Origine de l'univers

**giwot** · 15/10/2018, 15h47

Bonjour,
lorsque l'on parle de l'origine de l'univers (par exemple le big bang), où situe-t-on cette origine?
par exemple: sur le bord de l'univers, au centre de l'univers, etc....?
merci de votre réponse.

**mach3** · 15/10/2018, 15h52

Question mal posée. Et même sans objet.

Le big-bang ne parle pas de l'origine, mais d'un état passé de l'univers, sans préjuger que ce soit un état initial ou non (malgré ce que peut en dire la vulgarisation...). Ce n'est pas un lieu mais une époque.

m@ch3

**manukatche** · 15/10/2018, 21h40

Bonjour,

je pense que tu veux savoir ou a commencé l'Univers ?

Réponse : partout.

Tu gonfles un ballon , quel est le point de départ de l'expansion du ballon ?

Réponse : encore partout.

Tu saisis?^^

**pm42** · 16/10/2018, 05h34

Envoyé par manukatche

Tu gonfles un ballon , quel est le point de départ de l'expansion du ballon ?
Réponse : encore partout.

Ce n'est sans doute pas le meilleur exemple puisque dans le cas présent, on peut considérer que le ballon a un centre et que l'expansion se fait en s'éloignant de celui ci.

L'image du ballon en vulgarisation est à double tranchant parce qu'il est difficile quand on n'a pas fait un peu de maths d'accepter qu'on se limite à sa surface et qu'il faut oublier la 3ème dimension.

A voir en vidéo sur Futura · Aujourd'hui

**Deedee81** · 16/10/2018, 06h48

Salut,

Comme cela a été dit :

Tout d'abord, le Modèle Standard de la Cosmologie ("big bang") ne parle pas d'une naissance de l'univers mais de l'expansion et l'évolution de l'univers à partir d'un état dense et chaud. L'expansion se produisant partout.

Ensuite, j'ajouterais qu'il n'y a (probablement) pas de sens à parler du centre ou du bord de l'univers. La meilleure modélisation que nous ayons de l'univers, donnée par la relativité générale, décrit un espace-temps globalement homogène et isotrope, sans bord ni centre.
Je n'aime pas trop l'image du ballon, j'aime mieux l'univers de Pac Man ou d'autres jeux vidéos. Dans certains jeux, lorsque l'on va tout droit, on se retrouve.... à son point de départ. Suffit d'avoir joué à de tels jeux pour comprendre. Et un tel univers n'a ni bord ni centre. L'univers serait semblable, bien que là, pas question de faire le tour à cause de son expansion (il grandit plus vite que le temps qu'on mettrait pour faire le tour).

Enfin, parler de l'origine de l'univers est très spéculatif car nous n'avons pas de modèle/théorie physique décrivant les premiers instants de l'univers (dans la chronologie de l'univers observable). La plupart des modèles construit avec les théories (spéculatives) de gravité quantique (théorie des cordes, gravité quantique à boucle) prédisent un pré big bang, c'est-à-dire un univers ayant précédé celui qu'on voit. Et il y a a peu près autant de modèles que de possibilités offertes par notre imagination. Donc autant dire qu'on ne sait rien prédire. Et côté données expérimentales, rien, niet, nada. On ne sait guère remonter (avec les observations ou les expériences des grands accélérateurs) au-delà de la période de nucléosynthèse (naissance des noyaux atomiques) et de la soupe de quarks et gluons (grosso modo, les trois premières minutes toujours avec la chronologie de notre univers observable).

Donc, sur l'origine proprement dite on ne sait rien dire. Non seulement on ignore quand, comment pourquoi il y aurait une origine. On ignore même s'il y a eut une origine (une existence de toute éternité n'est pas exclue). Et on ignore même si la question a un sens (pour parler d'origine, il faut parler du temps or certains modèles décrivent un temps qui émerge de structures plus fondamentales comme les réseaux de spins avec la gravité quantique à boucles. Sans temps, pas d'origine ni d'existence éternelle, l'univers "est", ni plus, ni moins).

**giwot** · 16/10/2018, 08h07

Bonjour,
Tout d’abord un grand merci pour vos réponses.
Lorsque l’on parle de big-bang où de soupe originelle, cette dernière semble être moins étendue que l’univers actuel puisqu’on le dit en expansion. Cette expansion fait que certains endroits de l’espace n’étaient pas occupés. Comment définit-on ces endroits inoccupés avant que l’univers actuel les occupe ?
merci encore.

**mach3** · 16/10/2018, 08h38

Ce qui était moins étendu est la partie de l'univers qui nous est visible. Le contenu de l'univers est globalement homogène et isotrope (c'est en tout cas ce qui est constaté pour l'instant) et a "toujours" été homogène et isotrope, c'est à dire qu'il n'y a pas et il n'y a pas eu d'endroits "inoccupés" (à grande échelle).

m@ch3

**giwot** · 16/10/2018, 08h47

mais l'on dit bien que les galaxies s'éloignent les une des autres. Si cela est vrai pour toutes les galaxies il faut alors plus d'espace et si ces galaxie occupe la même position dans l'espace, il faut alors que cet espace (ici l'univers) s'agrandisse et donc occupe un espace inoccupé ??

**Deedee81** · 16/10/2018, 08h55

Envoyé par giwot

mais l'on dit bien que les galaxies s'éloignent les une des autres. Si cela est vrai pour toutes les galaxies il faut alors plus d'espace et si ces galaxie occupe la même position dans l'espace, il faut alors que cet espace (ici l'univers) s'agrandisse et donc occupe un espace inoccupé ??

Soit l'univers est infini et donc le problème ne se pose pas.

Soit il est fini, et c'est l'espace qui grandit. Et il ne grandit pas dans "quelque chose" puisque l'univers = toute chose.
A nouveau, regarde l'analogie du jeu vidéo (ou du ballon) : la distance à parcourir dans le jeu pour "faire le tour" peut parfaitement grandir au cours du temps.

Il faut absolument que tu rejettes toute idée de "univers = quelque chose dans quelque chose de plus grand". C'est une image fausse.

**giwot** · 16/10/2018, 09h11

Merci.
mais alors comment peut-on concevoir que l'univers n'est pas infini ?

**mach3** · 16/10/2018, 09h33

Il y a plein de topologies possible pour un univers fini, mais sans qu'il y ait de "bord" (guillemets parce que terme pas vraiment correct) ni de centre. Des analogues en 3D de la sphère ou du tore 2D sont les exemples les plus simples.

m@ch3

**Deedee81** · 16/10/2018, 09h41

Envoyé par giwot

mais alors comment peut-on concevoir que l'univers n'est pas infini ?

Imagine que tu vives dans un univers sans expansion et sans courbure (donc pas de type "sphère", les droites sont bien des droites).
Puis tu décides de partir en allant tout droit, vraiment tout droit, tu ne tournes jamais.
Et là, oh surprise..... au bout d'un moment tu te retrouves à ton point de départ.

Forcément, dans ce type de situation :
- l'univers est fini
- il n'y a ni bord ni extérieur

Si tu arrives à imaginer ça, tu as gagné.
(notons que les modèles mathématiques modélisent ce genre de chose sans difficulté. Les maths c'est très riche , souvent bien plus riche que notre imagination.
Pour paraphraser Shakespeare : "Il y a plus de choses dans le ciel et sur la terre, giwot, que n'en rêve votre philosophie.")
Et si tu as déjà joué à toutes sortes de jeu vidéo, ça ne devrait pas être difficile à imaginer.

**giwot** · 16/10/2018, 14h00

Si je suis dans un univers sans expansion et sans courbure.
Si je vais tout droit, comment revenir au point de départ s’il n’y a pas de courbure ?
Si l’univers est infini cela signifie que si je me déplace en ligne droite lorsque j’aurais parcouru une distance, la distance à parcourir reste infinie. Comment me retrouver au point de départ si à chaque avancée la distance qu’il me reste à parcourir est infini ?

**Deedee81** · 16/10/2018, 14h11

Envoyé par giwot

Si je suis dans un univers sans expansion et sans courbure.

Et fini, un univers de taille finie.

Envoyé par giwot

Si je vais tout droit, comment revenir au point de départ s’il n’y a pas de courbure ?

Deux manière de le comprendre :
- comme dans certains jeux vidéos
- prend un cube. Et imagine (par la pensée) que les faces opposées n'en font en réalité qu'une seule. Ne te demande pas "comment est-ce possible, imagine juste comment serait l'univers "s'il était ainsi"

Dans un tel univers, s'il n'est pas trop grand, en regardant au loin tu te verrais toi-même une infinité de fois, comme si tu étais dans une boite tapissée de miroirs.

Je ne peux pas expliquer plus simplement.
Tu as aussi cette explication plutôt bien faite ici : https://blogdemaths.wordpress.com/20...de-de-pac-man/
Et pas trop technique et avec de bonnes illustrations.

**manukatche** · 16/10/2018, 14h26

Bonjour,

Les équations d'Einstein admettent la possibilité d'un univers infini dans une hypersphère ( ou 4d-sphère ) finie.
Notre cerveau ne peut pas concrétiser cette image , mais on peut tricher en analysant " l'ombre " de cette hypersphère .

Une très jolie démonstration ici :

https://youtu.be/dy_MUfBuq2I

Après pour corser un peu l'affaire , imagines toi que l'univers est en mouvement.

ça y est , tu viens de visualiser notre univers ^^

**f6bes** · 16/10/2018, 14h33

Comment me retrouver au point de départ si à chaque avancée la distance qu’il me reste à parcourir est infini ?[/QUOTE]
Bjr à toi,
Un petit truc tout bete ou allant tout droit , tu te retrouves à ton point de départ:
découpe une bande de papier (une bande à donc deux faces).Avec un crayon trace un trait sur une face.
Tu n'as qu'un trait sur une face et rien sur l'autre face.
Maintenat tu joins les deux extrémités de ta bande ( colle) en faisant croiser ta bande au collage.
Le dessus d'un face coller au DESSOUS de l'autre.
Maintenant trace un trait à partir d'ou tu veux et continue ton traçé: immanquanblement tu vas te
retrouver au début de ton traçé.
C'est juste pour te donner une image.
Bonne journée

**mach3** · 16/10/2018, 14h40

Envoyé par manukatche

Les équations d'Einstein admettent la possibilité d'un univers infini dans une hypersphère ( ou 4d-sphère ) finie.

si l'univers est une 3-sphere, il est fini, pas infini...

m@ch3

**Deedee81** · 16/10/2018, 14h44

Envoyé par f6bes

C'est juste pour te donner une image.

Précisons que pour cette image comme celle du cylindre dans le lien que j'ai donné on a deux types de géométrie :

- une géométrie "extérieur" (on dit extrinsèque) qui correspond à "nous" en train de regarder le cylindre ou la bande pliée. C'est une géométrie due au fait qu'on "plonge" l'objet dans notre espace habituel à trois dimensions. Cette géométrie n'a pas de sens pour l'univers puisque l'univers = tout, il n'est pas plongé dans quelque chose de plus grand (sinon ce serait "ce plus grand" qu'on appellerait l'univers).
- une géométrie "intérieur", celle de/sur l'objet (on dit intrinsèque). C'est celle qu'une minuscule créature sur la bande de papier (ou sur le cylindre) tenterait de déduire en observant le tracé fait avec le crayon. Il pourrait faire toutes mesures qu'il veut il trouverait toujours que c'est une droite, même avec une bande de papier très tordue. Ce dont on se convainc soi-même en essayant de faire un petit dessins sur la bande permettant de vérifier si le tracé est droit.
C'est cette géométrie qui intervient pour l'univers, d'où son utilité et le fait que cette image de f6bes est bonne.

**manukatche** · 17/10/2018, 07h16

Envoyé par mach3

si l'univers est une 3-sphere, il est fini, pas infini...

m@ch3

Je note merci ^^

**Deedee81** · 17/10/2018, 07h18

Salut,

J'avais pas vu qu'on s'était croisé.
EDIT décidément, double croisement maintenant, avec manukatche. Serait-ce de la télépathie ?

Envoyé par mach3

si l'univers est une 3-sphere, il est fini, pas infini...

Et pour une 4-sphère il est même de durée finie.
J'utilise parfois cette image de la 4-sphère quand je veux expliquer pourquoi même dans le formalisme pur RG parler de "naissance" de l'univers n'a pas de sens (pas "d'avant", le point de départ n'est qu'un bête point comme les autres sur la 4 sphère et on a juste une orientation privilégiée des géodésiques sur la 4-sphère due à la flèche du temps et la thermodynamique mais qui ne change en rien le formalisme RG).

**Gilgamesh** · 17/10/2018, 10h33

Je déplace le sujet dans la section UNIVERS, plus appropriée

Envoyé par giwot

Bonjour,
lorsque l'on parle de l'origine de l'univers (par exemple le big bang), où situe-t-on cette origine?
par exemple: sur le bord de l'univers, au centre de l'univers, etc....?
merci de votre réponse.

Une façon de se représenter la chose :

Considère la pièce ou la maison dans laquelle tu te tiens. Prenons une grande pièce de 10x10x10 mètres pour faire simple. Considère ce petit cube d'espace de 1000 m3. L'univers visible fait en compte rond 10⁸⁰ m3. Il contient donc 10⁷⁷ petits cubes semblables, de 1000 m3 chacun. Considère les individuellement : chacun de ces cubes faisaient déjà partie de l'univers à sa naissance, simplement ils ont grandit depuis.

Pour le dire de façon à peine plus formelle, commence par couvrir mentalement l'univers d'un repère de coordonnés, c'est à dire d'un grand calque millimétré en trois dimensions. Sur ce calque tu places les objets et tu notes leur coordonnées x, y, z, ou tu numérote simplement chaque petit cube de 1 à 10⁷⁷. Une fois que tu as fais ça, tu peux concevoir deux types mouvements :

- le mouvement propre : les coordonnées de l'objet changent avec le temps (il passe d'un petit cube au voisin). Le mouvement propre explique la formation des galaxies et des amas : les objets attirent les objets proches et se regroupent pour former des masses liées.

- le mouvement comobile : les coordonnées de l'objet restent identiques (il reste toujours dans son petit cube), mais l’intervalle entre deux graduations, l'arrête des cubes, grandit. Autrement dit, le calque est en expansion, le volume des cubes augmente. Le mouvement comobile est ce qu'on appelle l'expansion. Chaque objet voit tous les objets lointains s'éloigner de lui.

Donc dans l'idée, une fois que tu as réalisé ton système de coordonné formé par exemple de 10⁷⁷ petits cubes numérotés, il n'y a plus à y toucher. Au moment de l'émission de la première lumière, les distances étaient 1000 fois plus petites dans l'univers. Le cube n°197247249709 de 10x10x10 m dans lequel tu te tiens actuellement était déjà là, simplement il ne faisait à l'époque que 1x1x1 cm et si on remonte encore plus avant dans le temps, il faut encore rapetisser les cubes.

Tu peux montrer du doigt le point où a commencé le Big Bang : n'importe quel endroit de l'univers convient...

Envoyé par f6bes

Un petit truc tout bete ou allant tout droit , tu te retrouves à ton point de départ:
découpe une bande de papier (une bande à donc deux faces).Avec un crayon trace un trait sur une face.
Tu n'as qu'un trait sur une face et rien sur l'autre face.
Maintenat tu joins les deux extrémités de ta bande ( colle) en faisant croiser ta bande au collage.
Le dessus d'un face coller au DESSOUS de l'autre.
Maintenant trace un trait à partir d'ou tu veux et continue ton traçé: immanquanblement tu vas te
retrouver au début de ton traçé.
C'est juste pour te donner une image.
Bonne journée

Le ruban de Möbius est une surface non orientable (on ne peut pas définir une face "pile" et une autre "face"). En 3 dimensions, ça ferait un univers où en revenant à ton point de départ ton cœur ne serait plus à gauche, mais à droite. Pas évident de donner un sens physique à cela. En cosmologie, on ne considère que des variétés orientables et de courbure constante.

**Nicophil** · 17/10/2018, 15h10

Bonjour,

Envoyé par Gilgamesh

et de courbure constante.

Constante dans l'espace mais qui peut évoluer dans le temps, c'est bien ça ?

**Gilgamesh** · 17/10/2018, 16h23

Envoyé par Nicophil

Bonjour,

Constante dans l'espace mais qui peut évoluer dans le temps, c'est bien ça ?

En toute généralité oui, dans l'équation de Friedman, le terme de courbure est en kc²/a², avec a le facteur d'échelle, qui est une fonction du temps.

**shub22** · 19/10/2018, 10h38

Envoyé par manukatche

Bonjour,

Les équations d'Einstein admettent la possibilité d'un univers infini dans une hypersphère ( ou 4d-sphère ) finie.
Notre cerveau ne peut pas concrétiser cette image , mais on peut tricher en analysant " l'ombre " de cette hypersphère .

Une très jolie démonstration ici :

https://youtu.be/dy_MUfBuq2I

c'est totalement inbitable cette explication de la video. Physiologiquement, œil + nerf optique + centre visuel dans le cerveau, je ne sais pas comment on peut imaginer une hyper-sphère 4D d'après ses projections 3D
Avec de l'entrainement , en dessin industriel, certains arrivent à voir très bien une surface ou un volume avec uniquement les 3 projections axonométriques. Mais là comment on peut en 4D ?
Ça donne juste mal à la tête cette video c'est tout
Mieux vaut se contenter de l'abstraction mathématique je crois. Et rester dans le formel pur plutôt que chercher la ou les représentations géométriques.
Nos "capteurs" ne sont pas faits pour cela...

**Deedee81** · 19/10/2018, 11h24

Envoyé par shub22

c'est totalement inbitable cette explication de la video. Physiologiquement, œil + nerf optique + centre visuel dans le cerveau, je ne sais pas comment on peut imaginer une hyper-sphère 4D d'après ses projections 3D
Avec de l'entrainement , en dessin industriel, certains arrivent à voir très bien une surface ou un volume avec uniquement les 3 projections axonométriques. Mais là comment on peut en 4D ?

C'est comme en 3D. Tu as un bon exemple au palais de la découverte à Paris, un tesseract (cube 4D) y est représenté mais c'est en fait une projection 3D.
En tout cas, mieux vaut des astuces comme ça que rien du tout.

(je précise que cette remarque n'est pas un jugement de la vidéo, n'ayant pas le son, c'est très rare que je regarde une vidéo)

Et oui, tu as raison, l'abstraction mathématique est plus solide et plus sûre. Mais pour la vulgarisation, c'est utile (d'autant que Futura est tout public et dédié à la vulgarisation).
Faute de grive on mange de merles

Envoyé par shub22

Ça donne juste mal à la tête cette video c'est tout

**papy-alain** · 19/10/2018, 11h34

Envoyé par shub22

c'est totalement inbitable cette explication de la video. Physiologiquement, œil + nerf optique + centre visuel dans le cerveau, je ne sais pas comment on peut imaginer une hyper-sphère 4D d'après ses projections 3D
Avec de l'entrainement , en dessin industriel, certains arrivent à voir très bien une surface ou un volume avec uniquement les 3 projections axonométriques. Mais là comment on peut en 4D ?
Ça donne juste mal à la tête cette video c'est tout
Mieux vaut se contenter de l'abstraction mathématique je crois. Et rester dans le formel pur plutôt que chercher la ou les représentations géométriques.
Nos "capteurs" ne sont pas faits pour cela...

Un espace 4D n'est jamais qu'une abstraction mathématique et rien d'autre. Il est vain de tenter de se représenter quelque chose qui n'existe pas. Sur papier, on peut inventer un espace à 158 dimensions, mais ça n'est jamais que théorique..

**pm42** · 19/10/2018, 11h59

Envoyé par papy-alain

Un espace 4D n'est jamais qu'une abstraction mathématique et rien d'autre.

Pas plus et pas moins qu’un cercle, un point, un réel, etc.

De plus, le «*c’est inbitable*» plus haut revient à extrapoler les limites du posteur au reste de l’humanité. Mais celle-ci est variée et ce qui est inaccessible à certains est facile pour d’autre.

**Tryss2** · 19/10/2018, 12h00

Pour se représenter un espace en 4-D, il suffit de se représenter un espace à N dimensions, puis de fixer N = 4

Et sinon, un espace en 3D n'est aussi qu'une abstraction mathématique, tout comme les sphères, les droites et les triangles. ça n'a pas de réalité physique. (edit : grillé par pm42 sur le fil!)

**shub22** · 19/10/2018, 12h27

Pour apprécier une mouche, il suffit d'imaginer une mouche en 4 dimensions et ensuite de la projeter sur des espaces à 3 dimensions
bon blague à part, il vaut mieux en rester à l'abstraction: on comprend mieux, dit comme ça, qu'une hyper-surface infinie peut être incluse dans un volume de dimension moindre et finie, parce qu'on est forcé de l'admettre de par les mathématiques (en qui tout le monde a confiance) et de plus, pour la partie physique, Einstein a dit que c'était possible.
Par déduction rudimentaire et très simplifiée (j'admets, ce sont mes limites), un TN devrait pouvoir contenir un univers

**papy-alain** · 19/10/2018, 12h37

Une question me vient à l'esprit, qui pourrait contredire ma supposition qu'une 4e dimension spatiale n'est qu'une abstraction : l'intrication quantique. On sait que deux particules restent intriquées, même séparées par de longues distances, et que toute action sur l'une influence l'autre instantanément, comme si la transmission de l'information se faisait à une vitesse infinie. N'est ce pas un indice d'une 4e dimension spatiale, qui ferait en sorte que les deux particules restent entremêlées dans un espace 4D, même si elles sont apparemment séparées en un espace 3D tel que nos sens limités le perçoit ?

Origine de l'univers