L'univers tourne -t-il?

[MisterH]

Bonjour, un jeune enfant m'a poser une colle. " Si grand-papa tout tourne dans l'univers est-ce que l'univers lui aussi tourne?



Qui peu me répondre et comment?

Merci!
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[bb98]

Bonjour

Très belle question ! comme souvent les enfants

C'est un point difficile de cosmologie et les maths qui vont avec sont...horribles

Dans notre modèle actuel qui décrit, le mieux possible, notre monde avec nos connaissances actuelles,
on peut dire, le plus simplement, que SI l'Univers tournait, il y aurait un AXE privilégié que l'on pourrait
identifier.
A l'heure actuelle, on a pas identifié un tel axe. Cele ne veut PAS dire qu'il n'existe pas.

Bien sûr, attendre d'autres avis

Bon ciel

[Amanuensis]

C'est ce que je comprends aussi.

Il y a néanmoins quelques articles proposant un axe de rotation, plus ou moins local (1), comme http://arxiv.org/abs/1104.2815

(1) Pour une rotation de la "totalité" de l'Univers, c'est nécessairement spéculatif.

[pascelus]

Quelques éléments de réponse ici aussi: http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5228786

[A voir en vidéo sur Futura]

[bb98]

Quelques éléments de réponse ici aussi: http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5228786

Merci pour le lien

Il s'agissait, ici, si j'en crois l'initiateur du fil, de répondre à une question d'un enfant, on ne connait pas l'âge de l'enfant ni celui du capitaine, mais il est JEUNE
Peut être convient il de proposer des éléments de réponse adaptés, le mieux possible, à l'âge supposé dudit enfant ...

Merci encore

[MisterH]

Jérémy à huit ans et est très intéressé à son univers. Il comprend relativement bien certain concept et se fait un malain plaisir de me poser des colles! Comme je ne sius pas un expert et érudit , je clos la discussion avec" je vais consulter les amis du futur. Ça commence à être une réponse qu'il croit plus ou moins!

[f6bes]

Bjr à toi,
Si l'univers tourne sur lui meme CELA voudrait dire qu'il y a un CENTRE de l'univers !
Et là je crois que ça coince (l'univers n'as pas de centre)
Te reste à expliquer cela au jeune bambin dans des termes qui lui convienne.

Bonne journée

[Deedee81]

Salut,

Si l'univers tourne sur lui meme CELA voudrait dire qu'il y a un CENTRE de l'univers !
Et là je crois que ça coince (l'univers n'as pas de centre)
Te reste à expliquer cela au jeune bambin dans des termes qui lui convienne.

Attention, cela n'est pas directement lié.

Prenons l'analogie : univers = surface d'une boule.
(avec rappelons-le les deux limites à l'analogie :
- l'univers est ici la surface de la boule et pas toute la boule, l'intérieur est fictif et n'existe pas
- une surface est à deux dimensions alors que l'univers a trois dimensions.
)

Même sans considérer l'intérieur de la boule, il y a un sens à parler de la rotation de la surface de la boule (la rotation terrestre par exemple).
Et pourtant la surface n'a pas de centre.
Par contre, il y a un axe de rotation (qui ici se limite aux deux pôles).

Je pense que le plus simple est de dire :
- je ne sais pas si l'univers est en rotation
- Si l'univers était en rotation, cela aurait des effets que l'on peut observer. Par exemple, si tu es debout sur un manège qui tourne, tu perds l'équilibre. On sent la rotation. Eventuellement l'illustrer en faisant tourner une soucoupe avec un peu de liquide dedans
- Ici on n'observe aucun de ces effets
- Mais peut-être y a-t-il une toute petite rotation, trop faible pour être perçue.

Ca dépend de l'age du bambin. S'il est plus vieux, les explications avec l'analogie de la boule peuvent être utiles.

Ce n'est que mon avis.

[MisterH]

Merci à tous pour les explications. Je crois que ça va aller!

[Mailou75]

Salut,

Prenons l'analogie : univers = surface d'une boule.
(avec rappelons-le les deux limites à l'analogie :
- l'univers est ici la surface de la boule et pas toute la boule, l'intérieur est fictif et n'existe pas
- une surface est à deux dimensions alors que l'univers a trois dimensions.)

Je ne suis pas d'accord... Il n'y a pas de limite à cette analogie (qui est peut être bien une image 3D de ce qu'est notre univers avec une dimension spatiale de plus). L'intérieur de la boule n'est pas fictif puisqu'il s'agit du passé, parfaitement "solide" car l'histoire est gravée dans le marbre ! Si tant est qu'on sait comment l'interpréter, un observateur verra justement l'intérieur de la boule, les photons ne circulent pas sur la surface (et c'est pourquoi chercher à savoir si l'espace -euclidien- est courbe est une hérésie...). Quant à l'extérieur c'est évidement l'avenir, qui est écrit -solide- ou non (suivant si l'on est du coté des déterministes ou pas).
La limite n'est que mathématique (ajout d'une dimension)

Par contre, il y a un axe de rotation (qui ici se limite aux deux pôles).
(...)
- Si l'univers était en rotation, cela aurait des effets que l'on peut observer. Par exemple, si tu es debout sur un manège qui tourne, tu perds l'équilibre. On sent la rotation.

Du coup savoir si cette boule tourne est une blague... Par rapport à quoi tournerait-elle ?

A plus
Mailou

[invitecb7c417d]

Bonjour Deedee81,

Je pense que le plus simple est de dire :
- je ne sais pas si l'univers est en rotation
- Si l'univers était en rotation, cela aurait des effets que l'on peut observer. Par exemple, si tu es debout sur un manège qui tourne, tu perds l'équilibre. On sent la rotation. Eventuellement l'illustrer en faisant tourner une soucoupe avec un peu de liquide dedans
- Ici on n'observe aucun de ces effets
- Mais peut-être y a-t-il une toute petite rotation, trop faible pour être perçue.

J'ajouterais bien, si l'Univers est en rotation, "l'axe de rotation" est forcément en dehors de l'univers observable, car on n'a rien détecté de probant, dans celui-ci. Donc c'est fonction d'une "taille/échelle" supérieure, fonction de la topologie réelle qui se déssine par la courbure générale, c'est à dire hyperbolique, parabolique ou plat. Donc comme ceci n'est pas tranché (?), peut être, mais en dehors de notre cône de causalité actuel et pour longtemps ?

[MisterH]

Rebonjour si je dit au petit que l'univers étant infini, ça lui prendrait un temps infini , comme cela on ne le saura jamais car on tourne avec lui si il y a lieu donc pas de point de référence.Même si c'est beaucoup exagérer,. Pour l'instant il comprendra cela.

[tierri]

Bonjour, un jeune enfant m'a poser une colle. " Si grand-papa tout tourne dans l'univers est-ce que l'univers lui aussi tourne?



Qui peu me répondre et comment?

Merci!

Il faut lui demander de préciser sa question : par rapport à quoi ?

[invite555cdd43]

L'intérieur de la boule n'est pas fictif puisqu'il s'agit du passé, parfaitement "solide" car l'histoire est gravée dans le marbre ! Si tant est qu'on sait comment l'interpréter, un observateur verra justement l'intérieur de la boule, les photons ne circulent pas sur la surface (et c'est pourquoi chercher à savoir si l'espace -euclidien- est courbe est une hérésie...). Quant à l'extérieur c'est évidement l'avenir, qui est écrit -solide- ou non (suivant si l'on est du coté des déterministes ou pas).

Tu as perdu la boule.

[Mailou75]

Tu as perdu la boule.

Du tout... C'est que tu n'as pas compris le modèle.

[Deedee81]

Salut,

Je ne suis pas d'accord... Il n'y a pas de limite à cette analogie (qui est peut être bien une image 3D de ce qu'est notre univers avec une dimension spatiale de plus). L'intérieur de la boule n'est pas fictif puisqu'il s'agit du passé, parfaitement "solide" car l'histoire est gravée dans le marbre !

Je ne suis pas d'accord que tu ne sois pas d'accord

Non, sans rire, c'est vrai que je n'ai pas pris le temps en considération dans cette analogie. Mais tu te trompes quand même. Regarde la variété 3D (2D + le temps, = sphère en expansion). Si tu considère qu'elle est euclidienne, alors, oui, c'est équivalent à une sphère pleine. Malheureusement, ce n'est pas le cas (ce serait trop simple ). La variété est de type pseudo-euclidienne (comme Minkowski) et est donc géométriquement et topologiquement très différente de la sphère pleine (en fait la variété a un caractère hyperbolique).

Pour l'analogie, je préfère donc considérer la surface de la sphère uniquement (l'intérieur n'existe pas, la surface peut être considérer comme un objet en soit sans devoir être plongé dans un espace avec plus de dimensions. Elle est alors décrite par ses propriétés géométriques intrinsèques, comme sa courbure de Gauss en chaque point). Puis (question non abordée en fait dans ce fil) voir comment cette surface évolue au cours du temps (par exemple une expansion).

Méfiance, méfiance, les analogies il faut les prendre telles qu'elles sont et jamais ne les pousser trop loin. C'est extrêmement trompeur. Au-delà, il faut revenir aux équations.

Je connais autre exemple mais tiré des maths. L'article sur les espaces métriques de l'Encyclopedia Universalis est très bien écrit. Ils décrivent les espaces métriques. Puis introduisent un langage géométrique : celui des distances et des boules. Mais tout de suite ils disent : attention, méfiance, car l'intuition géométrique peut être trompeuse. Et ils donnent l'exemple des espaces ultramétriques où il n'existe pas de boules sécantes (c'est franchement très difficile à visualiser, enfin, moi je trouve. Je tire mon chapeau à celui qui arrive à visualiser un truc pareil).

Pour le fun :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Distan...am%C3%A9trique

La démo des boules pas sécantes y est.

Du coup savoir si cette boule tourne est une blague... Par rapport à quoi tournerait-elle ?

Les accélérations ayant des effets physiques locaux, on peut parfaitement définir une accélération linéaire ou angulaire sans faire référence à un "autre chose". La rotation peut être une propriété intrinsèque.

Pour un exemple formalisé mathématiquement, voir par exemple https://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_de_G%C3%B6del

[Mailou75]

salut Deedee,

La variété est de type pseudo-euclidienne (comme Minkowski) et est donc géométriquement et topologiquement très différente de la sphère pleine (en fait la variété a un caractère hyperbolique).

Je ne suis pas sûr de bien comprendre le terme "variété" mais il existe en effet chez Minkowski 2D+t une surface en forme de demie hyperboloïde qui est le lieu où tous les objets en mouvement uniforme ont le même age, qui par analogie avec les termes de l'expansion est leur distance comobile. Et dans cette meme représentation l'espace euclidien (le plan) est l'espace synchronisé de l'observateur. Cette géométrie est hyperbolique.

Quand tu prends le modèle de la sphère, tu passes en géométrie trigonometrique. L'espace euclidien synchronisé anciennement plan devient la surface de la sphere et l'espace comobile anciennement hyperbolique devient le plan. Tu conviendras que les deux représentations sont parfaitement équivalentes mathématiquement et donc respectent l'espace temps de Minkowski !

Les accélérations ayant des effets physiques locaux, on peut parfaitement définir une accélération linéaire ou angulaire sans faire référence à un "autre chose". La rotation peut être une propriété intrinsèque.

Je crois en quelque chose d'homogène, si rotation générale il y a ce ne sera qu'une vitesse particulière, je ne crois pas que les axes se tordent par nature

[Deedee81]

Quand tu prends le modèle de la sphère, tu passes en géométrie trigonometrique.

géométrie sphérique

Pour l'espace seulement. L'espace-temps, lui, reste hyperbolique (c'est inévitable).

D'où la difficulté (c'est impossible à visualiser et même à dessiner, sauf en coupe. D'ailleurs une telle surface de sphère représente une coupe à T cosmologique constant).

Je crois en quelque chose d'homogène, si rotation générale il y a ce ne sera qu'une vitesse particulière, je ne crois pas que les axes se tordent par nature

Idem (ce n'est pas contradictoire avec ce que j'expliquais sur l'absence d'une référence extérieur, "rotation par rapport à"). Bien que s'il y a une telle rotation, il doit y avoir des fluctuations.
D'ailleurs il y en à (mais à ce qu'on en sait, autour d'une rotation moyenne 0). Par exemple près des corps massif en rotation, il y a un entrainement des référentiels qui a des effets curieux (*) (**).

(*) Par exemple un signal qui fait le tour d'une étoile prend plus ou moins de temps pour le faire suivant le sens de rotation (la différence est infime). Effet Lense-Thiring.
(**) L'Enterprise s'en sert pour voyager dans le temps

[Mailou75]

re,

Pour l'espace seulement. L'espace-temps, lui, reste hyperbolique (c'est inévitable).

Non justement cette sphere n'est pas à plonger dans un espace temps de minkowski, elle le remplace. La géométrie hyperbolique devient trigonometrique tout en gardant les mêmes proprietes.

D'où la difficulté (c'est impossible à visualiser et même à dessiner, sauf en coupe. D'ailleurs une telle surface de sphère représente une coupe à T cosmologique constant).

oui mais dès lors que l'on choisis un observateur les autres objets sont projetés sur la surface hyperbolique (/plane) car dans l'espace euclidien (plan / sphere suivant la représentation choisie) ils sont plus jeunes du fait de leur vitesse. La différence avec l'expansion tient sur le fait que l'espace qui se crée entre les objets est une conséquence de leur vitesse relative (ou plus simplement de leur position sur la sphere, relativement à l'observateur) et non l'inverse (vitesse comme conséquence d'un espace qui grandit)! Le vide n'a pas de propriété particuliere.

[Mailou75]

Le vide n'a pas de propriété particuliere.

Juste pour préciser... La theorie actuelle suppose qu'un photon du CMB aurait été emis juste devant mon œil il y a 13,7GA (-42MA), aurait été emporté au loin aspiré par l'espace grandissant puis serait finalement revenu péniblement grâce a sa vitesse devenue supérieure a l'expansion locale de l'espace et atteindrait enfin mon oeil aujourd'hui... Je n'y crois pas une seconde, je ne peux pas imaginer un photon faire demi tour dans le vide du fait d'une propriété changeante du vide.

[Mailou75]

(-42MA)

Oups.. 380.000ans, 42MA c'est la distance, donc c'est pas "juste devant mon oeil" j'ai un peu exagéré mais ca ne change rien a la remarque

[Deedee81]

Salut,

PS J'insiste : on ne dit pas géométrie trigonométrique mais géométrie sphérique.

La géométrie hyperbolique devient trigonometrique tout en gardant les mêmes proprietes.

Mais oui, et les triangles sont des carrés à trois cotés, l'hiver est un été glacial et l'homme une femme qui s'ignore . Ta phrase là est vraiment fausse (les géométries hyperboliques et sphériques n'ont jamais les mêmes propriétés). Je te conseille de potasser un peu le sujet des géométries non euclidiennes. C'est vaste et complexe mais via wiki tu as une fort bonne introduction.

[Mailou75]

PS J'insiste : on ne dit pas géométrie trigonométrique mais géométrie sphérique.

Attention je ne suis pas en train de mesurer la surface de la sphere, c'est bien là l'erreur ! Je dis que la ligne est au demi cercle (en trigo) ce que l'hyperbole est a la ligne (en hyperbolique) et ca c'est un fait mathématique !

[Deedee81]

Attention je ne suis pas en train de mesurer la surface de la sphere, c'est bien là l'erreur !

Non, je ne parlais pas non plus de mesurer la surface de la sphère. Je répète : les propriétés des géométries hyperboliques et sphériques sont très différentes.

Je dis que la ligne est au demi cercle (en trigo) ce que l'hyperbole est a la ligne (en hyperbolique) et ca c'est un fait mathématique !

Evidemment !!!! Dans le cas 1D la courbure intrinsèque est toujours nulle, donc forcément ça marche bien.
Mais en 2D c'est faux (par exemple, on sait classer facilement les différentes topologies d'un espace sphérique de courbure constante. En hyperbolique c'est un problème ouvert. C'est beaucoup plus riche).
Et c'est encore pire en 3D ou 4D.

Tu ne peux pas généraliser facilement comme ça de 1D à un espace quelconque. Sinon il n'aurait pas fallu attendre Perelman pour démontrer la conjecture de Poincaré.

Et faire de la relativité dans un espace-temps 1D me semble assez limité

Je le redis : documente-toi.

[Amanuensis]

(par exemple, on sait classer facilement les différentes topologies d'un espace sphérique de courbure constante. En hyperbolique c'est un problème ouvert.

?? La classification des variétés topologiques 2D, et donc des différentes topologies possibles, est connue, non? Au moins si on accepte la restriction (assez usuelle) aux topologies à base dénombrable.

Confusion entre topologies et autre chose? Ou allusion aux topologies qui ne sont pas à base dénombrable (dont l'intérêt en physique reste à démontrer...)?

[Deedee81]

?? La classification des variétés topologiques 2D, et donc des différentes topologies possibles, est connue, non? Au moins si on accepte la restriction (assez usuelle) aux topologies à base dénombrable.
Confusion entre topologies et autre chose? Ou allusion aux topologies qui ne sont pas à base dénombrable (dont l'intérêt en physique reste à démontrer...)?

Le mot est assez mal choisi. Désolé pour ce flou. Mais c'est le mot qui était employé dans l'article que j'ai lu (dans ArXiv) sur ce classement et souvent employé en topologie différentielle. Il s'agit ici des variétés dotée de la topologie naturelle (déduite de la distance métrique) et en considérant les classes de variétés difféomorphes (les auteurs de l'article en question utilisent les tesselations).

Je crois que le terme "variétés topologiques" est plus approprié. A vérifier.

[Paradigm]

Bonjour à tous,

Concernant la rotation de la terre sur elle même Poincaré soulevait l'interrogation épistémique : S’il n’y a pas d’espace absolu, peut-on tourner sans tourner par rapport à quelque chose ?

Ce questionnement me semble applicable à l'univers ou je me trompe ?

Cordialement,

[Mailou75]

Mais en 2D c'est faux

On ne doit pas parler de la même chose. Pas grave..

[Deedee81]

Concernant la rotation de la terre sur elle même Poincaré soulevait l'interrogation épistémique : S’il n’y a pas d’espace absolu, peut-on tourner sans tourner par rapport à quelque chose ?
Ce questionnement me semble applicable à l'univers ou je me trompe ?

Non, c'est exact. Et pour moi la réponse à la question est "oui" (je m'en suis expliqué plus haut). Ceci dit, même si Poincaré ne connaissait pas la RG, je ne vais pas prétendre être plus malin que lui (moi ce serait plutôt mon esprit qui ne tourne Pointrond ). Consulter ses écrits n'est donc peut-être pas une mauvaise idée (je suis sûr qu'on doit les trouver sur le net).

[f6bes]

Bjr à tous,
En tout cas le gamin aura de la lecture (la discussion) pour qq années .
Le papy va pas etre content: "dit papy la droite hyperbolique qu'est ce qu'il y a ...à l'autre bout".
Bonne journée