Fin de l'univers

[Gilgamesh]

Ceci dit je trouve quand a moi le terme age de l'univers tout a fait correct et bien forme des lors qu'on a bien defini "univers" comme designant l'Univers observable avec une majuscule du coup, et un epithete qui restreint bien ce dont on parle a l'objet de la cosmologie. Je repete que dans ce cadre scientifique, on ne parle jamais d'autre chose que de cet univers la. Or cet objet la a un debut, exactement comme la Terre a un debut, sans que ca implique que le temps commence a sa naissance, ni qu'il n'existait rien avant.
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[rik 2]

Bien embêtant, car ce vocable induit des notions métaphysiques, à moins que ce ne soit l'inverse; "âge de l'univers" induit un début et une fin de celui-ci, une naissance et une mort.

[rik 2]

sans que ca implique que le temps commence a sa naissance, ni qu'il n'existait rien avant.

Ben si! puisque l'univers c'est d'abord l'espace et le temps, le temps a commencé quand l'univers est apparu.

[Schrodies-cat]

Salut,(...)
Ceci dit, il y a bien une autre expression "temps cosmologique". Mais comme signalé (*) on voit rarement des phrases comme "le temps cosmologique actuels de l'univers est de 13.8 M d'années".
(...)

Tout simplement parce que cela ne veut rien dire !
L'année est une unité de temps, mais que mesure-t-elle ?: Des durées, c'est à dire des intervalles de temps entre deux évènements. Un age désigne une durée par rapport à un évènement particulier, aujourd'hui ou par exemple ici et maintenant, ou le "début de l'univers".
Dans un cadre relativiste, cela doit se faire entre deux points de l'espace-temps, dans un référentiel particulier.
Ce qui a un sens relatif au référentiel.
Peut-on définir un temps cosmologique "absolu" ?
Paradoxalement oui, du moins avec une certaine précision.
Considérons une région limitée de l'espace-temps, disons notre amas de galaxies; d'une manière générale, les particules de matière présentes dans cette région ont une vitesse relative assez faible, et donc le temps s'écoule pour elles de façon presque synchrone. (La répartition de la matière en lieu et vitesse n'est pas invariante par les transformations de Lorentz".
Je m'exprime plutôt dans le langage de la relativité restreinte, je laisse la relativité générale a ceux qui maitrisent un peu cette théorie.
Et en conséquence, on peut définir l'age cosmologique d'une région limitée de l'espace-temps par rapport au "début de l'univers".
Quand on dit que l'univers a 13,8 milliards d'années, cela désigne l'age d'ici est maintenant.
Nous voyons les galaxies lointaines telles qu'elles "étaient" à un age cosmologique moins élevé.
(j'ai quelques difficultés avec la concordance des temps en relativité)

[Deedee81]

Ben si! puisque l'univers c'est d'abord l'espace et le temps, le temps a commencé quand l'univers est apparu.

Si on parle de l'univers actuellement observable, la phrase "le temps a commencé quand l'univers est apparu" est une affirmation purement gratuite.
Tu n'en sais rien, moi non plus (et personne ne le sait).

Quand je dis, nous somme au temps T=30 j du projet informatique xyz. Est-ce que crois vraiment que le temps est apparu il y a 30 jours ? Non, évidemment.
Alors pourquoi dit tu cela de l'univers observable (qui n'est pas tout l'univers, tant spatial que pour le passé et le futur) ?

En plus, tu dis " puisque l'univers c'est d'abord l'espace et le temps". Or Gilga t'a indiqué le sens du mot "univers" utilisé dans la plupart des articles lorsqu'on ne précise pas.
Et toi, tu t'empresses de lâcher quelque chose de totalement contradictoire.

Ou tu fais une incroyable soupe (*) de tous ces concepts dans ta tête et dans ce cas il serait largement le temps que tu fasses le point avec une bonne littérature (et pas sur un forum, ça a tendance à augmenter la confusion à cause des discussions décousues et avec plusieurs interlocuteur).
Ou bien tu te moques ouvertement de nous.

EDIT note que c'est bien compréhensible

[Gilgamesh]

Ben si! puisque l'univers c'est d'abord l'espace et le temps, le temps a commencé quand l'univers est apparu.

De la même façon que la Terre ce sont d'abord des atomes d'oxygène, de silicium et de fer. Ça n'implique pas qu'ils sont nés avec la Terre.

Il existe une solution d'espace temps finie sans bord (Hawking-Turok Instanton theory). Dans ce cas là, on postule effectivement qu'il n'y a pas d'ailleurs et pas d'avant. Mais ce scénario n'est qu'un parmi d'autre et la plupart des scénarios qui prolongent le modèle standard de cosmologie (cad qui vont au delà de la relativité générale et du modèle standard des particules) sont des scénario de pré big bang qui se déroulent dans un espace-temps englobant notre Univers, un "multivers".

[Deedee81]

un "multivers".

Attention rik. Ce terme est encore plus polysémique. Doit y avoir autant de définition de ce mot que de physiciens

Si j'attire l'attention là dessus, c'est qu'en lisant l'explication de Gilga je pensais justement au scénario que je préfère. La solution tirée de la gravité quantique à boucles où le pre-big-bang est un état ou la structure de l'espace-temps est chaotique, avec une transition analogue que transitions de phase de type 2 (comme le ferromagnétisme, ici le paramètre d'ordre n'est pas le champ magnétique mais le temps global/cosmologique).
Or dans ce scénario je n'utilise pas ce terme de "multivers" car ce n'est jamais pour moi qu'une des étapes de l'univers (vu comme un tout) avant l'univers que nous voyons/connaissons.

Je crois pouvoir dire sans me tromper que nous sommes là dans le domaine où il y a le plus de flou dans la terminologie. Plus que dans tout autre domaine scientifique.

[rik 2]

Si on parle de l'univers actuellement observable, la phrase "le temps a commencé quand l'univers est apparu" est une affirmation purement gratuite.

L'univers observable est bien entendu compris dans l'univers total, or l'univers c'est l'espace, le temps, toutes les choses existantes dont les êtres vivants, auxquelles il faut rajouter les relations et les interactions entre ces choses. Je te laisse conclure.

[Nicophil]

Bonjour,

univers observable = cosmos
La cosmologie est l'étude du cosmos. Le cosmos n'est pas l'espace-temps. Le cosmos serait né avec le Big Bang, ils ont le même âge.

[MisterH]

Bonjour. Si je comprend bien, il y a rien a cirer du début ou d'une fin de l'univers. C'est l'oeuf ou la poule pour faire une illustration très primaire.

Ma question concerne surtout l'âge potentiel de l'univers dit observable. Si l'expansion de ce même univers se fait de plus en plus rapidement entre les amas et dépasse largement en apparence la vitesse c , ce peut-il qu'il soit beaucoup plus grand et vieux ( si je part du big bang comme référence de départ ). Un peu comme pour un observateur qui regarde un objet tomber dans l'horizon d'un trou noir et pour cet observateur semble figer , mais pour quelqu'un de l'intérieur (bonne chance) tombe à la vitesse c. Ou parce que nous somme dans cet univers comme passager il est bien de + ou - 13 milliards d'année?

Merci!

[Gilgamesh]

Bonjour. Si je comprend bien, il y a rien a cirer du début ou d'une fin de l'univers. C'est l'oeuf ou la poule pour faire une illustration très primaire.

Si, un des résultats majeure de la cosmologie moderne est justement d'avoir donné un âge fini à l'Univers observable. Et on dispose autrement d'éléments qui se raffermissent constamment pour poser des hypothèses crédibles concernant son futur.

Ma question concerne surtout l'âge potentiel de l'univers dit observable. Si l'expansion de ce même univers se fait de plus en plus rapidement entre les amas et dépasse largement en apparence la vitesse c , ce peut-il qu'il soit beaucoup plus grand et vieux ( si je part du big bang comme référence de départ ). Un peu comme pour un observateur qui regarde un objet tomber dans l'horizon d'un trou noir et pour cet observateur semble figer , mais pour quelqu'un de l'intérieur (bonne chance) tombe à la vitesse c. Ou parce que nous somme dans cet univers comme passager il est bien de + ou - 13 milliards d'année?

Merci!

Non, les distances croissent exponentiellement, mais le taux d'expansion ne fait que diminuer (pour se stabiliser à une valeur constante). Etant plus élevé dans le passé, ça implique que la taille de ,'importe quel volume dans l'Univers observable tend vers zéro au bout d'une durée finie quand on remonte vers le passé.

[Schrodies-cat]

Attention rik. Ce terme [multivers] est encore plus polysémique. Doit y avoir autant de définition de ce mot que de physiciens

S'il n'y avait que les physiciens ...

[Deedee81]

S'il n'y avait que les physiciens ...

Faut pas sortir. Tu as raison. Dans ce domaine fort spéculatif, que l'idée soit théoriquement bien étayée ou pas, il n'y a pas que les physiciens qui ont des idées parfois, disons, "exotiques"

[redrum13]

je pensais à des discussions stériles sur le rien , le vide, voire le néant ...
En même temps, il ne s'agit pas de mathématiques mais de cosmologie, donc on parle d'une réalité matérielle.
Que peut signifier rien dans la réalité ?
Quand je dis "il n'y a rien dans ce tiroir" il contient néanmoins de l'air, et forcément un peu de poussière etc .
On peut dire "rien de ceci" , le tiroir ne contient aucun objet d'une certaine taille , mais pas "rien dans l'absolu".

Pour le "tout", je pense au paradoxe de Russel .
En fait, je me suis donné pour règle de considérer "toute" affirmation comportant le mot "tout" utilisé comme substantif et non comme adverbe comme douteuse .
Essayez, ça marche !

Retirez toute matière, et toute énergie, on obtient le vide quantique. Même dans ce "vide", il subsiste une activité (effet Casimir).

Pour arriver à rien, il faut encore enlever les règles, et le support (ou l'enveloppe).

Donc si je retire toute matière, toute énergie, toute règle, et tout le tissus espace-temps, vous conviendrez qu'au bout du compte, il ne reste RIEN?

Et moi je dis la chose suivante: comment de rien, peut émerger quelque chose?

Comment de rien, peut émerger un tissu espace-temps avec des règles et une géométrie? une particule? un quark? un photon? un électron?

C'est une pure question de logique.

[Deedee81]

Salut,

Moi j'ai une autre question :

Et moi je dis la chose suivante: comment de rien, peut émerger quelque chose?

Pourquoi devrait-il émerger quelque chose de rien ?

D'autant que dans ton "rien", il n'y a pas de temps, donc pas d'avant, donc pas de naissance ou d'émergence.

La seule vraie question est : "pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?" Et ça, c'est une question sans réponse et j'irai même plus loin : sans même aucune réponse valable possible.
Car quelle que soit la cause, l'explication, la logique (voir l'être suprême) responsable de cette existence, on peut toujours reposer la question :
"pourquoi y a-t-il quelque chose et cette cause à l'origine de ce quelque chose plutôt que rien ?"

C'est frustrant, mais ça, c'est une question à laquelle on ne saura jamais répondre.

[Gilgamesh]

Retirez toute matière, et toute énergie, on obtient le vide quantique. Même dans ce "vide", il subsiste une activité (effet Casimir).

Pour arriver à rien, il faut encore enlever les règles, et le support (ou l'enveloppe).

Donc si je retire toute matière, toute énergie, toute règle, et tout le tissus espace-temps, vous conviendrez qu'au bout du compte, il ne reste RIEN?

Et moi je dis la chose suivante: comment de rien, peut émerger quelque chose?

Comment de rien, peut émerger un tissu espace-temps avec des règles et une géométrie? une particule? un quark? un photon? un électron?

C'est une pure question de logique.

C'est une pure question de logique en effet, et il faut donc éviter les paralogismes. Et c'est typiquement un paralogisme qui est caché sous la question "comment de rien, peut émerger quelque chose?". Car le "rien" dont il est question a été conceptualisé par l'esprit comme ne pouvant rien engendrer. On ne fait que retrouver dans la réponse l'impossibilité qu'on y a mise au départ. C'est une question vide, auto-référentielle, et faussement profonde. Le néant est une notion métaphysique, une pure forgerie de l'esprit et pas un concept utile à la Physique. La Physique décrit le réel et ses causes. Le néant ne fait pas partie des concepts utilisable par le physicien, ni pour désigner une partie du réel, ni à titre de cause.

Vu qu'il a y a quelque chose, par définition ce n'est pas sorti de rien. Et c'est tout ce qu'on peut en dire.

[rik 2]

N'empêche que quand on veut élucider la question du début (et de la fin) de l'univers, on manie des notions métaphysiques où la physique nous est de peu d'aide, encore que...

[invite06459106]

Teins, ça me rappelle une phrase de M.Audiard.

[Deedee81]

N'empêche que quand on veut élucider la question du début (et de la fin) de l'univers, on manie des notions métaphysiques où la physique nous est de peu d'aide, encore que...

Ca dépend. on peut raisonner en utilisant l'arsenal théorique de la physique.
Ou faire de la métaphysique.

Les deux sont possibles. Le premier peut être discuté ici. Pas le deuxième.

[rik 2]

Je veux dire que quand on touche à ce domaine la physique et la métaphysique doivent s'épauler l'un l'autre. Il a été question de création de l'univers avec le big-bang, puis les physiciens ont dégagé en touche en parlant de singularité avec éventuellement un univers en dilatation et contraction perpétuelle, ce qui est malgré tout une approche métaphysique. Voilà! Dans ce domaine on n'y échappe pas de toute façon.

[Deedee81]

ce qui est malgré tout une approche métaphysique.

Ben non. Une singularité ou une expansion éternelle, c'est juste un comportement physique ou un comportement mathématique (singularité dans les équations / solutions).

Rien de métaphysique là dedans.

Ceci dit, je ne nie pas que certains ajoutent une bonne cuillère de métaphysique à leur soupe. Mais le père de l'approche par singularité est l'abbé Lemaître. Et lui rejetait toute approche métaphysique, justement pour éviter toute confusion entre son métier de physicien et celui de religieux.

Voilà! Dans ce domaine on n'y échappe pas de toute façon.

Non, on peut l'éviter. Et on DOIT l'éviter (enfin, du moins sur Futura).

[ansset]

Je veux dire que quand on touche à ce domaine la physique et la métaphysique doivent s'épauler l'un l'autre. Il a été question de création de l'univers avec le big-bang, puis les physiciens ont dégagé en touche en parlant de singularité avec éventuellement un univers en dilatation et contraction perpétuelle, ce qui est malgré tout une approche métaphysique. Voilà! Dans ce domaine on n'y échappe pas de toute façon.

En quoi ont ils dégagé en touche.?
Quand à la métaphysique , elle est elle aussi polysémique dans le langage courant.
http://www.larousse.fr/dictionnaires...physique/50896

ici, j'ai l'impression qu'à défaut de comprendre la physique actuelle, tu préfères philosopher à ta guise.

[redrum13]

Salut,

Moi j'ai une autre question :



Pourquoi devrait-il émerger quelque chose de rien ? => Pourquoi devrait-il y avoir toujours eu quelque chose?

D'autant que dans ton "rien", il n'y a pas de temps, donc pas d'avant, donc pas de naissance ou d'émergence. => Un vrai rien en somme. Sinon c'est trop facile: Ha oui mais attention, dans mon rien ya quand même du temps des électrons, de l'antimatière, et qques photons! Nana nan, pas tricher...

La seule vraie question est : "pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?" Et ça, c'est une question sans réponse et j'irai même plus loin : sans même aucune réponse valable possible.
Car quelle que soit la cause, l'explication, la logique (voir l'être suprême) responsable de cette existence, on peut toujours reposer la question :
"pourquoi y a-t-il quelque chose et cette cause à l'origine de ce quelque chose plutôt que rien ?"
=> Il y a quelque chose parce que autre chose l'a engendré, et ainsi de suite...
L'autre alternative pour sortir de la boucle infinie est : il y a quelque chose qui est sorti de rien. Et on tombe sur ma question... Mais c'est pas un concours de la question la plus balaise hein ^^


C'est frustrant, mais ça, c'est une question à laquelle on ne saura jamais répondre.

Je réitère mon processus: je prends notre univers, et j'essaye de le vider au fur et à mesure.
Bon.
J'enlève toute matière: il reste de l'énergie.
J'enlève toute énergie: il reste le tissu espace-temps qui fluctue au niveau quantique.
J'enlève le tissu espace-temps: je n'ai plus de temps et plus de système causal donc. Par conséquence on ne peut enlever ce tissu, et il a toujours été présent. Et ça, ça me pose un énorme problème de conception...

[Bluedeep]

ici, j'ai l'impression qu'à défaut de comprendre la physique actuelle, tu préfères philosopher à ta guise.

A propos de polysémie, j'ignorais que le verbe "philosopher" était aussi synonyme de "balancer des banalités de comptoir".

[ansset]

J'enlève toute matière: il reste de l'énergie.
J'enlève toute énergie: il reste le tissu espace-temps qui fluctue au niveau quantique.
...

pourquoi resterait il "le tissu espace-temps qui fluctue au niveau quantique" si on enlève toute matière et énergie.?
question ouverte, car je ne comprend pas la démo .

[redrum13]

C'est une pure question de logique en effet, et il faut donc éviter les paralogismes. Et c'est typiquement un paralogisme qui est caché sous la question "comment de rien, peut émerger quelque chose?". Car le "rien" dont il est question a été conceptualisé par l'esprit comme ne pouvant rien engendrer. On ne fait que retrouver dans la réponse l'impossibilité qu'on y a mise au départ. C'est une question vide, auto-référentielle, et faussement profonde. Le néant est une notion métaphysique, une pure forgerie de l'esprit et pas un concept utile à la Physique. La Physique décrit le réel et ses causes. Le néant ne fait pas partie des concepts utilisable par le physicien, ni pour désigner une partie du réel, ni à titre de cause.

Vu qu'il a y a quelque chose, par définition ce n'est pas sorti de rien. Et c'est tout ce qu'on peut en dire.

Ceci revient à affirmer qu'il y a toujours eu un pré-univers qui engendre un univers etc...

Autant on peut concevoir un univers vide de toute matière et toute énergie, autant je ne vois pas comment retirer le facteur temps. Plus de temps = plus de causalité. Mais alors, quel peut-être le point commun entre notre univers et un univers pré-big-bang? Si ce n'est justement le tissu espace-temps, qui se comprime, se dilate, libère de l'énergie et de la matière? Et donc, d'où peut bien provenir le tissu ET?

[illusionoflogic]

Jour, je vais essayer de répondre sans métaphysique : la maxime "l'univers à horreur du vide" ou bien "pourquoi quelque chose plutôt que rien" sont à inverser !
ça devrait être "le vide fait l'univers" (je vais pas mettre "aime", parce que connotation "personnifiée"), et "pourquoi y aurait-il plutôt rien que quelque chose" ?
Si on néglige, le fait que l'énergie qui fluctue est l'espace-temps lui même, on peut toujours prendre la convention que par indépendance de fond, l'énergie est statistiquement et globalement nulle en moyenne (sinon on pourrait créer littéralement de l'énergie, ou au moins l'univers lui même, d'ailleurs une actu récente parle d'un mécanisme d'autoaccélération de l'énergie sombre qui dépend de la "constante de Hubble" (pas très constante d'ailleurs ce qui ne m'étonne pas vraiment)) ... si on pouvait faire un bilan généralisé, du moins ... et comme tout se transforme (différemment du sens courant qui implique le temps, puisque le temps lui même se transforme ... mais c'est une autre histoire )

[Deedee81]

Ceci revient à affirmer qu'il y a toujours eu un pré-univers qui engendre un univers etc...
Autant on peut concevoir un univers vide de toute matière et toute énergie, autant je ne vois pas comment retirer le facteur temps. Plus de temps = plus de causalité. Mais alors, quel peut-être le point commun entre notre univers et un univers pré-big-bang? Si ce n'est justement le tissu espace-temps, qui se comprime, se dilate, libère de l'énergie et de la matière? Et donc, d'où peut bien provenir le tissu ET?

C'est pour ça que j'aime beaucoup un des modèles issus de la gravité quantique à boucles. On a d'un coté un univers chaotiques au niveau microscopique (la structure de l'espace-temps est chaotique) sans temps global macroscopique bien défini.
Et de l'autre notre univers avec son temps cosmologique. Le lien entre les deux étant une transition de phase du second ordre, comme pour le ferromagnétisme, avec apparition d'un temps global qui sert de paramètre d'ordre (comme l'aimantation dans le ferromagnétisme).

Plus de problème

Mais ça reste totalement spéculatif, évidemment.

Jour, je vais essayer de répondre sans métaphysique : la maxime "l'univers à horreur du vide" ou bien "pourquoi quelque chose plutôt que rien" sont à inverser !
ça devrait être "le vide fait l'univers" (je vais pas mettre "aime", parce que connotation "personnifiée"), et "pourquoi y aurait-il plutôt rien que quelque chose" ?
Si on néglige, le fait que l'énergie qui fluctue est l'espace-temps lui même, on peut toujours prendre la convention que par indépendance de fond, l'énergie est statistiquement et globalement nulle en moyenne (sinon on pourrait créer littéralement de l'énergie, ou au moins l'univers lui même, d'ailleurs une actu récente parle d'un mécanisme d'autoaccélération de l'énergie sombre qui dépend de la "constante de Hubble" (pas très constante d'ailleurs ce qui ne m'étonne pas vraiment)) ... si on pouvait faire un bilan généralisé, du moins ... et comme tout se transforme (différemment du sens courant qui implique le temps, puisque le temps lui même se transforme ... mais c'est une autre histoire )

L'énergie totale de l'univers n'est pas conservée en relativité générale. Il y a plusieurs raisons mais la principale est qu'il n'y a pas d'invariance par translation dans le temps (avec l'expansion, l'univers n'est pas le même à deux époques différentes).
Et donc ce problème de création avec apparition de l'énergie est un faux problème.

Attention, j'ai bien dit l'énergie totale. Localement, l'énergie est toujours conservée, même en relativité générale (cela se traduit mathématiquement par le fait que le tenseur énergie-impulsion est de divergence nulle).

[Gilgamesh]

Ceci revient à affirmer qu'il y a toujours eu un pré-univers qui engendre un univers etc...

Autant on peut concevoir un univers vide de toute matière et toute énergie, autant je ne vois pas comment retirer le facteur temps. Plus de temps = plus de causalité. Mais alors, quel peut-être le point commun entre notre univers et un univers pré-big-bang? Si ce n'est justement le tissu espace-temps, qui se comprime, se dilate, libère de l'énergie et de la matière? Et donc, d'où peut bien provenir le tissu ET?

Il est indispensable pour commencer de bien distinguer trois notions, qui sont aisément confondu. Qu'est ce que le néant pour l'esprit du primate que nous sommes, dominé par le sens visuel ? Le néant c'est un grand espace vide. Cette courte phrase renferme en fait trois concepts bien distincts :

1) Le néant qui représente l'absence d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoique ce soit d'intelligible. Le néant est une notion métaphysique, et non physique, c'est çà dire qu'il réside dans sa simple définition : ce n'est rien. On ne doit en droit le faire correspondre avec rien d'existant, par définition.

Note : le nombre zéro en mathématique n'est pas rien. Etant un nombre, il est pourvu de nombreuses propriétés. Ayant des propriétés... ce n'est pas rien, on ne peut donc même pas réduire le néant à zéro.


2) Le vide, qui n'est pas rien. Le vide se défini comme l'état d'énergie minimal des champs. Il n'est donc pas absolu dans le sens de "pas absolument vide", même fondamentalement. Une particule est ou n'est pas. Alors qu'un champs existe même à l'état d'énergie nulle et élucider ses lois occupent les jours et les nuits des théoriciens. Le vide héberge "en potentiel" absolument tout le bestiaire des particules. Il suffit d'agiter le tapis, de lui injecter de l'énergie, pour provoquer une profusion des particules, comme une pluie tombant du pommier que l'on secoue. La notion de vide devient relative : il y a "quelque chose" formant ce vide manifestement, muni de lois précises et non triviales. Formé de champs couplés qui se répartissent l'énergie de manière très inégales. Le nombre et le couplage possibles des champs sont absolument inépuisables.

3) L'espace, plus exactement l'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la Relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriété qui n'ont rien de naïves :
- l'espace fait bloc avec le temps, au sens que toute mesure des distances entre deux événement doit faire intervenir la coordonnées temporelle pour être invariante d'un référentiel à un autre;
- en présence d'énergie-impulsion il adopte une courbure ;
- envisagé dans son ensemble il ne possède pas de solution statique stable : il ne peut être qu'en expansion ou en contraction ;
- il possède possiblement une topologie complexe (espace non simplement connexes) ;
- il est possible d'envisager un nombre plus grand que 3+1 dimension (dimensions compactifiées requise par la théorie des cordes...) ;

L'espace n'a donc rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide.

Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables.

En particulier, un espace temps qui renferme un vide quantique, ce n'est donc doublement pas rien. Si ce vide a une énergie non nulle, on a un espace de de Sitter qui n'est pas un objet spécialement simple à se représenter. C'est un modèle vénérable, un des première à avoir été formalisée (en 1919) après qu'Einstein ait publié son article fondateur de Relativité générale. Mais ce qui était destiné à n'être qu'un objet purement académique (un toy model), du fait qu'il représentait un univers vide de matière est devenu un paradigme puissant pour se représenter l'univers d'avant le Big Bang.

J'avais traduit un bout d'article là dessus :

Espace de De Sitter et inflation (trad. article de Linde)


Comme indiqué dans l'article, l'espace temps vide de de Sitter sert de modèle pour les espaces inflationnaires (donc le Multivers en tout hypothèse, mais aussi notre univers lorsqu'il sera tellement dilué que la densité d'énergie du vide restera seule en lice).

Dans l'hypothèse inflationnaire, on se représente le multivers comme un espace remplit d'un vide de haute énergie.

La différence entre un vide de densité d'énergie non nulle et un espace remplit de matière de même densité d'énergie concerne la pression.

Si je prends 1 m3 d'espace et que j'y mets 10 protons j'ai une densité d'énergie ρ=10 GeV/m3 (l'énergie de masse d'un proton est mc²~1 GeV). Si ces protons sont immobiles, la pression est nulle, s'ils ne le sont pas, un flux d'impulsion traverse les parois de la boite, ce qui représente une pression positive. La contribution de la matière à la pression du milieu est donc positive ou nulle. Même chose si j'ai du rayonnement cad des photons de masse nulle mais d'impulsion p=hν/c.

Si je remplis le même espace d'un vide de même densité d'énergie ρ=10 GeV/m3, la pression prend la même valeur que la densité d'énergie (à un facteur c près) mais le signe de cette pression est négatif. P ~ -ρ. Pour comprendre ce qu'est une pression négative on peut par exemple considérer un élastique tendu : les forces internes à la matière vont du bord vers le centre, ça tire.

Si on injecte cette quantité dans les équations de la Relativité générale, on a un fluide de densité d'énergie ρ et de pression -ρ et ça gravite négativement. Paradoxalement, par rapport à l'image de l'élastique qui tire sur les parois, ça provoque non pas une régression de l'espace, mais son expansion spontanée. Et c'est même comme ça qu'on explique le "Bang" du Big Bang, cad l'origine initiale de l'expansion.

Car si ρ est très élevée, l'expansion l'est aussi. Or la Théorie quantique des champs (TQC) prédit de façon robuste que le vide devrait avoir une densité d'énergie de l'ordre de la densité de Planck : un masse de Planck par volume de Planck soit ~ 10⁹⁶ kg/m³, l'équivalent de la masse de l'univers visible concentrée dans le volume d'un noyau de carbone. Dans la réalité qui nous entoure, ce n'est pas le cas. Mais imaginons pour voir un vide qui aurait la densité prédite. Cette densité d'énergie engendre comme on s'en doute un taux d'expansion extraordinairement élevé. Un volume équivalent à celui d'un noyau de carbone deviendrait gros comme l'univers visible en bien moins qu'une nanoseconde. Et chaque volume élémentaire de ce gros volume engendrerait un volume a nouveau grand comme notre univers à la nanoseconde suivante et ainsi de suite... Ce mode d'expansion n'est pas ralentie comme l'expansion classique, car chaque nouveau mètre cube de vide contribue identiquement à l'expansion et le facteur d'échelle ("la taille de l'univers" ) croit exponentiellement.

Bon, mais de fait, le taux d'expansion de notre univers se situe des ordres de grandeurs en dessous de ce taux inflationnaire. Aucune structure de l'univers n'aurait pu s'assembler sans cela. Il faut donc concevoir un genre de changement d'état du vide qui constituerait en fait le début de l'univers, ce que les anglo-saxons appellent "the graceful exit", la fin de l'inflation, sans laquelle nous n'existerions pas. En fait, le "Bang" c'est le moment où ça ne fait plus "Bang". A ce moment là, l'énergie du vide est injectée dans les champs de matières, ce qu'on appelle le "réchauffement" (reheating). L'univers se remplit alors d'un plasma extraordinairement dense et chaud en expansion encore très rapide, mais désormais ralentie car la pression de l'univers n'est plus négative mais positive. Le vide conserve une densité résiduelle ~0,7 GeV/m3. Au début ça ne compte pour rien, mais comme la tortue de la Fable, il lui suffit d'attendre que la matière se dilue suffisamment pour reprendre à nouveau le dessus. C'est le cas depuis en gros la moitié de l'histoire de l'univers. Nous somme à nouveau dans l'ère du vide cad dans un univers où l'énergie du vide (ce qu'on appelle la constante cosmologique) représente l'essentiel de l'énergie totale, environ 70% aujourd'hui.


Et avant ? On part de l'idée que le vide va générer de l'espace à un taux qui dépend de son niveau d'énergie. On suppose également que ce niveau d'énergie des vides remplissant ces nouveaux espace puisse varier de place en place. On peut appeler tout volume d'espace remplis d'un vide homogène un univers. Et l'ensemble des univers remplis de vides à différents niveaux d'énergie, le Multivers.

Il faut au départ un volume arbitrairement petit de vide, de densité non strictement nulle. Ce vide va produire des mètres cube de vide du même niveau d'énergie que lui, plus ou moins, et à nouveau les mètres cube les plus énergétiques seront les plus productifs dans le lot, jusqu'à l'atteinte d'un maximum donné par les lois de la Physique. C'est un genre de sélection darwinienne : le vide le plus productif s'impose, non pas qu'il empêche les autres d'exister évidemment, mais que si on prend 1 m3 de vide quelconque dans l'immensité du Multivers, il a toute les chances d'être proche de la densité limite. Donc en inflation violente. Et on peut démontrer que les fluctuations du vide sont d'autant plus fortes que le taux d'expansion est important. Les vides énergétiques sont donc également les plus fluctuant.

La question de l'origine ne s'en trouve pas résolue stricto-sensu, mais se ramène à un requis minimal : on n'a besoin à l'origine que d'un volume planckien de vide quantique pour générer, par sélection successive des vides, un grand Multivers qui produit du vide fluctuant à tour de bras. Et là dedans, finit forcément par advenir une fluctuation qui porte l'état de vide à un niveau quasi nul, générant notre Big Bang chaud.

[redrum13]

Merci Gilgamesh, j'ai lu votre réponse avec beaucoup d'intérêt.

Quid de l'espace-temps dans ce multivers? Et dans ses bébés univers?

Est-ce le même que le nôtre?

Serait-ce* ?