la masse de matière ordinaire de l'univers est elle constante ?

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bonjour,

suite à un différent avec yves9510 dans ce fil https://forums.futura-sciences.com/a...elativite.html

un cosmologiste pourrait il donner la réponse à cette question svp ?

merci d'avance
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[pm42]

suite à un différent avec yves9510 dans ce fil https://forums.futura-sciences.com/a...elativite.html

Etait ce vraiment la peine de lancer une autre discussion avec un titre proche juste sur un point de désaccord avec 1 personne ?

Sinon, comme il te l'a dit, tu entends quoi par "Univers" ? Vu qu'on ne sait s'il est fini ou infini, que les définitions qu'on donne de ce qui est observable le font varier dans le temps, que prendre en compte ce qui n'est pas observable, dont on ne sait rien et qui est déconnecté causalement n'a pas grand sens, il faudrait vraiment que tu dises de quoi tu parles.

On peut également préciser que l'évolution de ce que contient l'Univers observable dépend elle même d'hypothèses (big-rip ou pas) mais que pour ce qu'on en sait, l'accélération de l'expansion amènerait à terme à le vider. Voir par ex : https://fr.wikipedia.org/wiki/Futur_...s_en_expansion

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la question porte la masse de matière ordinaire dans le modèle cosmologique standard (LamdaCDM) i.e. le modèle cosmologique qui fait consensus dans la communauté scientifique...

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Etait ce vraiment la peine de lancer une autre discussion avec un titre proche juste sur un point de désaccord avec 1 personne ?

ça tournait au dialogue de sourd, j'ai préféré ouvrir un autre fil car j'étais à bout d'arguments avec mes maigres connaissances

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

J'ai une question piège : qu'entends-tu par "constant" ?

[yves95210]

Salut Deedee,

en fait la discussion s'est poursuivie sur l'autre fil - et je pense que notre ami xxxxxxxx commence à mieux comprendre. Il vaudrait sans-doute mieux fermer ce fil (avec son accord).

[phys4]

un cosmologiste pourrait il donner la réponse à cette question svp ?

Je ne me place pas comme cosmologiste, seulement astronome relativiste éclairé.

La question qui se pose d'abord est qu'il faut définir la masse dans un certain ensemble !
Le plus évident est de prendre l'univers observable. Comme cet univers s'étend jusque la limite d'apparition de la lumière nous pouvons dire que nous voyons l'ensemble du contenu l'instant présent du système solaire.
Un modèle cosmologique différent consistera à découper cet univers observable en tranches, puis de les transposer à une époque différente, et cela nous donne un univers de taille différente mais de même contenu, à part l'évolution subie.

Dans un morceau d’univers, il existe plusieurs types de réactions, la plus courante étant la transformation de matière en énergie rayonnée. Le choc entre étoiles produit des projections de matière diffuse, mais il ne semble pas qu'il s'agisse de matière provenant de l'énergie de gravitation, elle provient de matière préexistante. En conséquence je pense que la masse totale de matière ne peut faire que diminuer.
Une question se pose cependant : doit on considérer les trous noirs comme de la matière ? Car une partie de l'énergie se retrouve au niveau des trous noirs .
J'exclue cette sorte de masse de la question qui précise "matière ordinaire".
Je ne mets donc pas la masse des trous noirs dans le bilan.

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Dans un morceau d’univers, il existe plusieurs types de réactions, la plus courante étant la transformation de matière en énergie rayonnée....

ça me semble logique…

existe t'il un phénomène qui inverse le processus ? (genre Photon -> électron)

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Salut,

J'ai une question piège : qu'entends-tu par "constant" ?

salut Deedee

j'entends "invariant"

j'attends ton tacle

[Deedee81]

j'entends "invariant"

Je ne t'ai pas demandé un synonyme, je voudrais une définition précise
(en plus en physique constant et invariant n'ont pas la même signification, mais peu importe, tu commets une erreur monumentale qui resterait aussi énorme avec invariant. Ma question a pour but de te le faire comprendre par toi-même, ce qui est toujours plus utile qu'une "leçon" qui rentre par une oreille et sort par l'autre.
Mais si tu continues à faire le mariole, c'est que tu viens ici pour troller et non pour progresser. Je fermerai alors les deux fils)

[xxxxxxxx]

désolé...

dans ce cas je ne comprends pas ta question ....

[phys4]

existe t'il un phénomène qui inverse le processus ? (genre Photon -> électron)

Ce phénomène existe bien sur, mais comme il produit aussi de l'anti matière, le bilan final est une dégradation sous forme d'énergie.

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Ce phénomène existe bien sur, mais comme il produit aussi de l'anti matière, le bilan final est une dégradation sous forme d'énergie.

je viens de le remarquer dans un diagramme où ce phénomène à lieu de le vide


mais au début, il y avait électron + électron -> photon -> électron positron dans le vide -> photon -> électron + électron en sortie


par contre j'ai perdu la page pour la source

[phys4]

mais au début, il y avait électron + électron -> photon -> électron positron dans le vide -> photon -> électron + électron en sortie

L'équation est incomplète :
photon (haute énergie)-> électron positron dans le vide -> plusieurs photons -> (trop faible énergie pour continuer la réaction)

Il faut un photon initial d'énergie suffisante pour commencer la réaction, et le recombinaison se fait en au moins deux photons d'énergie plus basse, la dégradation finit donc par uniquement des photons.

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d'accord.

merci

[Deedee81]

Salut,

dans ce cas je ne comprends pas ta question ....

Tu emploies le mot "constant". Donc, tu sais ce qu'il signifie.
Je voudrais que tu en donnes une définition précise (et pas juste un synonyme sinon on va avoir besoin d'une définition du synonyme !!!!).

Si tu ne comprends pas le mot "définition", explique par quelle moyen concret (instruments, protocole) tu déterminerais que (disons) la masse d'une pomme est constante (c'est plus facile avec une pomme qu'avec l'univers).

[xxxxxxxx]

Salut,



Tu emploies le mot "constant". Donc, tu sais ce qu'il signifie.
Je voudrais que tu en donnes une définition précise (et pas juste un synonyme sinon on va avoir besoin d'une définition du synonyme !!!!).

je vais essayer, de grace ne me fusille pas si je suis dans l'erreur :

constant pour la masse de matière ordinaire serait : ne change pas dans le temps

mais la remarque pertinente de phys4 me ferait nuancer qu'à cette masse il faudrait ajouter le rayonnement (je ne sais pas quelle est son importance et à quelle "vitesse" il se produit)

Si tu ne comprends pas le mot "définition", explique par quelle moyen concret (instruments, protocole) tu déterminerais que (disons) la masse d'une pomme est constante (c'est plus facile avec une pomme qu'avec l'univers).

j'utilise le résultat de la mesure de densité de matière baryonique du satellite Planck dans le cadre du modèle cosmologique standard qui permet de calculer la densité critique.

pour la pomme j’utiliserais deux balances calibrées avec le kilo étalon et je n'attendrais pas longtemps entre deux mesures (sinon la pomme perds de la masse en pourrissant)

[pm42]

constant pour la masse de matière ordinaire serait : ne change pas dans le temps

Si c'est le cas, tu as la réponse à ta question puisque tu sais qu'elle change dans le temps...

[Deedee81]

constant pour la masse de matière ordinaire serait : ne change pas dans le temps

Non, je ne vais pas te fusiller, c'est exactement ce que j'attendais C'est la bonne définition.

Et pour la masse de l'univers : quel temps ?
(c'est là qu'est le blème : le temps indiqué par une horloge sur Terre ? Le temps dit cosmologique ?)
Je ne sais pas si tu vas voir où est le soucis mais sinon, après ta réponse, je dirai quoi.

Si c'est le cas, tu as la réponse à ta question puisque tu sais qu'elle change dans le temps...

Je suppose que tu fais là référence à "masse de la matière ordinaire", suite aux remarques sur l'annihilation.
Ceci dit, on peut parler de masse propre..... et j'essaie de faire comprendre un problème encore plus fondamental qui montre que parler de "masse l'univers, énergie de l'univers, taille de l'univers, nombre de particules dans l'univers, etc...." est une erreur, même dans le cas d'un univers borné.
Comprendre ça me semble fondamental avant de parler des propriétés globales de l'univers.

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Non, je ne vais pas te fusiller, c'est exactement ce que j'attendais C'est la bonne définition.

Et pour la masse de l'univers : quel temps ?
(c'est là qu'est le blème : le temps indiqué par une horloge sur Terre ? Le temps dit cosmologique ?)
Je ne sais pas si tu vas voir où est le soucis mais sinon, après ta réponse, je dirai quoi.

pour le temps de l'univers, de mémoire, la référence est la constante de Hubble (qui n'est pas constante) et s'exprime en km/s/Mpc soit des s^-1 (mais là j'ai un doute … à un pouillème près, d'après ce que j'ai cru comprendre le calcul n'est pas simplement l'inverse de H0)

[pm42]

Je suppose que tu fais là référence à "masse de la matière ordinaire", suite aux remarques sur l'annihilation.

En fait, je pensais à l'expansion.

et j'essaie de faire comprendre un problème encore plus fondamental qui montre que parler de "masse l'univers, énergie de l'univers, taille de l'univers, nombre de particules dans l'univers, etc...." est une erreur, même dans le cas d'un univers borné.
Comprendre ça me semble fondamental avant de parler des propriétés globales de l'univers.

Oui. On a essayé plus haut (en plus simple) mais la seule réponse qu'on a eu était "Lambda CDM". Bon courage.

[Deedee81]

Salut,

pour le temps de l'univers, de mémoire, la référence est la constante de Hubble (qui n'est pas constante) et s'exprime en km/s/Mpc soit des s^-1 (mais là j'ai un doute … à un pouillème près, d'après ce que j'ai cru comprendre le calcul n'est pas simplement l'inverse de H0)

La constante de Hubble (ou le temps cosmologique) se mesure avec une précision grossière mais surtout : sa définition est liée à un univers strictement homogène (et isotrope).
Mais l'univers n'est pas homogène !!!!
La constante de Hubble ou le temps cosmologique ne sont que des approximations.
Si on va au-delà de l'univers observable, l'homogénéité pourrait même ne plus être du tout de mise auquel cas cette approximation ne serait même valable que localement (pour la petite portion qu'on peut voir).

Par conséquent, la notion de "masse constante de l'univers" est fausse, sans aucun sens. Même la notion de "masse de l'univers" est sans aucun sens (car il faudrait parler de la masse de l'univers à un instant précis, et le concept d'instant précis pour l'univers dans sa globalité est un concept dénué de sens).

Tous tes calculs se basent donc sur une idée qui ne peut pas s'appliquer à l'univers.

[xxxxxxxx]

salut,

Salut,
La constante de Hubble (ou le temps cosmologique) se mesure avec une précision grossière

à ma connaissance les mesures de la constantes avec différents instruments sont plutôt précises, on a cependant un problème : en dépit de la précision, les mesures ne coïncident pas (c'est même un casse tête pour les cosmologistes)

...mais surtout : sa définition est liée à un univers strictement homogène (et isotrope).
Mais l'univers n'est pas homogène !!!!

j'avais cru comprendre que l'univers était homogène et isotrope "à grande échelle". si tu as des sources je prends volontiers (ça urge pas)

[Deedee81]

j'avais cru comprendre que l'univers était homogène et isotrope "à grande échelle". si tu as des sources je prends volontiers (ça urge pas)

"à grande échelle" ça veut dire :
- c'est une approximation (sinon on n'aurait pas besoin de le préciser, et de toute façon, c'est évident que ce n'est pas homogène à petite échelle)
- ça ne concerne que la minuscule partie de l'univers appelée univers observable (comment pourrait-on savoir au-delà)

C'est une évidence. Faut une source pour ça ????

Ce que je peux te donner comme source est le calcul de la métrique de Friedmann à partir de l'hypothèse d'homogénéité (c'est facile, voir le livre Gravitation par exemple) (et de la valeur de H)
Et il est alors facile de voir que sans cette hypothèse, c'est très différent et H ne peut pas être considéré comme constant. Et donc tu ne peux le considérer dans un calcul où tu prends ça comme une "valeur fondamentale".

[Deedee81]

Et il est alors facile de voir que sans cette hypothèse, c'est très différent et H ne peut pas être considéré comme constant. Et donc tu ne peux le considérer dans un calcul où tu prends ça comme une "valeur fondamentale".

Oublié de dire aussi que cela implique que "à un instant donné" pour l'univers n'a pas de sens. Et donc parler de "constant" ou de "masse de l'univers" (même fini) est un non sens.
Ou alors on jette la relativité à la poubelle et on en revient à Newton.
EDIT on peut toujours faire une coupe spatiale dans la variété mais outre qu'il y a des trous (facile de deviner où ), la coupe est totalement arbitraire et ne va pas donner les mêmes résultats selon les choix.

[xxxxxxxx]

"à grande échelle" ça veut dire :
- c'est une approximation (sinon on n'aurait pas besoin de le préciser, et de toute façon, c'est évident que ce n'est pas homogène à petite échelle)
- ça ne concerne que la minuscule partie de l'univers appelée univers observable (comment pourrait-on savoir au-delà)

C'est une évidence. Faut une source pour ça ????

Ce que je peux te donner comme source est le calcul de la métrique de Friedmann à partir de l'hypothèse d'homogénéité (c'est facile, voir le livre Gravitation par exemple) (et de la valeur de H)
Et il est alors facile de voir que sans cette hypothèse, c'est très différent et H ne peut pas être considéré comme constant. Et donc tu ne peux le considérer dans un calcul où tu prends ça comme une "valeur fondamentale".

avec cette restriction (en gras), c'est bien ce que j'avais compris. plus besoin de sources

[xxxxxxxx]

étant dans l'incapacité de fournir des arguments supplémentaires j'ai fait une recherche sur le forum et j'ai trouvé ce message.

je ne sais pas si il s'applique au modèle LambdaCDM, Gilgamesh ne le précise pas dans son message.(la réponse est oui selon moi)

Tu as 3 formes d'énergie dans l'univers, sur le plan de leur évolution avec l'expansion de l'univers :

1) l'énergie de masse mc² de la matière noire et baryonique (étoiles, planètes, gaz, etc) .

Si je double la taille de l'univers, je multiplie son volume pas 2^3=8 et les poussières vont se diluer dans ce plus grand volume mais la quantité totale (le produit de la densité par le volume) sera conservé. Soit rho la densité d'énergie et a le facteur d'échelle de l'univers, le symbole ~ signifie "varie comme" :

...

[Deedee81]

avec cette restriction (en gras), c'est bien ce que j'avais compris. plus besoin de sources

Bon,

Comme tu as compris que la question de masse de l'univers constante est un non sens, inutile de continuer.
Je ferme ces deux discussions qui ressemblent plus à une théorie personnelle sur un univers qui n'existe pas qu'autre chose.

Merci,

[Deedee81]

Je met ci-dessous une réponse de Yves95210 qui vaut largement la peine et qu'il m'a envoyé par MP.

Je précise aussi que j'ai demandé à xxxxx de discuter avec Gilgamesh par MP du modèle LambdaCDM et éventuellement de rouvrir un fil avec un titre moins controversé (pour préciser qu'il s'agit d'une question sur ce modèle et non sur l'univers en soi) en évitant de présenter des choses trop personnelles.

Je demande donc aux modérateurs de ne pas considérer d'aventure cela comme un contournement de la modération.

Merci,

[Deedee81]

Voici le message en question :

EDIT on peut toujours faire une coupe spatiale dans la variété mais outre qu'il y a des trous (facile de deviner où ), la coupe est totalement arbitraire et ne va pas donner les mêmes résultats selon les choix.

Salut,

Il y a quand-même une façon pas trop arbitraire de découper l'espace-temps en tranches (hypersurfaces) spatiales, en prenant ces hypersurfaces orthogonales au flux comobile, et en utilisant comme métrique 3D de ces hypersurfaces la projection de la métrique 4D de l'espace-temps exprimée en coordonnées comobiles. Si on prend dans une de ces hypersurfaces, disons à l'instant t_i, un domaine compact D(t_i), délimité par sa surface S(t_i), on peut définir pour tout t>t_i un domaine équivalent D(t), dont tous les points de la surface S(t) ont les mêmes coordonnées spatiales comobiles que ceux de S(t_i). Dans ce cas, en négligeant statistiquement les mouvements propres des particules de matière (ce qui limite l'application de cette technique aux "assez grandes" échelles), on peut considérer que le contenu de matière de cette suite temporelle de domaines spatiaux est invariant et donc que sa "masse" est constante.

Mais ça ne permet pas pour autant de parler de masse de matière de l'univers. Cette notion ne peut avoir que deux sens :

Soit on considère que l'univers est fini et donc sa masse également, mais ça reste de la spéculation parce qu'on ne peut pas l'observer dans son ensemble et encore moins mesurer sa masse. On peut prendre le risque d'extrapoler en supposant que l'univers reste homogène et isotrope au-delà de la frontière de l'univers observable, et que sa courbure spatiale est partout la même. Si cette courbure était positive, ça permettrait d'en déduire la taille (finie) de l'univers, et donc sa masse. Manque de bol, selon les résultats de Planck, la courbure spatiale de l'univers est nulle ou quasiment nulle (son rayon de courbure serait d'au moins 250 fois plus grand que le rayon de l'univers observable; et comme la courbure est proportionnelle à l'inverse du carré du rayon, on ne sait pas la différencier d'une courbure nulle compte-tenu des incertitudes de mesures). Et si la courbure est effectivement nulle, pour imaginer un univers fini il faut en plus spéculer sur sa topologie (en faisant une analogie avec un plan en 2D, pour qu'il soit fini il faudrait qu'il ait un bord - pas facile à imaginer pour l'univers - ou qu'il soit d'une certaine façon enroulé sur lui-même). Bref, pas facile de parler de masse de l'univers sans se lancer dans des spéculations non contrôlées.

Soit on parle de l'univers observable, ou du moins de ce qu'on peut imaginer qu'on observerait si on pouvait en découper une tranche spatiale à t₀ (aujourd'hui). Pour ça on a quand-même des pistes, car on peut supposer que les structures lointaines (dont on observe donc le lointain passé) évoluent globalement comme les structures plus proches (pour lesquelles on peut considérer que la "photo" qu'on en prend correspond approximativement à l'état à t₀) - et de fait on sait à peu près tracer l'évolution des grandes structures (vides cosmiques, grands amas de galaxies, etc) à partir des anisotropies du CMB, donc ça tient la route. Mais de là à définir une masse pour l'univers observable, il y a un pas infranchissable : sa frontière ne définit pas une surface comobile au sens ci-dessus, car son rayon évolue avec l'expansion, donc à chaque seconde il contient un peu plus de matière...