Expansion et expansion de l'univers sur lui-même

[invite860320b4]

Oui, j'étais bien resté à l'intérieur de la boule pour laquelle je reste septique sur le fait qu'il y ai un décalage vers le bleu. J'ai essayé de donner une explication intuitive à partir de l'effet d'Einstein. Je continu "avec les mains". La boule a un rayon R et une densité uniforme d. Je me place à la distance r avec 0<r<R. Est-on d'accord que toute la matière contenue entre r et R est sans influence gravitationnelle ? Si oui, il ne reste à considérer que la boule de rayon r. Autre argument: si je fais un trou au centre de la boule, dans ce trou je vais être en apesanteur, sans effet gravitationnel. Au final, a-t-on la validation expérimentale de ce décalage vers le bleu jusqu'au centre ?
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[mach3]

A l’extérieur d'un corps de masse M, ro distance de l'observateur, re distance d'émission, on a un décalage doppler de z+1=racine[(1-2GM/ro)/(1-2GM/re)], à l’intérieur d'un corps de densité uniforme d, on ne considère que la masse intérieure, avec M=4piR^3d/3 et donc z+1=racine[(1-8.pi.G.d.r0²/3)/(1-8.pi.G.d.re²/3)]. On se place au centre: ro=0, donc z+1=1/racine[1-8.pi.G.d.re²/3)]. Est-ce un faux raisonnement ?

Il faudrait savoir quelle est la métrique à l'intérieur du corps, car c'est elle qui donnera le décalage d'einstein. A l'extérieur du corps c'est la métrique de Schwarzschild et on montre aisément qu'en champ faible, le décalage dépend du potentiel gravitationnel classique en -1/r (enfin de la différence de potentiel). Je ne sais pas si pour la métrique à l'intérieur du corps, on peut montrer aussi une dépendance au potentiel classique (ici en r²), mais il semblerait que ce soit le cas. En effet, d'après https://en.wikipedia.org/wiki/Gravit...dshift#History , on a en champ faible :

This expression is correct in the full theory of general relativity, to lowest order in the gravitational field, and ignoring the variation of the space-space and space-time components of the metric tensor, which only affect fast moving objects.

"cette expression est correcte dans la théorie complète de la relativité générale, pour des champs faibles et en ignorant les variations des composantes espace-espace et espace-temps du tenseur métrique qui n'affecte que les objets se déplaçant rapidement".

J'en déduis qu'en régime non relativiste (champ faible, vitesse faible), le décalage d'Einstein dépend du potentiel gravitationnel V(r) quelque soit la métrique. En gros, en restant semi-classique, l'énergie potentielle gravitationnelle que le photon gagne/perd(*) augmente/diminue son énergie et donc sa fréquence en toute circonstance.

* : on passe ici sous le tapis toute la difficulté pour définir une énergie potentielle de gravitation pour un corps sans masse en mécanique classique... cependant, même en mécanique Newtonnienne la lumière tombe.

m@ch3

[yves95210]

Oui, j'étais bien resté à l'intérieur de la boule pour laquelle je reste septique sur le fait qu'il y ai un décalage vers le bleu. J'ai essayé de donner une explication intuitive à partir de l'effet d'Einstein. Je continu "avec les mains". La boule a un rayon R et une densité uniforme d. Je me place à la distance r avec 0<r<R. Est-on d'accord que toute la matière contenue entre r et R est sans influence gravitationnelle ? Si oui, il ne reste à considérer que la boule de rayon r.

Encore une fois, tu oublies que cette boule (l'univers observable) n'a qu'un aspect virtuel, et relatif.

Il ne faut pas l'imaginer comme un système fermé sans rien autour : l'univers physique continue au-delà de l'horizon cosmologique; ce qui constitue une limite pour nous (au centre de la boule) n'en constitue pas une pour un observateur situé ailleurs (disons à la périphérie de notre univers observable). Celui-ci subit l'influence gravitationnelle de toute la matière/énergie qui se situe au-delà de notre horizon cosmologique, mas à l'intérieur du sien.
Et, comme je l'ai déjà expliqué, même en considérant un espace-temps plat et en appliquant les formules newtoniennes, le potentiel gravitationnel auquel cet observateur serait soumis de la part de l'ensemble des sources lointaines de son univers observable serait nul, dans l'hypothèse d'un univers parfaitement homogène et isotrope. Exactement comme pour nous.
Donc ça ne sert à rien de faire des maths, à partir d'une formule qui ici ne s'applique pas.
Ce ne sont pas les différences de potentiel gravitationnel entre un point de l'univers observable et son centre qui peuvent expliquer les décalages spectraux observés. Et cette notion même de potentiel gravitationnel n'a certainement pas de sens à l'échelle de l'univers, décrit par la relativité générale, où l'approximation newtonienne est inapplicable.

[invite860320b4]

je suis tout à fait d'accord yves95210. L'application du problème de la boule à l'univers n'est qu'une interprétation. Sur le fond, à mon sens le redshift est une propriété du temps cosmique mais j'aurais aimé clarifier l'interprétation gravitationnelle avant d'aller plus loin. Voici la proposition complète: http://www.scirp.org/journal/PaperIn...?PaperID=60681

[yves95210]

je suis tout à fait d'accord yves95210. L'application du problème de la boule à l'univers n'est qu'une interprétation. Sur le fond, à mon sens le redshift est une propriété du temps cosmique mais j'aurais aimé clarifier l'interprétation gravitationnelle avant d'aller plus loin. Voici la proposition complète: http://www.scirp.org/journal/PaperIn...?PaperID=60681

J'y ai jeté un coup d'oeil. Je peux me tromper (après tout je ne suis pas physicien, contrairement sans-doute aux "peer-reviewers" qui ont autorisé cette publication), mais ça ne m'a pas donné envie "d'aller plus loin".

PS: est-ce que quelqu'un parmi les "vrais" scientifiques présents sur le forum connaît le site "Scientific Research Publishing" et sait si sa politique de "peer-review" est sérieuse ?
Je n'en ai pas l'impression, au vu de l'article cité par dedetmouk, mais aussi des quelques commentaires que j'ai pu trouver à son sujet en faisant une petite recherche sur le web (voir par exemple ici, ou le paragraphe "Controversis de l'article wikipedia)

[invite51d17075]

il me semble étrange que dedetmouk soit "totalement" d'accord avec Yves, alors qu'il reprend ( mais dit autrement ) mes arguments.
( sphère virtuelle entre autre ..... )
est ce du brossage dans le dos ?

[invite860320b4]

Je pense que JMP n'a pas le sérieux d'une revue plus classique qui a des reviewers qui sont des paires du domaine, cela n'empêche pas d'analyser la proposition d'un article. Je l'ai bien précisé, sur le fond il est proposé que le redshift soit une propriété intrinsèque du temps cosmique tc, avec tc=0 au bord et tc=T=13,8 milliards d'années pour l'observateur. Dans ce cas l'univers a donc une dimension "infini" et on retrouve le fait que le champs gravitationnel au sens classique n'intervient pas. La discussion sur l'effet d'Einstein appliqué à une boule est une proposition d'interprétation classique (mais alors avec un univers fini).

[yves95210]

N'ayant plus rien à dire qui puisse faire avancer cette discussion,

[invite860320b4]

ok Mach3, cela me prend un peu de temps. Si je comprend bien, l'expression du potentiel n'est alors pas applicable en champ fort lorsque R= rayon de Schwarzschild ?

[invite860320b4]

Clairement, il faudra revoir les commentaires qui pensent faire le lien entre l'effet d'Einstein et le potentiel gravitationnel.