univers borné, big-bang

[philippe56870]

Cest long ,à la grandeur de mon ignorance!

J’ai des interrogations plutôt que des questions, qui me perturbent en boucles ! J’espère que quelqu’un aura pitié de moi et me donnera des explications qui sauront me rasséréner.
J’ai lu avec beaucoup d’intérêt le livre de Weinberg peu de temps après sa parution (je suis dans ma 80ème année). J’en ai retenu de bons postulats de départ : l’univers est infini, homogène et isotrope. Déjà une question, est-ce remis en cause ? ma question est légitime, après les lectures récentes de S. Hawking et de Ch. Galfard. Une image , qui ne m’est certainement pas propre j’en suis sûr, est celle d’un(e !) homme au milieu de l’océan : debout sur l’eau il voit l’horizon à environ 6 km, dans toutes les directions et à quelque endroit de l’océan qu’il se trouve. Il se croit au centre de cet océan, bien petit, comme nous qui voyons l’horizon de l’univers à la même distance de 13.8 milliards d’année-lumière dans toutes les directions. S’il monte au sommet du mat de son voilier, l’horizon s’éloigne dans la même proportion. Si on améliore nos moyens d’observation, verrons-nous plus loin ? Ou bien l’âge de l’univers est-il seulement déterminé par les équations des théoriciens ? OK pour un univers isotrope et homogène, en moyenne bien sûr. Il est incongru et inimaginable de croire, comme sur l’océan, que nous sommes au centre de l’univers, ce serait un orgueil anthropomorphique que je ne peux accepter.
Alors je suppose que l’univers est bien infini, d’accord avec H. Rives qui dit –aïe, je ne suis plus très sûr de l’exact citation- que l’univers est infini, est, sera, et a toujours été infini, ça me plaît ! Mais j’ai un problème avec ce que les astrophysiciens nous disent sur le début de l’univers, à savoir que c’était un volume minuscule, issu d’une fluctuation quantique, par exemple. Minuscule ? Pour commencer, comment parler de l’univers en se plaçant comme un observateur extérieur ? Ceci implique que cet univers est fini, me semble-t-il. Je crois que l’univers borné ou non est encore une question à l’ordre du jour. Je reste un observateur à l’intérieur et l’univers m’est toujours infini, abstraction difficile à intégrer ! Quelqu’un peut me donner une explication que je puisse comprendre ?
Une remarque : je crois que la masse n’augmente pas quand on se déplace à une vitesse relativiste. Je suis immobile dans mon référentiel, et je ne m’aperçois de rien si la vitesse est constante. Un autre observateur, par exemple dans une autre galaxie( !) me verra passer à très grande vitesse, et s’il détaille l’équation E=mc2, pourra interpréter m comme une masse gigantesque, mais il me semble que ce n’est qu’une interprétation que je qualifie fallacieuse, la masse d’un objet est une donnée intrinsèque, invariable. L’équation E=m_0 c^2/√(1-v2/c2) nous dit que l’énergie a augmenté, pas la masse ; dans mon référentiel, mon énergie est seulement E=m_0 c^2, c’est aussi ma masse, exprimée en unités d’énergie.
Merci d’avance pour toute réponse, je voudrais bien avancer dans la compréhension de cet univers si fascinant, et moi si petit là-dedans, plein de toute mon importance, je n’ose pas dire de mon intelligence limitée, pourtant résultat de millions d’années d’évolution !
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[Lansberg]

Bonjour,

Cest long ,à la grandeur de mon ignorance!

J’ai des interrogations plutôt que des questions, qui me perturbent en boucles ! J’espère que quelqu’un aura pitié de moi et me donnera des explications qui sauront me rasséréner.
J’ai lu avec beaucoup d’intérêt le livre de Weinberg peu de temps après sa parution (je suis dans ma 80ème année). J’en ai retenu de bons postulats de départ : l’univers est infini, homogène et isotrope. Déjà une question, est-ce remis en cause ?

On ne sait pas si l'univers est infini car il nous est inaccessible.

ma question est légitime, après les lectures récentes de S. Hawking et de Ch. Galfard. Une image , qui ne m’est certainement pas propre j’en suis sûr, est celle d’un(e !) homme au milieu de l’océan : debout sur l’eau il voit l’horizon à environ 6 km, dans toutes les directions et à quelque endroit de l’océan qu’il se trouve. Il se croit au centre de cet océan, bien petit, comme nous qui voyons l’horizon de l’univers à la même distance de 13.8 milliards d’année-lumière dans toutes les directions.

Nous n'avons accès qu'à l'univers observable qui est une partie de l'univers. L'image de l'homme au milieu de l'océan est valable.
Pour les distances, c'est une autre histoire.
13,8 milliards, c'est l'âge de l'univers.

S’il monte au sommet du mat de son voilier, l’horizon s’éloigne dans la même proportion. Si on améliore nos moyens d’observation, verrons-nous plus loin ?

Il y a une limite. Certes, la performance du matériel joue, mais on ne peut dépasser une certaine distance qui est directement liée à l'âge de l'univers. En 13,8 milliards d'années nous ne pouvons recevoir la lumière que des objets qui se trouvent dans ce qu'on appelle, le cône de lumière passé. Au fur et à mesure que le temps s'écoule la limite de l'univers observable s'éloigne (comme le marin qui prend de l'altitude au sommet du mât).

Ou bien l’âge de l’univers est-il seulement déterminé par les équations des théoriciens ?

C'est à la fois le résultat d'un travail théorique et d'observations.

OK pour un univers isotrope et homogène, en moyenne bien sûr. Il est incongru et inimaginable de croire, comme sur l’océan, que nous sommes au centre de l’univers, ce serait un orgueil anthropomorphique que je ne peux accepter.
Alors je suppose que l’univers est bien infini, d’accord avec H. Rives qui dit –aïe, je ne suis plus très sûr de l’exact citation- que l’univers est infini, est, sera, et a toujours été infini, ça me plaît !

L'infini peut être satisfaisant pour l'esprit mais l'univers "se moque" de ça !! Il peut ne pas être infini. Les mathématiques peuvent décrire ces types d'univers non finis mais sans bornes, comme en 2D, la surface d'une sphère. La Terre est bien finie mais sans bornes. En pallant vers l'ouest, on peut revenir à son point de départ.

Mais j’ai un problème avec ce que les astrophysiciens nous disent sur le début de l’univers, à savoir que c’était un volume minuscule, issu d’une fluctuation quantique, par exemple. Minuscule ? Pour commencer, comment parler de l’univers en se plaçant comme un observateur extérieur ? Ceci implique que cet univers est fini, me semble-t-il. Je crois que l’univers borné ou non est encore une question à l’ordre du jour. Je reste un observateur à l’intérieur et l’univers m’est toujours infini, abstraction difficile à intégrer ! Quelqu’un peut me donner une explication que je puisse comprendre ?

L'infini a du bon car on peut concevoir aisément qu'en remontant dans le passé, la distance entre les objets peut diminuer tout en conservant un univers infini.
Cependant, encore une fois, les géométries non euclidiennes permettent de décrire des univers finis en contraction, sans extérieur. Sinon on se retrouve face à un paradoxe bien connu : s'il y a un extérieur c'est que c'est encore l'univers...
Pour l'instant, la topologie de l'univers nous échappe et on ne peut apporter de réponse définitive. Je laisse à d'autres le soin d'évoquer les multivers...

Une remarque : je crois que la masse n’augmente pas quand on se déplace à une vitesse relativiste.
Je suis immobile dans mon référentiel, et je ne m’aperçois de rien si la vitesse est constante. Un autre observateur, par exemple dans une autre galaxie( !) me verra passer à très grande vitesse, et s’il détaille l’équation E=mc2, pourra interpréter m comme une masse gigantesque, mais il me semble que ce n’est qu’une interprétation que je qualifie fallacieuse, la masse d’un objet est une donnée intrinsèque, invariable. L’équation E=m_0 c^2/√(1-v2/c2) nous dit que l’énergie a augmenté, pas la masse ; dans mon référentiel, mon énergie est seulement E=m_0 c^2, c’est aussi ma masse, exprimée en unités d’énergie.
Merci d’avance pour toute réponse, je voudrais bien avancer dans la compréhension de cet univers si fascinant, et moi si petit là-dedans, plein de toute mon importance, je n’ose pas dire de mon intelligence limitée, pourtant résultat de millions d’années d’évolution !

C'est l'inertie qui tend vers l'infini quand on se rapproche de c. Plus on va vite, plus il est difficile d'aller plus vite !!! Cela nécessite une énergie qui tend vers l'infini.
Il aurait fallu deux formules pour reprendre Lévy-Leblond :

1) "Une première formule , énonçant que le contenu énergétique interne d’un corps est lié à sa masse, qu’il est donné par cette masse multipliée par une certaine constante, qui se trouve être le carré de la vitesse limite. Mais il faut insister sur le fait qu’il s’agit bien de l’énergie interne du corps,
ou, ce qui revient au même, de son énergie lorsqu’il est au repos, et n’a pas d’énergie cinétique. Cette énergie interne, on peut la noter spécifiquement E0, l’indice précisant bien qu’il s’agit de l’énergie à vitesse nulle. On écrira alors : E0=Mc^2."

2) "Une seconde formule, évidemment liée à la précédente, mais liant l’énergie E(totale, ici énergie cinétique comprise) et l’inertie I. Cette formule s’écrit : E =Ic^2. Bien entendu, pour une vitesse nulle (corps au repos), cette seconde formule se réduit à la première, puisque l’inertie, à faible vitesse, est donnée par la masse, comme l’indique déjà la théorie classique. De façon plus précise, la théorie indique la relation suivante entre masse, inertie et vitesse : I = M / √(1 - v^2/c^2)"

[saint.112]

Bonjour et bienvenue au club !

En fait on n’a aucune idée de la taille de l’univers et cette donnée nous restera sans inaccessible pour longtemps. Le problème avec l’idée d’infini est que ça un sens en mathématique et pas en physique. Notre perception de l’univers est limitée par le Fond diffus cosmologique :
Dans les premiers temps après le Big Bang les conditions de température et de pression étaient telles que la matière, composée d'hydrogène et d'hélium, était ionisée, c'est à dire sous forme de plasma, c'est à dire avec les noyaux et les électrons séparés. Un plasma est opaque puisque tout rayonnement électromagnétique interfère avec les particules chargées¹. Vers l'an 380 000, la température ayant suffisamment baissé, vers 3000 K, les noyaux et les électrons ont formé des atomes neutres, c'est ce qu'on appelle la recombinaison, et ce gaz est devenu transparent. On l’appelle aussi le découplage du rayonnement d'avec la matière.
L'univers est donc alors devenu un vaste nuage d'hydrogène et d'hélium, quasi homogène, d'une température quasi uniforme, chaque atome émettant un rayonnement électromagnétique, avec un spectre de corps noir à 3000 K.
Du fait de la distance et de la vitesse d'éloignement la température de ce rayonnement qui nous parvient aujourd'hui a considérablement diminué et nous apparait à ~2,7 K.
Tout ce qu'il y a entre ce fond et nous, les galaxies et leurs étoiles, les nuages, les amas, etc., s'est donc constitué par accrétion depuis cet évènement. On peut donc observer l'histoire de l'univers depuis lors, dans la mesure où la distance le permet mais on ne peut pas voir au-delà, autrement dit plus loin dans le temps, puisque l'univers était une vaste soupe de plasma opaque. Les photons ayant été émis durant cette première période ayant tous été absorbés aussitôt émis il ne reste rien de cette lumière. Il n’y a ainsi aucun indice sur les éventuelles limites de l’univers.

Nico

1) C'est ce qui se produit quand un engin spatial comme la navette rentre dans l'atmosphère. L'échauffement de l'air par le frottement est tel qu'il est entouré d'un plasma qui bloque toute communication radio. Il subit donc un black-out le temps que l'échauffement diminue.

[Mailou75]

Juste pour mettre mon grain de sel...

S’il monte au sommet du mat de son voilier, l’horizon s’éloigne dans la même proportion. Si on améliore nos moyens d’observation, verrons-nous plus loin ?

Si par "loin" tu entends "tôt", on ne verra pas plus tôt que l'instant zéro du Big Bang. Petite nuance tout de même, si on arrivait à capter les neutrinos aussi bien que des photons on pourrait peut être voir un poil plus tôt : la lumière n'apparait qu'à 380.000 ans après le Big Bang, on peut rien voir avant cette date à moins d'avoir des "lunettes à neutrinos".

Pour voir plus loin, il suffit d'attendre : demain tu verras à 13,7 millions d'années en arrière + epsilon. Attention, 13,7Ga est une date, les notions de distances sont multiples en cosmologie.

Mais j’ai un problème avec ce que les astrophysiciens nous disent sur le début de l’univers, à savoir que c’était un volume minuscule, issu d’une fluctuation quantique, par exemple. Minuscule ?

Ce qui était minuscule c'est l'univers visible à l'époque, pas l'univers entier réputé infini dans le modèle. Aujourd'hui l'univers visible a 13,7 milliards d'années de rayon (même si ça me fait mal d'écrire ça, on va faire simple) et l'univers entier est toujours infini.

Une remarque : je crois que la masse n’augmente pas quand on se déplace à une vitesse relativiste. (…) L’équation E=m_0 c^2/√(1-v2/c2) nous dit que l’énergie a augmenté, pas la masse ; dans mon référentiel, mon énergie est seulement E=m_0 c^2, c’est aussi ma masse.

Tu as toi même répondu à la question. L'histoire de masse relativiste qui augmente avec la vitesse a été abandonnée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Andrei2010]

Ce qui était minuscule c'est l'univers visible à l'époque, pas l'univers entier réputé infini dans le modèle. Aujourd'hui l'univers visible a 13,7 milliards d'années de rayon (même si ça me fait mal d'écrire ça, on va faire simple) et l'univers entier est toujours infini.

L'affaire de l'univers visible minuscule marche quelle que soit la taille de l'univers (finie ou infinie).

L'histoire de masse relativiste qui augmente avec la vitesse a été abandonnée.

Tout à fait Thierry, c'est la masse inertielle qui augmente avec la vitesse.

[Mailou75]

L'affaire de l'univers visible minuscule marche quelle que soit la taille de l'univers (finie ou infinie).

Certes

Tout à fait Thierry, c'est la masse inertielle qui augmente avec la vitesse.

Je ne vais pas me battre. Le primo postant a cerné le sujet.

[invite06459106]

Je ne vais pas me battre. Le primo postant a cerné le sujet.

Tu pourrais faire un effort quand même, parce que même si le primo-posteur peut sembler avoir cerné le sujet, pour les autres, lire une telle bêtise:

c'est la masse inertielle qui augmente avec la vitesse.

Peut troubler, donc comme tu le dis justement la "masse relativiste qui augmente" est une vision obsolète, et il te répond avec la vision obsolète....

Pour les lecteurs, lire trèèès rapidement (ou pas) Andrei2010 n'est pas une mauvaise idée, ce qui augmente est l'inertie, point. Parler de "masse inertielle qui augmente" est une connerie, la masse est un invariant, cela fait juste plus d'un siècle que ces choses ont été distinguées...

[Deedee81]

Bonjour,

Holà, je suis d'accord sur le fond mais pas sur la forme là. Les mots pour le dire, tout ça. Didier, ton message est un peu trop fleuri. Merci de faire attention.

[invite06459106]

Je me suis permis sachant être blacklisté par Andrei2010, donc normalement il ne me lit pas (sauf si il clique sur mon post) , ça faisait un "avertissement" clair pour des lecteurs néophytes, ceci dit, tu as raison sur le fond, je ferai donc gaffe à l'avenir .

[Andrei2010]

Cher Mailou75, ta réponse, quoique un peu elliptique, m'a été fort utile, et je reconnais mon gros lapsus.

Savoir que la masse pesante est égale à la masse inertielle c'est très bien, savoir que l'inertie augmente avec la vitesse c'est encore mieux ; mais après tout ça dire que c'est la masse inertielle qui augmente... ça sent le manque ou l'excès de sommeil, là

[Deedee81]

Salut,

mais après tout ça dire que c'est la masse inertielle qui augmente... ça sent le manque ou l'excès de sommeil, là

Pourquoi, tu dors comme une masse ?

Désolé, pas pu m'en empêcher

[Andrei2010]

Pourquoi, tu dors comme une masse ?

Comme une masse inerte. Du coup, je suis un peu à la masse tard le soir, les paupières lourdes...

Désolé, pas pu m'en empêcher

Il n'y a point de quoi te désoler, ça vaut son pesant de cacahuètes. A ce propos, j'ai bien retenu ton calembour "Ma fourche a langué", et me permettrai de le ressortir à l'occasion (avec ton accord, et contre règlement des droits d'auteur contractuels).

[LeMulet]

Peut-on évacuer la question de l'éternité (aspect temporel) de l'Univers lorsqu'on tente de répondre à la question de l'infinité (aspect spatial) de l'Univers ?
Donc du coup, ne faut-il pas commencer par se demander : "éternité de quoi" ?

[Mailou75]

Salut,

Peut-on évacuer la question de l'éternité (aspect temporel) de l'Univers lorsqu'on tente de répondre à la question de l'infinité (aspect spatial) de l'Univers ?
Donc du coup, ne faut-il pas commencer par se demander : "éternité de quoi" ?

L’univers est supposé être passé instantanément de rien a un tout infini. Il n’y a pas de question de temps là dedans. Et ça ne fait pas de grande différence conceptuelle avec le fait de passer de rien à peu... C’est peut être pourquoi on se dirige sagement vers des théories avec «rebond».

[zebular]

"différence conceptuelle avec le fait de passer de rien à peu"
..pourquoi l'infini est peu?

[Andrei2010]

L’univers est supposé être passé instantanément de rien a un tout infini.

Personne de sensé ne suppose que l'univers est passé de rien à tout. L'ensemble de la communauté scientifique s'accorde pour dire que l'univers est passé d'un état inconnu à un état extrêmement dense et chaud.

Et la taille de l'univers, finie ou infinie, reste un mystère, même si la majorité des "hommes de l'art" préfèrent l'hypothèse de la taille finie sans bords.

C’est peut être pourquoi on se dirige sagement vers des théories avec «rebond».

Sagement certes, mais les (ou la majorité des) théories avec rebond s'appuient sur l'hypothèse (ou théorie) de la gravitation quantique à boucles, qui n'a pas encore été démontrée.

[Andrei2010]

"différence conceptuelle avec le fait de passer de rien à peu"
..pourquoi l'infini est peu?

Je ne peux répondre à la place de l'auteur, mai je suppose que lorsqu'on n'est pas fini on est peu de chose.

[Mailou75]

"différence conceptuelle avec le fait de passer de rien à peu"
..pourquoi l'infini est peu?

Non, je dis jusque que le problème n’est pas tant l’infini que le passage de rien à quelque chose, que ce quelque chose soit grand ou petit.

.......

Personne de sensé ne suppose que l'univers est passé de rien à tout. L'ensemble de la communauté scientifique s'accorde pour dire que l'univers est passé d'un état inconnu à un état extrêmement dense et chaud.

J’ai ouï dire que l’espace apparaissait avec le temps (ou réciproquement).

Et la taille de l'univers, finie ou infinie, reste un mystère, même si la majorité des "hommes de l'art" préfèrent l'hypothèse de la taille finie sans bords.

Une préférence pour la finitude hypersphérique peut être mais des formules pour un univers plat.

Sagement certes, mais les (ou la majorité des) théories avec rebond s'appuient sur l'hypothèse (ou théorie) de la gravitation quantique à boucles, qui n'a pas encore été démontrée.

Oui, il reste beaucoup de choses a comprendre...

[mach3]

.
J’ai ouï dire que l’espace apparaissait avec le temps (ou réciproquement).

Ca c'est dans une modélisation naïve qui n'intègre pas la physique quantique. Si on intègre la physique quantique, on ne dispose pas de modèle validé qui remontent assez loin (mur de Planck) et il est très probable que le modèle naïf se plante (en fait ce serait un coup de chance qu'il soit correct...).

m@ch3

[Mailou75]

J’entends, mais quand quelqu’un pose une question, vaut il mieux répondre dans l’état des connaissances actuelles «validées», si naïves soient elles, ou vaut il mieux, dans une honnêteté à moitié hors charte, dire : «on en sait rien, on est a la rue» ?

[Deedee81]

Salut,

J’entends, mais quand quelqu’un pose une question, vaut il mieux répondre dans l’état des connaissances actuelles «validées», si naïves soient elles, ou vaut il mieux, dans une honnêteté à moitié hors charte, dire : «on en sait rien, on est a la rue» ?

Ben, les deux mon capitaine. S'il y a des connaissances actuelles validées qui répondent à la question, on le donne, sinon il vaut mieux dire 'on sait pas" (et c'est pas du tout hors charte, c'est juste honnête) et éventuellement on précise ce que donnent certaines théories spéculatives mais en précisant bien que ces théories sont non validées.

Ca m'est arrivé trente-six fois de dire ça quand on me demande par exemple comment était l'univers en T=0 etc...

[Mailou75]

Ben, les deux mon capitaine.

C’est ce qu’il me semblait avoir fait, peut être maladroitement...

[Deedee81]

C’est ce qu’il me semblait avoir fait, peut être maladroitement...

En effet, ce n'était pas clair