'étend, tirant lui-même sur tous les éléments qui le composent (je ne fais que reprendre une image vue sur wikipédia), ainsi que du fait que l'expansion de l'univers excède celle de la lumière pour de très longue distances.

Je vous avoue que j'ai du mal à accepter ces deux éléments car ils paraissent tous les deux contre-intuitifs et surtout injustifiés. J'ai vraiment du mal à comprendre comment il est possible que l'univers ait de telles propriétés.

[invited1165dc8]

Par contre si on considère que, passé une certaine distance, la vitesse d'expansion de l'univers excède la vitesse de la lumière, cela veut dire qu'un jour nous devrions cesser de pouvoir observer le FDC : pas parce qu'il va progressivement s'atténuer du fait qu'on va recevoir un signal provenant d'une source de plus en plus lointaine (ce qui serait le cas dans un univers sans expansion), mais que parce que passé une certaine distance les sources lumineuses auront été si éloignées que leur lumière ne pourra jamais nous parvenir du fait qu'on s'éloigne trop rapidement de ces sources.

En fait, c'est même un peu plus compliqué que ça car dans la pratique on va bien avoir une diminution progressive du signal car il y aura toujours bien quelques photons perdus en chemin, allant presque juste à la même vitesse que celle de l'expansion (dans le sens opposé). Mais cette diminution de la perception du FDC sera bien plus rapide que si l'univers n'était pas en expansion (en supposant qu'il aurait été de taille suffisamment grande initialement que pour continuer à nous envoyer des photons toujours plus lointains).

[Gilgamesh]

- Si UT' était fini, on peut admettre facilement que ses coordonnées étaient inclus dans le UT que nous connaissons aujourd'hui (plus vaste).

Identiques, pas incluses, c'est cet aspect qui te manque pour comprendre l'expansion de l'espace (et non dans l'espace).

Si tu prend deux points A et B dans UT', tu les retrouve dans UT avec leur coordonnées inchangées, simplement la distance qui les sépare a été multipliée par un facteur, dit facteur d'échelle, en général noté par la lettre a, ici égal à 1100.

[invited1165dc8]

Je pense qu'on s'est compris (dans mon dernier post j'avais saisi cette idée). C'est juste que je raisonne sur des coordonnées non relatives à ce que tu appelles l'espace. Par exemple si tu considères que l'espace est une toile élastique transparente superposée sur une table rigide (sorte de référentiel absolu), quand tu étires la toile les coordonnées sur la toile demeurent inchangées, mais les coordonnées projetées sur la table sont différentes. Je raisonnais par rapport aux coordonnées de la table et non celles de la toile.

En fait, si j'ai une brève compréhension du principe grâce à vous tous, j'avoue que j'ai du mal à concevoir (ou à accepter) que l'expansion de l'univers soit lié à une expansion de l'espace et non d'un éloignement des éléments qui l'habitent. D'ailleurs j'ai même du mal à comprendre comment on peut vraiment différencier les deux dans la pratique, l'espace étant intangible en soi. De plus, les structures existantes suffisamment liées entre elles ne sont pas affectées par ce phénomène, ce qui semble indiquer que tout ne suit pas le changement d'échelle (la taille des atomes elle-même reste fixe, de même que les distances de leurs liaisons respectives, ...). Dans mon esprit il y a bien une force qui s'exerce partout pour éloigner les objets les uns des autres (avec certains liaisons capables d'y résister, d'autres non) mais de là à considérer que l'espace se déforme lui-même pour autant, j'ai du mal à comprendre comment on peut l'affirmer. Je ne sais pas si je suis très clair dans mon explication, mais disons que j'ai du mal à comprendre tous les tenants et aboutissants du phénomène (ce qui n'est pas surprenant étant donné mon intérêt assez récent pour ce genre de choses).

[obi76]

Bonjour,

D'ailleurs j'ai même du mal à comprendre comment on peut vraiment différencier les deux dans la pratique, l'espace étant intangible en soi.

par exemple que plus les objets observés sont lointains, plus leur spectre est décalé vers le rouge, ce qui montre une accélération de l'expansion (c'est ce qu'on appelle le RedShift ).

[invited1165dc8]

D'accord, mais pour moi ça caractérise surtout un éloignement relatif des objets. Ca ne dit pas si ce dernier est provoqué par un étirement de l'espace tout entier ou par le fait que les objets s'éloignent tout simplement les uns des autres (à cause d'une force à déterminer).

[invited1165dc8]

Voir l'article de Wikipedia :

Mouvements dans l'espace ou expansion de l'espace ?

En mécanique classique ou en relativité restreinte, l'observation d'un décalage vers le rouge s'interprète en termes de déplacement dans l'espace et d'effet Doppler. En relativité générale, une telle interprétation n'est plus suffisante car il n'existe pas de notion d'espace absolu comme en mécanique classique, ou tout au moins présentant une certaine structure rigide comme en relativité restreinte. L'espace de la relativité générale est, dans un certain sens, « élastique », la distance entre les points étant par exemple fonction de la structure du champ gravitationnel dans leur voisinage. Il n'en demeure pas moins que la relativité générale stipule que localement l'espace s'identifie à celui de la relativité restreinte. Si elle était généralisée à grande échelle l'interprétation Doppler pourrait soulever un paradoxe, car elle signifierait que des objets suffisamment éloignés s'éloigneraient à des vitesses supérieures à celle de la lumière et, de ce fait, semble enfreindre les lois de la relativité restreinte. Il n'en est rien car si ces objets se déplacent bien avec une vitesse relative plus grande que celle de la lumière, cela ne permet pas d'échange d'information. Ainsi l'accroissement de la distance mutuelle entre galaxies dû à l'expansion de l'espace n'est pas en conflit avec la relativité restreinte.

[Amanuensis]

D'accord, mais pour moi ça caractérise surtout un éloignement relatif des objets. Ca ne dit pas si ce dernier est provoqué par un étirement de l'espace tout entier ou par le fait que les objets s'éloignent tout simplement les uns des autres (à cause d'une force à déterminer).

Pour la théorie de la relativité générale, il n'y a pas besoin de force. Les objets "vont en ligne droite" (ont comme trajectoire 4D une géodésique de l'espace-temps) quand aucune force ne s'exercent sur eux et voient pourtant leurs distances relatives augmenter.

Par ailleurs, il faut réaliser que, phénoménologiquement, ce qui augmente sont les mesures de distance, parler d'éloignement ou d'étirement de l'espace sont des interprétations.

[Amanuensis]

par exemple que plus les objets observés sont lointains, plus leur spectre est décalé vers le rouge, ce qui montre une accélération de l'expansion

??? C'est pareil avec une expansion constante, et même décroissante. Le décalage est une intégrale le long du chemin, elle augmente avec la longueur du chemin, que la fonction (positive) à intégrer soit croissante, constante ou décroissante.

[inviteaecfdedf]

parler d'éloignement ou d'étirement de l'espace sont des interprétations.

Je saute sur cette remarque car elle révèle un mode de pensée très répandu avec lequel je ne suis pas d'accord.
Excuses-moi Amanuensis, si je te cite c'est uniquement parce que la remarque me plait du fait qu'elle est révélatrice, ce n'est absolument pas une attaque personnelle, d'autant moins que je serais plutôt enclain à apprécier le courage que tu mets à exprimer sans réserve tes convictions, même si je suis rarement d'accord avec toi.

Je ne crois pas que les diverses déformations appliquées aux distances (dans le cadre de la RR) ou à l'espace (dans le cadre de la RG) soient une simple interprétation, je crois qu'elles sont une réalité bien tangible.
Dans les équations de Lorentz on voit bien que les distances sont liées au temps et réagissent de la même manière.
Les déformations sur le temps ne sont pas une simple interprétation, elles sont bien réelles, et je ne vois aucune raison pour qu'il n'en soit pas de même pour les distances (et l'espace)

Excusez-moi si j'ai un peu viré HS mais ça me tient à coeur ça.

[invited1165dc8]

Pour la théorie de la relativité générale, il n'y a pas besoin de force. Les objets "vont en ligne droite" (ont comme trajectoire 4D une géodésique de l'espace-temps) quand aucune force ne s'exercent sur eux et voient pourtant leurs distances relatives augmenter.

Par ailleurs, il faut réaliser que, phénoménologiquement, ce qui augmente sont les mesures de distance, parler d'éloignement ou d'étirement de l'espace sont des interprétations.

Je pense que j'ai pas mal de choses à comprendre sur la relativité restreinte et sur la relativité générale.

Mais effectivement, il semble rester une bonne partie d'interprétation. Tout ce qu'on est à peu près sûr c'est que la proportion entre les distances entre objets rapprochés (liés par liaisons moléculaires par exemple) et distants (des galaxies éloignées de plusieurs millions d'années lumières par exemple, n'ayant plus que des interactions gravitationnelles limitées) subit des modifications.

Il me semble en revanche peu naturel de continuer à utiliser les mêmes repères "matériels" (astres, galaxies) pour définir des coordonnées. J'aurais plutôt tendance (naturellement) à essayer de définir des coordonnées "absolues" même si l'existence d'un vrai référentiel absolu n'est pas établie, et quand bien même il existerait il serait très compliqué à trouver...

La relativité restreinte me parait plus intuitive que la relativité générale. Reste que cette dernière est plus puissante pour expliquer les phénomènes à l'échelle de l'univers. Mais cela ne suffit pas à me convaincre de l'idée que, phénoménologiquement (comme tu dis), on soit bel et bien en présence d'un phénomène d'étirement de l'espace lui-même. Je vais essayer de mieux lire les articles sur le sujet en espérant en comprendre davantage et pourquoi pas me convaincre de la pertinence de l'une ou l'autre approche.

Merci en tout cas pour votre aide qui m'a déjà permis de saisir pas mal de choses (et qui a répondu à ma question initiale).

[inviteaecfdedf]

Ce fut un plaisir RIZNOU, ta question initiale est un classique qui revient souvent, moi-même ai commencé avec.