Cosmologie et temps

[invite46f75b43]

Bonsoir,

J'ai quelques questions touchant à la cosmologie qui me résiste depuis longtemps*:

Tout se résume à une question contre-intuitive*: peut on dire que l'univers est une entité simplement temporelle*?

Je m'explique*: Quand on dit que l'univers est ouvert dans le temps mais fini dans l'espace, n'y a t il pas là une contradiction*? Le fait d'être ouvert dans le temps ne signifie t il pas qu'il est infini depuis le début. On dit bien que la nuit est noire parce que certaines étoiles n'ont pas eu le temps de nous parvenir à cause de l'expansion. Mais l'expansion n'est elle pas aussi un phénomène temporel? On remarque bien qu'à la limite, voir très très loin c'est plus voir très très tôt que voir très très petit.

Aussi, j 'entends souvent que l'année-lumière sert à mesurer l'espace, mais n'est-il pas plus judicieux de dire qu'elle sert à mesurer le temps*? En effet, quand on voit l'univers ne voit-on pas un faux instantané*? Notion temporelle encore.

Je suis désolé si cela paraît confus, j'ai encore du mal à concevoir un espace perdu, qui ne serait qu'un souffle dans le domaine de la cosmologie.

Merci par avance pour vos réponses.
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[Deedee81]

Salut,

Bienvenue sur Futura.

En fait, je ne comprend pas bien ton interrogation.

Tout d'abord, on ignore si l'univers a des dimensions spatiales finies ou infinies.
Ensuite, s'il est fini spatialement mais pas dans le temps (on n'en sait rien), en quoi serait-ce contradictoire ????
Enfin, le début de l'univers décrit par le Modèle Standard de la cosmologie et la relativité générale n'est probablement pas un début tout court. Les théories de gravitation quantique conduisent toutes à un "pré big-bang" (de nature aussi variée que l'imagination des théoriciens ).

Quant à ce qui sert à mesure le temps, c'est les horloges. Tu gères l'heure à laquelle tu dois prendre le train en année-lumière ? Ce n'est pas qu'une boutade. Une clé en physique : la physique est pragmatique.

Si tu peux (suite à mes remarques) préciser tes interrogations, n'hésite pas.

[invite46f75b43]

Bonjour,

Merci pour ta réponse.

Je vais essayer de préciser;

Je me demande simplement si le fait pour un univers d'être éternel dans le temps ne revient pas à dire qu'il est infini spatialement. En effet si l'univers était fini et éternel, a cause de l'expansion, un jour il serait infini. Et le fait d'être infini un jour veut dire, il me semble, être infini toujours.

Dans le cadre de la théorie du big bang simple, il y a un temps 0. Bien que je sache que ce concept est sujet à discussion. Je conclue donc que l'univers était infini au départ et qu'il le sera toujours, encore à cause de l'expansion.

Je ne sais pas si c'est plus clair, j'ai conscience que ce sujet est assez spéculatif.

Cordialement.

[pm42]

En effet si l'univers était fini et éternel, a cause de l'expansion, un jour il serait infini.

Non. Même si on peut considérer que sa taille temps vers l'infini, cela ne veut pas dire que le dit infini est atteint un jour.
C'est même le principe des limites à l'infini.

Et le fait d'être infini un jour veut dire, il me semble, être infini toujours.

Il faudrait valider cela dans un cadre mathématique rigoureux.

Je conclue donc que l'univers était infini au départ et qu'il le sera toujours, encore à cause de l'expansion.

Non, il y a plein de modèles possibles, finis et infinis... Le sujet est régulièrement traité ici, une recherche sur la topologie de l'Univers devrait ramener des discussions intéressantes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mailou75]

(...) si l'univers était fini et éternel, a cause de l'expansion, un jour il serait infini.
(...)Je conclue donc que l'univers était infini au départ et qu'il le sera toujours, encore à cause de l'expansion.

Ce que tu imagines c'est qu'il peut y a voir une quantité de matière finie dans un espace forcément infini puisque la matière, bien que finie, s'étendrait en un temps infini. Ce n'est pas ce qu'on imagine aujourd'hui. On suppose que l'espace est apparu avec la matière. Il ne peut y avoir de vide qu'entre deux points matériels sinon ca n'a pas de sens, l'espace est une notion mathématique, les deux prennent le même sens dans la théorie actuelle.
Sinon, on suppose qu'il est inifni dès sa création parce que sinon il faudrait répondre à la question : pourquoi ne sommes nous pas au bord ? Bref les Marco Polo de l'astronomie sont loin d'avoir fait le "tour" de la question.

sa taille temps vers l'infini

Joli lapsus mais bonne réponse !

[invite46f75b43]

Bonsoir,

Merci pour la clarté de vos réponses.

J'ai maintenant plus de sécurité à penser un univers fini, illimité et ouvert dans le temps.

Par ailleurs, ma préférence va à l'hypersphère, S3. En effet, je me dis que quand nous observons l'univers, nous sommes comme à la surface d'une sphère; nous voyons de plus en plus grand, de plus en plus loin, de plus en plus tôt, puis à partir d'un certain moment nous voyons de plus en plus petit (voir le champ très profond de hubble, où les galaxies sont proches les unes des autres).

L'hypersphère est le meilleur modèle de la forme de l'univers, à mon sens, pour cette unique raison, bien que je connaisse le modèle d'espace sphérique dodécaédrique de Poincaré, proposé par Jean-Pierre Luminet et son équipe.

Une dernière question cependant, prenons l'exemple du dodécaèdre, j'ai cru comprendre que si on traverse une face, on réapparait depuis la face diamétralement opposé. Que se passe t il physiquement lors de cette traversé? Y a t il une dématérialisation et une recomposition corporelle?

Cordialement

[moijdikssékool]

L'hypersphère est le meilleur modèle de la forme de l'univers

Minute papillon! Pour un modèle avec expansion, sans doute. Et pour l'instant, la mesure de la courbure de l'Univers est centrée sur 0, ce qui pose le problème de la platitude
Ce n'est pas parceque tel modèle semble le meilleur qu'il est bon. La forme de l'Univers est pour l'instant indéterminée mais, perso, je ne sais pas ce que nous réservent les prochains relevés

[pm42]

Une dernière question cependant, prenons l'exemple du dodécaèdre, j'ai cru comprendre que si on traverse une face, on réapparait depuis la face diamétralement opposé. Que se passe t il physiquement lors de cette traversé? Y a t il une dématérialisation et une recomposition corporelle?

Je ne suis pas sur que tu aies bien compris (y compris sur la base de tes remarques précédentes)
Il n'y a pas de "face diamètralement opposée" dans ce genre d'Univers. Ca, c'est l'image qu'on donne pour se permettre de se faire une idée.
Mais dans la réalité, tu te déplaces et tout est continu.
Il ne se passe pas plus de choses que lorsque tu te déplaces à la surface d'une sphère par exemple. Tu ne demandes d'ailleurs pas "que se passe t-il lorsqu'on traverse un méridien" ?

[moijdikssékool]

bien que je connaisse le modèle d'espace sphérique dodécaédrique de Poincaré, proposé par Jean-Pierre Luminet et son équipe.

vite fait, comment explique-t-il cette 'forme d'espace'?

PS pour ceux qui pensent que (je cherche à comprendre quourpoi, des fois, il faut se répéter ou quourpoi on est parfois envoyé bouler) je n'ai pas envie de me renseigner sur cette 'forme': Je n'ai pas l'impression que tu fasses le lien entre cette 'forme' et une hypersphère

[Deedee81]

Salut,

vite fait, comment explique-t-il cette 'forme d'espace'?

La raison pour laquelle il serait comme ça tu veux dire ?

Je ne sais pas, il faut aller voir ses écrits.

Perso, je m'étais penché il y a une vingtaine d'années sur un modèle plus simple, de type tore plat. Et j'avais essayé de voir comment, au niveau des équations, justifier cette topologie plutôt qu'une autre.
Je n'ai rien trouvé de probant sauf dans des cas exceptionnels (*). Bien sûr, cela ne veut pas dire qu'il n'y ait pas d'explication ou que son modèle soit faux.

(*) Dans certains cas, on peut relier certaines propriétés locales à la topologie globale. Par exemple, la chiralité est incompatible avec des topologie de type Möbius.
Mais ça reste exceptionnel comme lien.

[Amanuensis]

vite fait, comment explique-t-il cette 'forme d'espace'?

Parmi les géométries compactes et homogènes, c'est une des rares dont la courbure scalaire tombait dans la fourchette des évaluations, proche de 0.

[Amanuensis]

En effet, je me dis que quand nous observons l'univers, nous sommes comme à la surface d'une sphère; nous voyons de plus en plus grand, de plus en plus loin, de plus en plus tôt, puis à partir d'un certain moment nous voyons de plus en plus petit (voir le champ très profond de hubble, où les galaxies sont proches les unes des autres).

Il est correct que ce que nous voyons (en gros le cône de lumière passé) a la topologie de S3 (et certaines symétries de S3) si on fait l'hypothèse d'une expansion avec singularité passée et qu'on ajoute un point pour cette singularité.

Mais cela n'a rien à voir avec la topologie de l'espace-temps, c'est partagé par toutes les géométries si on fait l'hypothèse mentionnée ci-dessus.

L'hypersphère est le meilleur modèle de la forme de l'univers, à mon sens, pour cette unique raison, bien que je connaisse le modèle d'espace sphérique dodécaédrique de Poincaré, proposé par Jean-Pierre Luminet et son équipe.

L'hypersphère comme topologie de l'espace, associée aux évaluations de la courbure moyenne, donne une taille tellement grande que c'est a priori indistinguable de R^3.

Une dernière question cependant, prenons l'exemple du dodécaèdre, j'ai cru comprendre que si on traverse une face, on réapparait depuis la face diamétralement opposé. Que se passe t il physiquement lors de cette traversé? Y a t il une dématérialisation et une recomposition corporelle?

Rien, cette «traversée» n'a rien de physique. On peut la choisir où on veut, elle n'apparaît que pour simplifier la présentation de la topologie, en utilisant une propriété mathématique de la topologie en question.

C'est facile à voir une fois qu'on a compris le relation entre le tore T2 et un carré de R² : on peut dessiner ce carré où on veut sur le tore (cela revient à choisir arbitrairement le point du tore correspondant aux quatre sommets du carré). C'est pareil pour la relation entre un dodécaèdre de R^3 et la variété compacte qu'est le dodécaèdre de Poincaré.

[Deedee81]

Parmi les géométries compactes et homogènes, c'est une des rares dont la courbure scalaire tombait dans la fourchette des évaluations, proche de 0.

Je crois aussi que c'est la moins anisotrope. A confirmer.

[Amanuensis]

Je crois aussi que c'est la moins anisotrope. A confirmer.

Il y a plusieurs «variétés repliées» basées sur le dodécaèdre (elles diffèrent par l'angle de rotation entre faces opposées), elles ont tous la même «anisotropie» ; mais elles n'ont pas la même courbure.

Mais effectivement cette symétrie donne a des axes de rotation congruents avec des grandes classes de congruence (6, 10 et 15), et la distribution de ces axes de rotations «la plus répartie» sur la sphère, après l'isotropie.

(Ce n'est pas le plus grand groupe de pavage de la sphère, puisque Dn pave la sphère, pour tout n ; mais ils ont un axe de rotation très privilégié, unique dans sa classe, et tous les autres sont dans un plan.)

[Je ne sais pas trop comment on pourrait mesurer le degré d'anisotropie, du coup j'indique ce qui j'imagine pouvoir être une voie pour le définir...]

[Deedee81]

Il y a plusieurs «variétés repliées» basées sur le dodécaèdre (elles diffèrent par l'angle de rotation entre faces opposées), elles ont tous la même «anisotropie» ; mais elles n'ont pas la même courbure.
Mais effectivement cette symétrie donne a des axes de rotation congruents avec des grandes classes de congruence (6, 10 et 15), et la distribution de ces axes de rotations «la plus répartie» sur la sphère, après l'isotropie.
(Ce n'est pas le plus grand groupe de pavage de la sphère, puisque Dn pave la sphère, pour tout n ; mais ils ont un axe de rotation très privilégié, unique dans sa classe, et tous les autres sont dans un plan.)

Merci de ces précisions.

[moijdikssékool]

La raison pour laquelle il serait comme ça tu veux dire ?

faudrait que je fasse un effort de com... Je posais la question à grey man pour savoir comment il a compris cette histoire de forme d'Univers. J'ai l'impression qu'il n'a pas compris que c'est aussi une hypersurface, comme une sphère où si l'on va assez loin on revient à son point de départ... on ne passe pas au travers des faces pour aller de l'un à l'autre, on reste dans les faces, comme on reste dans une sphère (dans les interventions des internautes, il y a une confusion régulière entre sphère, la surface, et boule, le volume)

[invite46f75b43]

Bonsoir à tous.

J'ai lu des trucs à droite à gauche sur l'infinité ou la finitude de l'univers*? J'y ai trouvé des arguments en faveur de la finitude de l'univers. Moi qui au départ penchais plus pour l'infini, je dois admettre que je m'autorise aujourd'hui à penser de plus en plus pour un modèle fini. Je m'explique.

Pourquoi n'y aurait-il pas des étoiles, finies par leurs dimensions, et dispersées dans des espaces infinis, étoiles qui seraient invisibles pour nous à cause de leur trop grande distance*? Eh bien, si chacune d'elles est de dimensions finies, elles doivent, en leur totalité, constituer un ensemble fini (en nombre). Autrement, si elles étaient en nombre infini, et quelque petite que fût leur dimension (à condition seulement qu'il y eût dimension), elles pourraient constituer une étoile infinie, et il y aurait alors un corps possédant trois dimensions et néanmoins infini, ce qui implique contradiction*; on appelle, en effet, infini, ce qui est dépourvu de bornes et de limites, donc de dimensions. Ainsi tout nombre de choses est, en acte, fini par là même qu'il est nombre et, par conséquent, aucun nombre fini de corps finis n'implique l'existence d'un espace infini qui en résulterait, comme par génération, d'une multitude d'espaces finis.

Que pensez-vous de ces arguments*?

[mach3]

Connaissez vous le paradoxe d'Olbers?

m@ch3

[invite46f75b43]

Oui je crois.

C'est bien le paradoxe de la nuit noire?

La nuit noire serait due à la finitude dans le temps. Simplement la lumière des étoiles n'ont pas eu le temps de nous parvenir.

Pourquoi?

[Mailou75]

comme une sphère où si l'on va assez loin on revient à son point de départ...

Oui et non... car c'est la forme d'un espace "euclidien 2D", pour celui qui habite la surface, c'est un plan. Pour se deplacer "sur" la sphere il faudrait avoir une vitesse infinie (deplacement de genre espace "pur"). Les trajectoires (genre temps) sont dans la "boule passée", la lumiere y compris. Toutefois, personnellement, je ne m'interdit pas de penser que certaines particules pourraient avoir cette propriété au vu de données issues de la MQ (intrication).

[Deedee81]

Salut,

elles pourraient constituer une étoile infinie

Pourquoi ?

Rappelons que les étoiles se forment par effondrement d'une nébuleuse de gaz et qu'il y a une taille limite, grosso modo une centaine de masse solaire. Au-delà, il y a fragmentation et création d'étoiles plus petites.
Donc, je ne vois pas pourquoi, si l'univers est infini avec une infinité d'étoiles, on devrait trouver des étoiles infinies.
C'est comme sur Terre. On est passé de quelques centaine de millions d'habitant à sept milliards en quelque siècles. Mais c'est pas pour ça qu'on trouve des gens de dix mètres de haut. La taille des choses et le nombre de choses, c'est différent.