Univers fini / infini

[invite5d6f9427]

Au moment de l'ère de Planck, selon les modèles de Big Bang, la reconstitution passée de l'évolution du facteur d'échelle de l'univers mène à une valeur aussi petite que 10^-35 m. (0,000000000000000000000000000 00000001 m)

Voila, l'infiniment petit, (0,000000000000000000000000000 00000001 m) 1m étant un vecteur et non toute la matières de l'univers, il n'y a plus que des 0 infini.


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[invite5d6f9427]

A l'origine, on part d'une singularité, un point infiniment petit. On ne peut pas être infiniment petit et infiniment grand à la fois. Dans le cas contraire, on doit admettre l'infinité de l'univers depuis toujours et admettre également que le big bang s'est produit partout à la fois, au même moment. Le lien de causalité me paraît difficile à établir.

Le big bang pour moi, est l'effondrement d'un états non-local qui se transforme en un états local.

Juste une théorie.

[invite5d6f9427]

Le big bang pour moi, est l'effondrement d'un états non-local qui se transforme en un états local.

Juste une théorie.

Par contre se n'est pas un état non-local relativiste qui se transforme en état local, mais bien un état non-local intriquer.

Ces pour cela que dans notre univers un état non-local peu exister, un état intriquer, Etc.

[Deedee81]

Salut,

Le lien de causalité me paraît difficile à établir.

Sauf s'il y a eut inflation. Dans ce cas, nous observons un univers dont toutes les parties ont été très tôt en contact, homogénéisant le contenu. L'univers pouvant alors être différent mais...... très très très loin (par exemple si à, disons, 1000000 de milliards d'AL le big bang s'est produit un rien plus tard ou plus tôt).

On pense aussi que la singularité n'a jamais existé (c'est une prédiction de la relativité générale qui est.... fausse ! Du moins dans les conditions initiales, lorsque l'univers était très dense et chaud, du coté de l'ère de Planck, car la MQ devient incontournable).

On ne sait pas encore vraiment comment marier la MQ et la RG (les mariages arrangés c'est parfois difficile si les deux enfants se rebellent ). Mais toutes les tentatives connues (boucles, cordes, géométries non commutatives, triangulations causales,...) ainsi que divers arguments très généraux (démonstration de l'existence d'une longueur minimale à partir des principes fondamentaux) indiquent qu'il ne doit pas y avoir eut de singularité et qu'il y a eut un pré-big bang, dont on ignore tout (il y a autant de modèles que de théories, d'idées et de théoriciens... ca fait beaucoup ).

[papy-alain]

Il est vrai qu'on peut tout imaginer au sujet d'un pré-big bang.
Mais je me souviens d'une conférence d'Etienne Klein dans laquelle il abordait ce sujet.
De son point de vue, il est certain que le temps existait avant le big bang, car en l'absence de temps, rien n'évolue. Mais si rien n'évolue, quel aurait pu être l'élément déclencheur du big bang ? Et s'il y avait un temps, il y avait donc aussi "quelque chose" qui évoluait. Quant à la nature de ce quelque chose, on n'en sait évidemment rien, mais son raisonnement était que le big bang à l'instant 0 n'était qu'un état transitoire et que cet état ne pouvait être d'une dimension inférieure à la longueur de Planck, faisant disparaître ainsi la notion de singularité initiale.

[Deedee81]

De son point de vue, il est certain que le temps existait avant le big bang, car en l'absence de temps, rien n'évolue.

C'est le seul point qui ne me convainc pas. On peut voir la variété "univers" (espace, temps, passé, futur ou tout autre) comme un tout, avec certaines zones ayant un axe temporel bien défini et d'autres pas.
Vu comme ça, il n'y a même pas besoin de parler d'évolution ou de déclenchement.

En gravité quantique à boucles, il existe une solution en cosmologie quantique (qui n'est pas de loin la préférée des bouclistes qui semblent préférer les modèles cycliques) où l'univers est avant le big bang dans un état de champ total. L'espace-temps est totalement chaotique jusqu'à l'échelle de Planck, sans possibilité d'avoir un temps macroscopique bien défini (mais il existe à l'échelle de Planck). L'après big bang est juste la zone où une telle structure émerge avec un temps macroscopique. La zone de transition entre les deux s'apparente à une transition de phase du second ordre comme pour le ferromagnétisme.

J'ai trouvé ce modèle extrêmement intuitif (enfin, pour mon cerveau à moi qui n'est peut-être pas bien câblé ). Même si l'auteur disait que la structure exacte de ce domaine chaotique n'était pas bien comprise.
Dommage que je n'ai pas conservé la référence.

[papy-alain]

C'est bien complexe, tout ça. Et un tantinet spéculatif, non ? Parce que quand on parle de gravité quantique à boucles, bon, je me dis que c'est une théorie parmi d'autres et qu'il faudra sans doute encore longtemps avant de vérifier tout cela non pas par le calcul, mais par l'observation. Et ça, ce n'est pas une mince affaire.

[Deedee81]

C'est bien complexe, tout ça. Et un tantinet spéculatif, non ? Parce que quand on parle de gravité quantique à boucles, bon, je me dis que c'est une théorie parmi d'autres et qu'il faudra sans doute encore longtemps avant de vérifier tout cela non pas par le calcul, mais par l'observation. Et ça, ce n'est pas une mince affaire.

Oui, c'est complexe, oui, c'est spéculatif. Avec certains résultats plus solides ou mieux justifiés que d'autres. C'est assez compliqué (et parfois subjectif) de faire le tri.

Quelques exemples :

Perso, cette idée qu'il n'y a pas de singularité par exemple est plutôt sûre. Un peu comme le rayonnement des TN qui n'a jamais été observé (et c'est pas pour demain) mais don fort peu de théoriciens doutent.
Encore plus sûr : les ondes gravitationnelles, jamais observées directement mais dont personne ne doute tant de par la solidité et validité (expérimentale) de la RG que pas la détection indirecte par les pulsars binaires.
Par contre, sur le modèle le plus approprié sur l'avant big-bang, c'est amha le brouillard. Et ma préférence pour ce modèle issu des boucles n'est que ça : une préférence.

[invite5e279b10]

Bonjour! ou bonsoir!! D'après wikipedia

Le Big Bang (« Grand Boum ») est un modèle cosmologique utilisé par les scientifiques pour décrire l'origine et l'évolution de l'Univers

or l'univers est constitué d'abord d'espace et de temps. Si ces deux prémisses sont vraies alors le temps n'existe pas sans l'univers, donc avant le big-bang le temps n'existait pas... soit une des deux prémisses est fausse. Aussi le big-bang n'est-il plus considéré comme l'origine de l'univers mais comme une "singularité".

[papy-alain]

Bonjour! ou bonsoir!! D'après wikipedia or l'univers est constitué d'abord d'espace et de temps. Si ces deux prémisses sont vraies alors le temps n'existe pas sans l'univers, donc avant le big-bang le temps n'existait pas... soit une des deux prémisses est fausse. Aussi le big-bang n'est-il plus considéré comme l'origine de l'univers mais comme une "singularité".

Ben, tout d'abord, le temps et l'espace ne sont pas les seuls paramètres de l'univers. Il y a aussi la matière et l'énergie.
Par ailleurs, si le temps a besoin de l'univers pour exister, ce n'est pas en conflit avec un "autre univers" qui aurait pu précéder le big bang. J'ai repris plus haut le raisonnement d'E. Klein parce que, d'une part, ce n'est pas n'importe qui et que, d'autre part, le temps est justement sa spécialité. Alors, j'hésiterais fortement avant de le contredire.

[Deedee81]

Salut,

Alors, j'hésiterais fortement avant de le contredire.

Je me le suis permis pour un petit bout dans le message 36. Mais je ne voudrais pas d'un affrontement intellectuel en face à face. Je me ferais laminer

[invite555cdd43]

Au moment 0 du big bang, l'univers était fini. Comment pourrait il devenir infini par la suite ?

Commençons déjà par dire que le "moment 0" du big-bang est censé se situer derrière le mur de Planck, dont dans un domaine inaccessible à nos techniques de calcul.
Je propose donc qu'on se contente de parler de ce qui est accessible à notre science, c'est à dire de l'instant le plus ancien connu (appelons-le "au début", pour faire simple) où l'univers était de densité et température arbitrairement élevées.

Concernant sa taille initiale et d'aujourd'hui, nous avons deux possibilités très logiques, mais le souci est de démontrer laquelle des deux est la bonne !
1. L'univers était de taille finie au "début", auquel cas il est toujours de taille finie.
2. L'univers était de taille infinie au "début", auquel cas il est toujours de taille infinie.

[papy-alain]

Concernant sa taille initiale et d'aujourd'hui, nous avons deux possibilités très logiques, mais le souci est de démontrer laquelle des deux est la bonne !
1. L'univers était de taille finie au "début", auquel cas il est toujours de taille finie.
2. L'univers était de taille infinie au "début", auquel cas il est toujours de taille infinie.

Bonjour, Andrei. C'est d'une logique limpide et, effectivement, je ne pense pas qu'on puisse démontrer formellement l'un des deux. Si l'univers est infini, on ne le saura jamais. S'il est fini, peut être le saura-t-on un jour, mais rien n'est moins sûr.
Par contre, je me demande alors pourquoi l'on trouve régulièrement dans la littérature des phrases du style : <<A l'ère de Planck, la taille de l'univers était de 10^35 m.>>
Ou encore, <<juste avant l'inflation, l'univers avait la taille d'une orange>>.
Je me demande dés lors à quoi s'appliquent ces dimensions estimées ?
A l'univers observable ? A l'ensemble de l'univers ?
Selon le modèle cosmologique standard, c'est l'expansion qui crée de l'espace. Il n'existe pas de vide préexistant. Je me demande dés lors comment le big bang aurait pu créer un espace infini dés le début.
Autre réflexion : le taux d'expansion diminue. Si l'univers était infini, ce taux d'expansion ne devrait il pas être infini, lui aussi ?

[invitec70abb55]

Je crois que ça signifie que l'ensemble des particules de l'univers observable étaient concentré dans l'équivalent d'une orange.
La confusion univers / univers observable est beaucoup trop commune.

[invitee6f0086a]

Dans un cas ou dans l’autre (fini ou infini), les galaxies les plus éloignées de l’univers observable « filent » l’une de l’autre à plusieurs fois c. En gros, même avec un vaisseau allant à c, on ne peut pas concevoir de les « rattraper » et de loin. Et je ne fais référence qu’à l’univers observable…

Que l’univers soit fini ou non, c’est la même chose pour notre perception humaine.

[inviteded9355b]

Selon le modèle cosmologique standard, c'est l'expansion qui crée de l'espace.

Non, selon le modèle cosmologique standard, l'expansion étire l'espace.

Autre réflexion : le taux d'expansion diminue.

Ben finalement, il semble que non. Même si effectivement, on s'attendait à ce que ce soit le cas.

Si l'univers était infini, ce taux d'expansion ne devrait il pas être infini, lui aussi ?

Non. CF. les équation de Friedmann

[papy-alain]

Non, selon le modèle cosmologique standard, l'expansion étire l'espace.


Ben finalement, il semble que non. Même si effectivement, on s'attendait à ce que ce soit le cas.


Non. CF. les équation de Friedmann

1) En étirant l'espace, je crée de l'espace. Je ne vois pas quelle différence ça fait.

2) L'expansion s'accélère, mais le taux d'expansion diminue.

3) Exact. Ma supposition n'est pas valable. Mais la vitesse d'expansion, elle, devrait être infinie. Plus on regarde loin, plus la vitesse d'éloignement des galaxies est importante. A l'infini, leur vitesse d'éloignement serait infinie. Le big bang aurait donc généré une quantité infinie de matière, qui s'éloigne de nous à une vitesse infinie ? Difficile à concevoir.
D'une manière générale, je me méfie fortement des infinis, qui ne traduisent généralement qu'une limite d'interprétation de certaines équations en débouchant sur des singularités qu'on n'arrive pas à expliquer physiquement. a/0, ce n'est pas infini, mais bien indéfini.

[inviteded9355b]

1) En étirant l'espace, je crée de l'espace. Je ne vois pas quelle différence ça fait.

La différence, c'est que pour qu'il y ait expansion, il faut déjà de l'espace à étirer. Regarde l'unité dans laquelle on exprime le taux d'expansion. L'expansion n'a pas créé l'espace, parce que pour qu'il y ait expansion il faut déjà que l'espace soit là.

2) L'expansion s'accélère, mais le taux d'expansion diminue.

Mais non. https://fr.wikipedia.org/wiki/Taux_d...n_(cosmologie)

3) Exact. Ma supposition n'est pas valable. Mais la vitesse d'expansion, elle, devrait être infinie.

Comment définis tu cette "vitesse d'expansion" ?

Le big bang aurait donc généré une quantité infinie de matière

Si l'univers est infini et que sa densité est homogène et pas nulle, alors oui, la quantité de matière est elle aussi infinie. Pas la peine de faire intervenir l'expansion là dedans.

, qui s'éloigne de nous à une vitesse infinie

Rien ne s'éloigne de nous "à une vitesse infinie", parce que rien n'est "à une distance infinie". C'est pas comme ça qu'on manipule l'infini, ce n'est pas un nombre.

D'une manière générale, je me méfie fortement des infinis, qui ne traduisent généralement qu'une limite d'interprétation de certaines équations en débouchant sur des singularités qu'on n'arrive pas à expliquer physiquement. a/0, ce n'est pas infini, mais bien indéfini.

De mon coté, je me méfie des convictions qui ne sont finalement que des convictions. Autrement dit, il n'y a finalement pas de raison pour que l'univers soit "difficile à concevoir". En fait, on a pas mal d'éléments qui montrent que c'est le cas.

[invitee6f0086a]

… il n'y a finalement pas de raison pour que l'univers soit "difficile à concevoir".

Tout dépend par qui …

[papy-alain]

L'expansion n'a pas créé l'espace, parce que pour qu'il y ait expansion il faut déjà que l'espace soit là.

Faux. Il n'y pas d'espace préexistant. L'espace est créé par l'expansion.

Mais non. https://fr.wikipedia.org/wiki/Taux_d...n_(cosmologie)

Mais si. Je ne sais pas le dire autrement : la vitesse d'expansion augmente, le taux d'expansion diminue. Pour me prouver le contraire, tu devras me citer une source scientifique fiable, car l'article wiki que tu cites n'en parle même pas.

Comment définis tu cette "vitesse d'expansion" ?

Par l'évolution de la vitesse d'éloignement des galaxies lointaines. L'observation montre qu'à de très grandes distances (donc loin dans le passé) cette vitesse était moindre qu'aujourd'hui.

Si l'univers est infini et que sa densité est homogène et pas nulle, alors oui, la quantité de matière est elle aussi infinie. Pas la peine de faire intervenir l'expansion là dedans.

Si, parce que l'expansion, c'est la conséquence du big bang qui est toujours en cours.

Rien ne s'éloigne de nous "à une vitesse infinie", parce que rien n'est "à une distance infinie". C'est pas comme ça qu'on manipule l'infini, ce n'est pas un nombre.

Ah ? Tu pourrais m'expliquer comment rien n'est à une distance infinie dans un univers infini ???

[inviteded9355b]

Faux. Il n'y pas d'espace préexistant. L'espace est créé par l'expansion.

Encore une fois, ce n'est pas ainsi que les modèles théoriques décrivent l'expansion de l'univers. L'expansion n'est pas défini comme une création d'espace. On ne peut pas l'appliquer si l'espace n'existe pas déjà.

Après si t'as des sources qui disent le contraire, on peut les examiner. Si ce sont juste tes convictions, faut les laisser tomber.

Mais si. Je ne sais pas le dire autrement : la vitesse d'expansion augmente, le taux d'expansion diminue. Pour me prouver le contraire, tu devras me citer une source scientifique fiable, car l'article wiki que tu cites n'en parle même pas.

L'article wiki donne la définition du taux d'expansion, qui est la même chose que ce que tu appelles vitesse d'expansion. L'un ne peut donc pas augmenter quand l'autre diminue.

Si, parce que l'expansion, c'est la conséquence du big bang qui est toujours en cours.

Mais ça n'a toujours rien à voir avec la quantité de matière dans l'univers.

Ah ? Tu pourrais m'expliquer comment rien n'est à une distance infinie dans un univers infini ???

Ben je l'ai dit : parce que "l'infini" n'est pas un nombre. Par exemple, l'ensemble des entiers naturel est infini, mais aucun entier n'est "à l'infini" par rapport à 0.

[Lansberg]

Bonsoir,

L'article wiki donne la définition du taux d'expansion, qui est la même chose que ce que tu appelles vitesse d'expansion. L'un ne peut donc pas augmenter quand l'autre diminue.

Le taux d'expansion de l'univers (différent de vitesse d'expansion) est directement lié à la constante de Hubble, Ho. On préfère parler de paramètre de Hubble, H puisqu'il varie au cours du temps. Ho est la valeur actuelle du paramètre de Hubble. Sa valeur diminue au cours du temps et continuera à diminuer pour probablement se stabiliser autour de 55 km/s par Mpc (à cause de la fameuse énergie noire !).
Pour autant l'expansion connait une phase d'accélération. Des explications ont été données récemment sur le forum à ce sujet.

[Lansberg]

Si l'univers est infini, on ne le saura jamais. S'il est fini, peut être le saura-t-on un jour, mais rien n'est moins sûr.

Sur la finitude de l'univers on a quand même quelque chose à se mettre sous la dent provenant de l'étude du RFC par les satellites WMAP et Planck. Jean-Pierre Luminet explique très bien le problème : " Les fluctuations du rayonnement fossile résultent de vibrations acoustiques qui ont traversé le plasma primordial. Il est donc possible de reconstituer "la musique" des débuts de l'univers à travers un spectre d'harmoniques, de la même façon que le son produit par un instrument de musique est constitué d'une somme d'harmoniques fondamentales. Or les données de WMAP enregistrent un déficit dans les harmoniques de plus grandes longueurs d'onde, par rapport à ce que prévoit le modèle de l'univers infini, comme si les notes les plus graves du cosmos manquaient à l'appel. Pourquoi ? peut-être simplement parce que l'univers n'est pas assez grand pour être en mesure de les jouer, à l'instar d'une corde de guitare qui ne peut émettre de son plus grave que ne le permettent sa longueur et son diamètre !".

De là, la proposition d'une topologie particulière de l'univers : l'espace sphérique dodécaédrique de Poincaré. Les simulations concordaient bien avec les données de WMAP. Par contre les données plus précises de Planck ne semblent plus coller aussi bien, sans remettre en cause ce qui est dit plus haut à propos des vibrations acoustiques.

[papy-alain]

Bonsoir et merci de ton intervention, Lansberg.
J'ai le souvenir d'une conférence de J-P Luminet, il y a quelques années, où il exposait avec conviction sa vision de l'univers dodécaédrique, et j'avoue qu'il m'avait séduit. Selon lui, si cette théorie se vérifiait, l'univers aurait été plus petit que l'univers observable. Dois je comprendre que ce modèle est définitivement abandonné ?

[Lansberg]

Bonjour,

JP Luminet attendait les mesures de Planck pour trouver les "signes" qui étaient censés valider son modèle. Ce n'est visiblement pas le cas. Rien n'empêche cependant que la topologie de l'espace soit fermée, sans bord, et dans le cas le plus simple mono connexe, de courbure positive (sphérique). Luminet précise qu'on ne peut, aujourd'hui, être absolument certain que l'univers est "plat".

[pm42]

Il pourrait aussi être dodécaédrique mais beaucoup plus grand non ? Idem s'il est sphérique mais suffisamment grand pour donner une courbure tellement faible que la partie observable est plate à l'échelle de nos mesures...

[Deedee81]

Salut,

Il pourrait aussi être dodécaédrique mais beaucoup plus grand non ? Idem s'il est sphérique mais suffisamment grand pour donner une courbure tellement faible que la partie observable est plate à l'échelle de nos mesures...

Oui, tout a fait. Ou torique. Ou etc... Il y a énormément de possibilité. Le problème actuel étant que :
- comme tu le fais remarquer les données ne peuvent pas trancher pour un univers actuel
- la relativité générale et d'ailleurs aucune théorie actuelle ne permet de savoir quelles sont les solutions possibles (*)

(*) petite précision, la RG permet de déduire la géométrie en fonction de la répartition de la matière. Donc, elle peut trancher entre un univers plat, sphérique, hyperbolique,... Mais pour chacune de ces solutions, il y a encore beaucoup de possibilités (**) et la théorie ne permet pas de le calculer. Et la gravité quantique n'apporte rien (au moins pour le moment).

(**) Par exemple, pour un univers spatialement plat et homogène il y a un sacré paquet de solutions possibles (10 en tout) : http://arxiv.org/abs/gr-qc/0108043
Et pour l'hyperbolique le classement complet est même encore un problème ouvert !!!!

[papy-alain]

Bonjour Deedee.
C'est un peu désolant, ton inventaire.
Ca veut dire qu'après un inventaire complet de tout l'univers observable, même si l'on pouvait déterminer sa courbure avec exactitude, on ne saurait toujours pas dans quel univers on vit, et le débat d'idées serait sans fin ?

[invited4e32ec4]

Bonjour,

Apres avoir lu un peu sur le site et le forum, je me suis inscris car le sujet de l'univers (et des trous noirs) m’intéresse beaucoup, même si je ne suis pas du tout de formation scientifique, et que je suis très ignorant sur le sujet.
J'ai découvert les videos de vulgarisation de Jean Pierre Luminet qui m'ont vraiment passionnées.

J'ai par contre une question vis a vis de la remarque de Lansberg...ce que j'ai du mal à comprendre avec les univers finis, c'est que je comprends qu'à l'interieur de l'univers, on puisse avoir l'impression d'infini comme dans les univers dodécaédrique de Poincaré et que l'univers soit fini en lui meme...mais ce que je ne comprend pas c'est qu'a partir du moment ou il y a un contenu et un contenant, si cet univers est fini, dans quoi est il contenu? je comprend l'impossibilité de zoomer en arriere pour sortir de l'univers car par le jeu des facettes on se retrouve ailleurs dans le meme univers, mais comme il y a une masse , des objets contenu dans cet univers, pour moi cet univers est quand meme contenu dans quelque chose non?ce n'est pas parce qu'on ne peut pas en sortir que cet univers ne peut pas etre contenu dans une boite par exemple?
apres c'est peut etre la la limite de ma compréhension et de mon impossibilité a ne pas me representer cet univers comme une forme geometrique donc contenu dans quelque chose...

Merci pour vos informations et vos eclaircissements

[Deedee81]

Ca veut dire qu'après un inventaire complet de tout l'univers observable, même si l'on pouvait déterminer sa courbure avec exactitude, on ne saurait toujours pas dans quel univers on vit, et le débat d'idées serait sans fin ?

Oui.... du moins pour le moment.

Même si je doute qu'on puisse avoir réponse à tout, on en a déjà parlé dans d'autres fils, soyons confiant (*). Au moins sur ces questions de cosmologie on finira bien par avancer. Et si on arrivait à pondre une théorie de gravité quantique expliquant tout ce qui est connu, entièrement validée et qui apporterait des questions sur "l'au-delà de l'observable" même si on ne sait pas vérifier, ce serait déjà extrêmement satisfaisant.

(*) Et apportons notre petite contribution C'est ce que j'essaie faire (surtout le soir, quand je me plonge dans les articles, les calculs, etc...) même si j'ai autant de chance de faire un réel progrès que de gagner dix fois de suite au loto (surtout que je ne joue pas ). Pour le moment je suis plongé dans les approches axiomatiques, les algèbres de von Neumann, etc... Compliqué (très, en tout cas pour moi) mais hyper passionnant.