Théorie trou noir et formation de l’univers

[invite25010381]

Bonjour,
J’ai regardé plusieurs videos notamment sur la relativité générale et il m’est venu une idée. Les étoiles semblent courber l’espace temps de part leur masse. Que se passe t’il si on augmente de manière exponentielle la masse. Est ce un trou noir ne serait pas une déchirure locale de l’espace de temps qui a cédé sous la masse qui s’est accumulée ? En ce qui concerne la matière qui s’agrège jusqu’à en devenir une singularité. Est il possible que cette singularité soit un univers à en devenir? Elle se densifie et se réchauffe jusqu’à un point limite. Et change d’état après la limite pour basculer vers le big bang avec L explosion que l’on connaît. Cela ferait des trous noirs des pouponnières d’univers a en devenir. Et concernant les univers qui s’y forment on peut imaginer qu’ils continuent à interagir avec le nôtre a travers l’espace temps. Et c’est ce qui expliquerait la matière noire c’est à dire la présence de matière que l’on arrive pas à déceler mais qui existe et que l’on pourrait visualiser si on perçait l’espace temps. Un peu comme un aimant qui pourrait déplacer un bout de fer en étant derrière un mur. Que penser vous de ces theories ? J’ajoute que je ne suis pas scientifique je m’intéresse seulement aux différents documentaires que j’ai l’occasion de voir donc je m’excuse par avant si mes formulations sont grossières. Bonne soirée à tous !!
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[JPL]

N’hésite pas à poser des questions mais les théories personnelles ne sont pas bien vues.

Rappel de la charte du forum :

Toutes idées ou raisonnements (aussi géniaux soient-ils) doivent reposer sur des connaissances scientifiques ou techniques valides et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d’intimes convictions.

[invite25010381]

Bonjour merci pour ton retour étant nouveau je m’excuse par avance si j’ai pu transgresser les règles de ce forum. Concernant la première partie de mon message à savoir les trous noirs ma question concerne leur nature. Eistein indique que les objets massif déforment l’espace temps. En poursuivant l’idée j’ai trouvé logique de penser qu’en augmentant la masse l’espace temps pouvait céder et se déchirer localement un peu comme un drap qui ne supporte plus le poids d’un objet massif. La fusion de 2 trous noir correspondrait alors A deux déchirures et finissent par provoquer une plus grosse déchirure en faisant céder l’espace qui sépare les deux trous. Y a t’il des éléments qui vont à l’encontre de cette idée ? J’essaie simplement de savoir si ma compréhension du phénomène au vu des éléments scientifiques dont je dispose est fausse et si des lecteurs peuvent me le dire avec leur connaissances plus etaillées que les miennes sur le sujet

[pm42]

J’essaie simplement de savoir si ma compréhension du phénomène au vu des éléments scientifiques dont je dispose est fausse

Elle est fausse parce que tu fais de la physique "avec les mains" ou plus exactement avec des images de vulgarisation fausse.
Les trous noirs comme tout le reste sont décrits par une théorie précise, validée et qui s'exprime avec des maths, pas 3 phrases sur un forum.
Même "les objets massif déforment l’espace temps" comme tu dis est en fait une équation tensorielle.

Donc on sait calculer une fusion ce que représente une fusion de trous noirs même si ce n'est pas facile et notamment par exemple que le résultat fait moins que la somme de chacun des deux, que des ondes gravitationnelles vont être émises, les détecter.
Et cela n'a rien à voir avec "deux déchirures et finissent par provoquer une plus grosse déchirure en faisant céder l’espace qui sépare les deux trous" à moins que tu puisse expliquer pourquoi ta déchirure finale est plus petite que les 2 originales : dans ce cas là, c'est le contraire.

Il y a beaucoup de vulgarisation bien faite, beaucoup de fils ici avec des informations détaillés et s'informer et essayer de comprendre est la bonne voix pour progresser.

Vouloir se construire ses propres images, les appeler "théories" revient à croire après une journée d'initiation à un sport en vacances qu'on a tout compris et qu'on va gagner la médaille d'or aux prochains jeux olympiques et sans s'entraîner d'ici là.

[A voir en vidéo sur Futura]

[saint.112]

Bonjour et bienvenue au club !

Pour aller dans le même sens que les autres, je t’invite à lire et à méditer si ce n’est pas déjà fait la Charte du forum pour bien comprendre son mode d’emploi. Il est fait pour approfondir nos connaissances et à cet effet pour poser des questions et, pour ceux qui connaissent les réponses, pour exposer l’état actuel du savoir. Les développements et réflexions personnels n’y ont pas droit de cité. C’est un forum de vulgarisation, pas de recherche.
Tu es donc tout à fait le bienvenu pour poser toutes les questions qui t’intéressent.

Pour répondre sur le fond tu fais l’erreur de prendre au sérieux l’analogie du drap qu’on donne souvent pour illustrer la déformation de l’espace-temps. C’est juste une image pour permettre de se faire une idée approchée du phénomène mais il faut surtout se garder d’en tirer des conclusions théoriques.

Nico

[invite25010381]

Votre allusion à la charte n'est pas claire pour moi. Je me suis servie de mes connaissances scientifiques ("aussi faibles soient elle" vous me l'avez bien fait comprendre) pour vous demander de confirmez ou d'infirmez certain cheminement logique que je m'étais fait. Etablissement d'un lien entre la singularité à l'origine du Big bang et la singularité d'un trou noir pour déduire que les trous noirs puissent être des pouponières d'univers. Utilisation de la notion de courbure de l'espace temps pour spéculer sur une déchirure dans le cas limite d'une masse trop importante. Utiliser le concept de multivers formé à l'intérieur de trou noir pour expliquer le fait qu'on voient des interactions avec de la matière que l'on arrive pas à détecter (matière noire). Si vous considérez que mes questions reposent sur des vagues convictions vous dénigrer ma démarche scientifique => dois je valider un niveau de cycle préparatoire ou scientifique pour avoir la légitimer de poser des questions ? y a t-il une sélection sur le niveau intellectuel de ceux qui cherchent à progresser d'eux même en faisant appel à vos esprits pour invalider ou non des réflexions ? Quand aux propositions en elles même, je me suis renseigner sur internet elles ne sont pas si stupides puisque certains astrophyciens se posent les mêmes. Le coup des pouponière d'univers est intéressant. Pour les trou noir on ne connait pas la profondeur d'un trou noir. Donc même si ma réflexion sur la fusion est fausse (c'est d'ailleur ce que je vous avez demander de me dire preuve que je ne prétend pas avoir tout compris ) on ne sait pas si la profondeur d'un trou noir est infini ou non. Dans un monde idéal j'aurai aimé qu'une personne analyse "scientifiquement" chacune de mes propositions pour me me dire c'est possible car xxx et xxx ou c'est impossible car yyy et yyy. Et dans le cas où on ne sait pas quels éléments peuvent zzz peuvent aider à avancer sur le phénomène. Au lieu de çà j'ai de vague remarque sarcastique sur l'idée que "j'aurai tout compris et que je voudrais gagner les jo sans m'entrainer" ou des rappels à la charte mais merci quand même

[pm42]

Votre allusion à la charte n'est pas claire pour moi.

La charte interdit les théories personnelles. Cela inclut les "spéculations".
Comme déjà dit, tout cela est bien décrit par les théories actuelles et il est largement plus fructueux de comprendre ce qui est établi que d'essayer de réinventer l'eau tiède dans son coin.

certain cheminement logique que je m'étais fait.

On ne peut pas faire de raisonnement logique dans un domaine sans le connaitre très bien et encore moins à partir d'images de vulgarisation.
Vous partez de choses très simplifiées et qui sont en fait fausses. A partir de là, un raisonnement ne peut pas aboutir à quelque chose de pertinent.

Etablissement d'un lien entre la singularité à l'origine du Big bang et la singularité d'un trou noir

Voici un exemple : il n'y a pas de singularité dans ces 2 cas d'un point de vue physique.
Les équations des théories actuelles aboutissent à une singularité si on les pousse au delà de leur domaine de validité. Les théories qui vont plus loin éliminent les singularités mais on ne sait pas encore choisir laquelle est la bonne ou du moins va dans la bonne direction.

Utilisation de la notion de courbure de l'espace temps pour spéculer sur une déchirure dans le cas limite d'une masse trop importante.

Là aussi, le concept de "déchirure" ne fonctionne pas. Voir plus haut.

le fait qu'on voient des interactions avec de la matière que l'on arrive pas à détecter (matière noire).

C'est du mélange de choses qui n'ont rien à voir. A la limite, on a considéré l'hypothèse que des petits trous noirs puissent composer une partie de la matière noire mais les observations ne vont pas dans ce sens.

dénigrer ma démarche scientifique

Faire des hypothèses sans une formation dans un domaine n'est pas une démarche scientifique.
Est ce que vous avez un avis aussi sur le mécanisme d'apparition du cancer et la façon de le traiter sans avoir fait médecine ?

dois je valider un niveau de cycle préparatoire ou scientifique pour avoir la légitimer de poser des questions

Poser des questions pour comprendre les théories établies est une chose. Inventer des choses dans son coin puis demander validation est tout autre chose.

je me suis renseigner sur internet elles ne sont pas si stupides puisque certains astrophyciens se posent les mêmes.

Non, c'est juste que vous ne comprenez pas assez ce que vous lisez pour croire que c'est la même chose parce qu'il y a 3 mots en commun.

on ne sait pas si la profondeur d'un trou noir est infini ou non.

Pour illustrer la non compréhension, la "profondeur d'un trou noir" n'a absolument aucun sens.

Au lieu de çà j'ai de vague remarque sarcastique sur l'idée que "j'aurai tout compris et que je voudrais gagner les jo sans m'entrainer" ou des rappels à la charte mais merci quand même

On a essayé de vous expliquer quelle approche permet de progresser et laquelle enferme dans une voie sans issue.
Libre à vous de refuser d'écouter ce que tout le monde vous a dit et vouloir pousser le mur au fond de l'impasse en expliquant qu'il va finir par bouger.

[JPL]

Pour illustrer la non compréhension, la "profondeur d'un trou noir" n'a absolument aucun sens.

Entre autres choses parce que le trou noir n’est pas un trou. Il faut se méfier des mots, même s’ils sont passés dans le langage scientifique pour des raisons de commodité. Autre exemple, le big bang : il n’y a pas eu de bang.

[saint.112]

Votre allusion à la charte n'est pas claire pour moi.

Soyons clair, voici un extrait :

6. Étant sur un forum scientifique et technique, les discussions religieuses ou politiques ne sont pas tolérées.
Ayez une démarche scientifique. Ce forum n’est pas un lieu de discussion sur de soi-disant phénomènes paranormaux ou “sciences” parallèles.
Toutes idées ou raisonnements (aussi géniaux soient-ils) doivent reposer sur des connaissances scientifiques ou techniques valides et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d’intimes convictions.
L’un des objectifs de Futura-Sciences étant la vulgarisation scientifique de bon niveau ce n’est pas le lieu pour des questionnements ou remises en cause de théories admises dont seuls des spécialistes ont les compétences pour débattre, ni pour l’exposé de théories strictement personnelles. Une telle démarche aurait sa place uniquement dans un séminaire ou un congrès scientifique.
De la même manière dans les domaines techniques les propos ne peuvent pas s’affranchir des normes à respecter ou de l’état de l’art dans ces domaines.

Je me suis servie de mes connaissances scientifiques ("aussi faibles soient elle" vous me l'avez bien fait comprendre) pour vous demander de confirmez ou d'infirmez certain cheminement logique que je m'étais fait.

Tu t’es trompé de porte en venant sur ce forum pour ça. Personne ici ne répondra à ce genre de “question“.

Etablissement d'un lien entre la singularité à l'origine du Big bang et la singularité d'un trou noir pour déduire que les trous noirs puissent être des pouponières d'univers. Utilisation de la notion de courbure de l'espace temps pour spéculer sur une déchirure dans le cas limite d'une masse trop importante. Utiliser le concept de multivers formé à l'intérieur de trou noir pour expliquer le fait qu'on voient des interactions avec de la matière que l'on arrive pas à détecter (matière noire).

On ne spécule pas ici. L’état actuel des connaissances, des hypothèses et des questionnements scientifiques suffit largement à un amateur comme toi et moi pour nous occuper. Toute incursion dans la recherche ou la production théorique est vouée à l’échec et de toutes façons n’est pas tolérée ici.

Si vous considérez que mes questions reposent sur des vagues convictions vous dénigrer ma démarche scientifique => dois je valider un niveau de cycle préparatoire ou scientifique pour avoir la légitimer de poser des questions ? y a t-il une sélection sur le niveau intellectuel de ceux qui cherchent à progresser d'eux même en faisant appel à vos esprits pour invalider ou non des réflexions ?

Loin de moi l’idée de me montrer désagréable, ce n’est pas mon genre. Ce n’est pas ton niveau universitaire qui compte, la question est : « À quel laboratoire ou à quel centre de recherche tu appartiens ? dans quelle université tu enseignes ? quelles sont tes publications dans une revue à comité de lecture ? » Et de toutes façons si tu avais des hypothèses intéressantes la charte nous dit :

Une telle démarche aurait sa place uniquement dans un séminaire ou un congrès scientifique.

donc pas sur un site de vulgarisation scientifique comme le nôtre.

Pour les trou noir on ne connait pas la profondeur d'un trou noir. Donc même si ma réflexion sur la fusion est fausse (c'est d'ailleur ce que je vous avez demander de me dire preuve que je ne prétend pas avoir tout compris ) on ne sait pas si la profondeur d'un trou noir est infini ou non.

Forcément, un trou noir n’est pas un trou à proprement parler, c’est juste une image pour illustrer le fait que tout ce qui tombe dedans ne peut pas en sortir et qu’il n’émet rien. Il n’a donc pas de profondeur. C’est un objet sphérique.

Dans un monde idéal j'aurai aimé qu'une personne analyse "scientifiquement" chacune de mes propositions pour me me dire c'est possible car xxx et xxx ou c'est impossible car yyy et yyy.

Hélas, on ne vit pas dans un monde idéal et surtout pas sur FS. Il faut trouver un autre forum pour trouver des gens qui analyseront "scientifiquement" tes propositions. Je te souhaite bonne chance.

Au lieu de çà j'ai de vague remarque sarcastique sur l'idée que "j'aurai tout compris et que je voudrais gagner les jo sans m'entrainer" ou des rappels à la charte mais merci quand même

Il y a en effet un peu de ça.
Tu n’es de loin pas le premier à venir proposer tes propres théories sur ce forum. Certains d’ailleurs s’accrochent et reviennent constamment à la charge avec de nouvelles idées quand ce n’est pas toujours les mêmes. La réponse est toujours la même et ça finit souvent par la fermeture du fil. Ne prends donc pas ça personnellement. Ce forum a une vocation bien précise, les règles du jeu sont parfaitement claires, il n’y a ni favoritisme ni d’ostracisme. Il est donc inutile que tu essaies de défendre ta cause : les idées personnelles n’ont pas leur place ici, pas seulement les tiennes.

Nico

[JPL]

Nuançons un peu. BetaPenseur pose des questions sur ce qu’il croit avoir compris. Ce n’est donc pas à strictement parler des théories personnelles et mon signalement en vert voulait dire que la limites était juste un peu franchie. Donc il avait surtout un caractère préventif. Je pense donc qu’il ne faut pas être trop sévère avec lui, et au lieu de luis expliquer la charte (c’est mon boulot de modérateur-responsable) Il faut lui répondre calmement sur chacun des points où l’on voit une mauvaise compréhension.

Notre rôle n’est pas de clouer au pilori mais de faire de la pédagogie adaptée à la demande et à son niveau.

Et pour préciser la code de couleurs à BetaPenseur, un extrait de la charte du forum :

Tout acte de modération est écrit en vert*; dans les autres cas les modérateurs s’expriment à titre personnel.

[invite25010381]

Enfin on avance un peu. A aucun moment je n'ai eu la volonté de "réinventer l'eau tiède dans mon coin" en me plaçant en tant que scientifique qui à la réponse. Je cherche justement des réponses et des critiques sur des propositions. Si je pars d'un raisonnement simplifié c'est justement parce que je n'ai pas d'autre outil en l'état actuel de mes connaissances mais çà ne doit pas m'empêcher de demander à ceux qui savent mieux que moi. Mes questions ne sont pas là pour annoncer un résultat mais pour obtenir des informations qui m'aideront à comprendre des phénomènes qui m'intéresse. Je voulais des réponses simples sur les 3 points évoqués. Par exemple quand vous dites "la profondeur d'un trou noir n'a aucun sens" => pourquoi? on sait que l'espace peut se courber sous l'effet d'une masse non ? on ne peut donc pas mesurer la profondeur de cette courbure? Quand je parle de profondeur je parle de l'enfoncement de l'objet massif dans l'espace temps ou dit autrement l'ordre de grandeur de la courbe de l'espace. En quoi l'analogie du drap courbé est fausse d'un point de vue théorique c'est çà ma vrai question. Qu'est ce qui dans la vulgarisation n'est pas correct et comment vous le décririez de manière plus réaliste?

[mmanu_F]

Salut,

Voici un exemple : il n'y a pas de singularité dans ces 2 cas d'un point de vue physique.
Les équations des théories actuelles aboutissent à une singularité si on les pousse au delà de leur domaine de validité. Les théories qui vont plus loin éliminent les singularités mais on ne sait pas encore choisir laquelle est la bonne ou du moins va dans la bonne direction.

Je ne suis toujours pas d'accord avec l'affirmation que la résolution des singularités est une conséquence inévitable de la gravité quantique. J'ai donné quelques éléments pour justifier mon agnostisme dans cette discussion https://forums.futura-sciences.com/q...ml#post6618692 en attendant de trouver le temps pour écrire un argumentaire plus detaillé.

[invite25010381]

Merci je n'avais pas vu les derniers messages mais oui effectivement je reconnais que mon message n'était pas conforme à la charte et qu'il s'apparente à un énoncé de théorie "fumeuse" dans le sens où construite sur des éléments simplifiés (vidéo de vulgarisation) et pas scientifique. Je suis désolé de çà j'ai choisi "discussion libre" car je pensait que c'était la section qui s'apparente le mieux à mes interrogations. Ma formulation de départ n'était pas la bonne mais mon intérêt pour les phénomènes que j'ai évoqué est réel même si je reconnait totalement que mes connaissances en physique ne suivent pas

[pm42]

Par exemple quand vous dites "la profondeur d'un trou noir n'a aucun sens" => pourquoi? on sait que l'espace peut se courber sous l'effet d'une masse non ?

C'est une image en 2 dimensions. Un trou noir, c'est une courbure en 3 dimensions d'espace et de temps.
Dans le cas de ton drap, la courbure augmente puis diminue et on peut toujours ressortir : dans le cas du trou noir, la courbure ne fait qu'augmenter et on ne peut jamais ressortir.
Et le concept de "profondeur" marche parce que justement, tu as ton drap en 2 dimensions plongé dans notre espace à 3 dimensions. Mais si tu étais toi même en 2 dimensions et que tu vivais sur la surface du droit, tu ne pourrais pas le mesurer : tu verrais juste des distances.
Là, c'est la même chose mais en 3 dimensions d'espace.

Qu'est ce qui dans la vulgarisation n'est pas correct et comment vous le décririez de manière plus réaliste?

Il y a tout simplement des degrés dans la vulgarisation et plus elle abordable, moins elle est correcte.
L'image du drap est la plus fréquente et la plus facile mais aussi celle qui amène le plus à faire des erreurs si on raisonne sur cette base.

[Gilgamesh]

Sinon, sur la question de la possible fécondité des trous noirs, tu peux lire cet article de Futura
https://www.futura-sciences.com/scie...univers-13442/

[mmanu_F]

Salut,

Sinon, sur la question de la possible fécondité des trous noirs, tu peux lire cet article de Futura
https://www.futura-sciences.com/scie...univers-13442/

Le billet de 2007 que tu lies, a vraiment mal vieilli. Pour une critique de l'intérieur (par Bojowald lui-même) du programme cosmologique à boucle, voir le lien que j'ai donné https://forums.futura-sciences.com/q...ml#post6616457

[mach3]

Par exemple quand vous dites "la profondeur d'un trou noir n'a aucun sens" => pourquoi? on sait que l'espace peut se courber sous l'effet d'une masse non ? on ne peut donc pas mesurer la profondeur de cette courbure? Quand je parle de profondeur je parle de l'enfoncement de l'objet massif dans l'espace temps ou dit autrement l'ordre de grandeur de la courbe de l'espace. En quoi l'analogie du drap courbé est fausse d'un point de vue théorique c'est çà ma vrai question. Qu'est ce qui dans la vulgarisation n'est pas correct et comment vous le décririez de manière plus réaliste?

Ha... les dégâts de l'image de la toile tendue dans la vulgarisation de la RG...

Misner, Thorne et Wheeler, dans leur fabuleux pavé de 3 kilogrammes nommé "gravitation" nous disent :

Nothing seems more attractive at first glance than the idea that gravitation is a manifestation of the curvature of space, and nothing more ridiculous at a second glance.

traduction : "rien ne semble plus attractif que l'idée que la gravitation est une manifestation de la courbure de l'espace au premier coup d'oeil, et rien ne semble plus ridicule au second coup d'oeil". Pour reformuler, plus on entre dans le cambouis de la RG, plus on trouve que l'idée qui nous avait séduite au départ est totalement moisie.

L'analogie du drap tendu est une arnaque intellectuelle. Ca n'est absolument pas représentatif de ce que décrit la relativité générale. Rien ne peut être déduit sur la base de cette analogie.

L'idée générale est que les lignes d'univers des corps en chute libre sont des geodesiques de l'espace-temps.
La ligne d'univers d'un corps est l'ensemble continu des événements successifs (date+position) de ce corps.
La chute libre signifie que le corps ne subit pas d'influence extérieure (hormis la gravitation), il ne ressent pas d'accélération.
La géodésique est la généralisation en géométrie non-euclidienne de la droite en géométrie euclidienne.
Dans un espace(-temps) courbe, la géométrie est différente de celle d'Euclide (ou de Minkowski qui est la géométrie de l'espace-temps plat de la relativité restreinte) : en un point extérieur à une géodésique il peut passer une infinité ou aucune géodésique parallèle (en euclidien ou minkowskien c'est une et une seule), le périmètre d'un cercle est différent de , la somme des angles d'un triangle est différente de 180°... Mais la géométrie d'Euclide (ou de Minkowski) s'applique en chaque point, et en approximation dans le voisinage de chaque point.

Une toile tendue par un poids posé au milieu forme une surface courbe, et cette surface courbe possède des géodésiques. Quand on lance de petits objets dessus, ils prennent des trajectoires qui rappellent les mouvements orbitaux.
Cependant:
-ces trajectoires ne font que rappeler les mouvements orbitaux, elles ne les reproduisent pas du tout, le mouvement n'est pas keplerien
-ces trajectoires n'ont rien à voir avec les géodésiques de la surface de la toile, les petits objets lancés sur la toiles ne suivent pas ces géodésiques
-cette surface est censée figurer l'espace qui serait courbé, alors que ce n'est pas de la courbure de l'espace dont il est question en RG, mais de la coubure de l'espace-temps
Cette expérience n'a donc rien à voir avec la RG, d'où la qualification d'arnaque intellectuelle quand elle est utilisée pour l'illustrer

Par rapport au dernier point soulevé : imaginons que dans l'espace-temps seul l'espace soit courbé(1), comme cette expérience de toile tendue peut éventuellement le faire croire : et bien la forme des trajectoires ne dépendrait pas de la norme de la vitesse. Un corps, lancé orthogonalement à la droite qui le relie à un astre massif, pourrait décrire une orbite circulaire quelque soit sa vitesse. Ce qui est problématique car on ne doit obtenir un cercle que pour une vitesse précise, sinon ce sont des ellipses ou des hyperboles. Le fait que la trajectoire dépende de la norme de la vitesse est dû au fait que la courbure n'est pas que spatiale.

Pour aller un peu plus loin dans la compréhension de cette courbure de l'espace-temps je reposte un petit texte :

Premier point, qui se limite à la mécanique classique :

Sans même faire de relativité générale, la théorie de Newton de la gravitation peut-être reformulée comme une géométrie de l'espace-temps courbe (théorie de Newton-Cartan). Contrairement à l'espace-temps de la RG, il n'y a pas de métrique(2) sur l'espace-temps classique (bien que celui-ci se découpe en tranche d'espace avec une métrique euclidienne(3)), mais ça n'empêche pas qu'il y ait des géodésiques et une courbure, qui viennent avant la métrique et reposent sur le concept de connexion. Quand il n'y a pas de métrique, on a une grande liberté dans le choix de la connexion, et pour chaque connexion, on aura un ensemble de géodésiques différent. Sur l'espace-temps de la mécanique classique, il y a (parmi une infinité) deux choix plus pertinents que d'autres pour la connexion.

Le premier choix fait que les lignes d'univers des objets en mouvements rectilignes uniformes (au sens vitesse constante en norme et en direction par rapport à un référentiel galiléen) seront des géodésiques et seulement ceux-là. On peut d'ailleurs dire, de façon plus élégante : les mouvement rectilignes uniformes sont des géodésiques dans ce premier choix. Dans ce choix là, on se retrouve sans courbure pour l'espace-temps, les familles de géodésiques parallèles (qui sont alors des droites parallèles) forment les référentiels galiléens et l'équation des géodésiques génère les lois de Newton. L'expression de ces lois dans un référentiel non galiléen nécessite l'introduction de forces d'entrainements fictives (centrifuge, coriolis) afin de les garder correctes dans ces référentiels.
On note cependant un point de détail : il y a des forces qui s'accompagnent d'un ressenti (on parle d'accélération propre, mesurable par un accéléromètre) pour un mouvement rectiligne uniforme et d'autres non, et inversement.

Exemples :

-je suis assis sur ma chaise, immobile par rapport au sol (et au référentiel terrestre qu'on va considérer comme galiléen). Je ressens une accélération propre, due à la réaction de la chaise sur mon postérieur qui doit compenser exactement mon poids pour que je sois effectivement immobile. En effet la réaction de la chaise s'applique sur mon postérieur uniquement, alors que mon poids s'applique à tout mon volume (chaque petite partie de moi accélère de la même façon, donc mon corps devrait accéléré comme un tout si il n'y avait pas d'autres forces pour l'empêcher).

-je suis sur un tourniquet, immobile par rapport au tourniquet, mais en mouvement de rotation uniforme dans un référentiel galiléen. Je me tiens fermement aux poignées du tourniquet pour ne pas être éjecté. Dans le référentiel galiléen, ma rotation est expliquée par la force centripète qu'exerce la tension de mes mains sur les poignées (si je lâche les poignées, je pars tout droit, suivant la tangente au tourniquet). Cette tension exercée seulement sur mes mains me fait ressentir une accélération propre. Dans le référentiel du tourniquet, mon immobilité s'explique par l'addition d'une force centrifuge qui compense exactement la tension sur la poignée et qui s'applique à tout mon volume (et c'est elle qui explique que si je lâche la poignée, mon mouvement dans ce référentiel devient centrifuge).
On note une similarité entre le duo poids/réaction dans le référentiel terrestre quand je suis sur ma chaise et le duo force centrifuge/tension dans le référentiel du tourniquet.

Dernier exemple : je suis en chute libre au-dessus d'une planète sans atmosphère. Vu d'un référentiel galiléen, mon mouvement est accéléré et cela est expliqué par mon poids. Il n'exerce cependant pas d'accélération propre sur moi, je ne ressens rien, car il est appliqué en volume. Dans un référentiel non galiléen où je suis immobile, il y a une force d'entrainement fictive qui compense mon poids.

Ce point de détail oriente vers le second choix de connexion où les mouvements de chute libre sont les géodésiques (ou formule plus lourde : les lignes d'univers des objets en chute libre sont les géodésiques). L'espace-temps muni de cette connexion est courbé. Pour être précis, si on prend deux géodésiques initialement parallèles, alors elles vont forcément soit s'éloigner, soit se rapprocher (contrairement à deux droites parallèles d'un espace(-temps) plat), c'est ce qu'on appelle la déviation des géodésiques et c'est ce qu'encode le fameux tenseur de Riemann. En effet si on lâche deux objets dans un champ de gravitation avec la même vitesse initiale, il vont finir par se rapprocher ou s'éloigner suivant la configuration : c'est l'effet de marée, une illustration très parlante et concrète de la déviation des géodésiques et donc de la courbure de l'espace-temps (mais pas de l'espace seul qui ici n'est pas courbé!) correspondantes à ce choix de connexion.
On différencie alors les mouvements avec et sans accélération propre (c'est-à-dire ressentie). Dans cette façon de voir, la force de gravitation devient alors fictive au même titre que les forces d'entrainements : les forces qui s'exercent sur le volume et qui du coup ne sont pas responsables d'accélération propre sont ainsi regroupées dans le même sac.
Les prédictions sont bien sûr les mêmes pour les deux choix, c'est juste un certain découpage des choses, qui à le mérite de faire apparaitre des relations : considérer la chute libre comme le mouvement naturel (et donc les lignes d'univers correspondantes comme des géodésiques) amène à penser l'espace-temps comme courbe (sans que l'espace, au sens d'une tranche contenant tous les évènements ayant lieu à la même date, ne soit courbe) et la gravitation comme une force fictive au même titre que la force centrifuge ou de coriolis. Cela contient, en germe, le principe d'équivalence (pas de différence entre les expériences locales dans un référentiel uniformément accéléré en l'absence d'un champ de gravitation et dans un référentiel galiléen dans un champ de gravitation de même accélération).

Deuxième point, en relativité générale :

En relativité restreinte, on introduit un outil pour mesurer les distances spatio-temporelles entre évènements de l'espace-temps, la métrique de Minkowski. C'est elle qui est responsable de toutes les particularités de la relativité restreinte (dilatation des durées, contractions des longueurs, jumeaux de Langevin, ficelle de Bell, etc).

Localement, l'espace-temps de la relativité générale doit être assimilable à celui de la relativité restreinte (covariance), il est donc muni d'une métrique qui localement ressemble à celle de Minkowski, mais qui peut varier d'un évènement à l'autre. Le fait qu'il y ait une métrique va imposer une connexion bien particulière (il y a des histoires de compatibilité sur lesquelles nous n'allons pas nous étendre ici), celle dite de Levi-Civita, qui dérive de la métrique (4). On ne peut plus choisir n'importe quelle connexion comme en mécanique classique, et donc la courbure résultante (qui dérive de la connexion) nous est imposée par la connexion, elle-même imposée par la métrique. L'espace-temps se retrouve alors intrinsèquement courbé (alors que ça avait un caractère un peu artificiel en mécanique classique, le choix de connexion étant libre, la courbure aussi).

Il vient de l'étude de la relativité restreinte qu'une ligne d'univers sans accélération propre est une droite dans l'espace-temps de Minkowski (5). La généralisation de cela, est qu'une ligne d'univers sans accélération propre est une géodésique. C'est le principe d'équivalence : un mouvement rectiligne uniforme en espace-temps plat n'est pas différentiable localement d'un mouvement de chute libre (géodésique) en espace-temps courbe, et inversement, un mouvement uniformément accéléré en espace-temps plat n'est pas différentiable localement de l'immobilité dans un champ de gravitation équivalent.

A la différence du cas de la mécanique classique, l'espace lui-même peut être courbé. Mais c'est quoi l'espace? c'est une tranche de l'espace-temps contenant des évènements considérés comme étant à la même date. Or, le temps absolu n'est plus (il est tombé avec la relativité restreinte), il existe donc une infinité de manière de dater les évènements et donc une infinité de façon de couper les tranches (après c'est quand même pas n'importe comment, il y a des règles pour que la tranche soit bien de l'espace). Parmi toutes ces façons de trancher, on peut en trouver qui génèrent des tranches plates! Un exemple bien connu est dans la géométrie de Schwarzschild, qui décrit l'extérieur d'un astre de symétrie sphérique. Si on découpe l'espace-temps suivant la datation t de Schwarzschild (valable seulement pour r>rs, on ne parle pas de trou noir), alors l'espace est courbé, mais si on découpe suivant la datation tr de Gullstrand-Painlevé (valable pour tout r), alors l'espace est plat! Les mouvements des corps dans cet espace-temps ne dépendant pas de la façon dont on le découpe, cela illustre bien que concrètement, les géodésiques et donc les trajectoires de chute libre (et donc les orbites) ne dépendent pas de la courbure de l'espace, mais bien de celle de l'espace-temps.
Par ailleurs, dans bien des cas courants (hors gravité extrême), les termes du tenseur de Riemann qui concernent l'espace sont très petits devant ceux qui concernent le temps. Si on les néglige, on retombe simplement sur les géodésiques de Newton-Cartan et donc sur la gravitation newtonnienne (temps absolu, espace plat).

m@ch3

1: façon de parler, disons que dans un système de coordonnées particulier, les tranches orthogonales à l'axe temps sont courbes, et celles qui contiennent l'axe temps sont plates, façon cylindre sphérique
2: pas d'outil pour mesurer la distance spatio-temporelle entre deux évènements
3: un outil pour mesurer la distance spatiale entre deux lieux
4: si on parle en coordonnées, les coefficients de Cristofell, qui caractérisent la connexion, dépendent des dérivées partielles des coefficients de la métrique
5: l'accélération propre d'un corps est liée à la dérivée du quadrivecteur vitesse de ce corps par rapport à son temps propre. Ce quadrivecteur étant de norme constante, la dérivée porte sur son orientation

[invite25010381]

Merci pour ton message mach3 je te mentirai si je te disais avoir tout compris. Je vais avoir besoin de le relire plusieurs fois pour essayer de saisir tous les concepts qui sont discutés. Néanmoins j’ai trouvé un passage dans ton message vraiment très intéressant «*Mais c'est quoi l'espace? c'est une tranche de l'espace-temps contenant des évènements considérés comme étant à la même date. Or, le temps absolu n'est plus (il est tombé avec la relativité restreinte)*». Quand tu parles de tranche d’espace temps est ce que tu considères que l’espace temps est une sorte de gâteau contenant déjà tout les événements passés et futur? J’insiste sur la notion de futur. J’avais vu un documentaire qui disait qu’à partir du moment où j’étais en mouvement même à allure faible mon «*maintenant*» est différent de celui de mon camarade qui lui est immobile. En se déplaçant dans l’espace, le temps ralentirait pour celui qui se déplace contrairement au temps mesuré par celui qui est immobile. Néanmoins la notion d’espace me perturbe car j’ai du mal à la matérialiser de manière concrète et c’est pareil pour le temps. J’aurais plus dit que la gravité agis sur le mouvement de l’observateur dans le sens où elle peut ralentir le mouvement de celui qui s’approche du champ gravitationnel (notion temps) et même dévier sa position initiale avant l’entrée dans le champ (notion espace). Je préfère voir l’espace temps comme immuable et ne considérer que la gravité n’agit que sur l’acteur qui se déplace dans l’espace temps. Ma vision est peut être fausse sagit t’il seulement de point de vue au niveau du référentiel? Je préfère voir l’espace et le temps comme immuable contrairement aux corps qui traversent ces derniers car je trouve plus élégant que la gravité agisse uniquement sur de la matière et pas sur des notions mathématique. D’ailleurs je vois le temps comme une mesure permettant de quantifier un écart entre des états changeant. Si il n’y a pas de changement d’état dans un système le temps me semble désuet. Et ce que je trouve vraiment fou en mécanique quantique mais j’ai peur de m’éloigner un peu du sujet c’est de considérer qu’une particule peut avoir deux états différents au même moment comme si des évènements pouvait se dérouler sans Que le temps ne s’écoule. N’hésitez pas à me reprendre si j’ai dis des énormités

[mach3]

Néanmoins j’ai trouvé un passage dans ton message vraiment très intéressant «*Mais c'est quoi l'espace? c'est une tranche de l'espace-temps contenant des évènements considérés comme étant à la même date. Or, le temps absolu n'est plus (il est tombé avec la relativité restreinte)*». Quand tu parles de tranche d’espace temps est ce que tu considères que l’espace temps est une sorte de gâteau contenant déjà tout les événements passés et futur? J’insiste sur la notion de futur.

Certaines personnes voit cela ainsi, l'espace-temps comme un tout, abouti et immuable, ce qu'on appelle l'univers-bloc, où tout serait déjà écrit et qu'on serait en train de parcourir passivement du passé vers le futur, mais c'est plus de la philo qu'autre chose. L'univers-bloc ou une autre interprétation (mais je ne vais pas m'étendre sur ces autres interprétations, c'est de la philo), ça ne change pas les prédictions de la théorie de la relativité générale, prédictions qui sont vérifiées par les observations.

On peut utiliser un modèle de l'espace-temps dans son ensemble en relativité générale, mais ça ne signifie pas qu'on considère que l'univers réel que l'on pense modéliser ainsi "existe" déjà dans son ensemble et qu'on ne fait que le parcourir passivement du passé vers le futur : ce genre de considération sort du cadre scientifique.

J’avais vu un documentaire qui disait qu’à partir du moment où j’étais en mouvement même à allure faible mon «*maintenant*» est différent de celui de mon camarade qui lui est immobile. En se déplaçant dans l’espace, le temps ralentirait pour celui qui se déplace contrairement au temps mesuré par celui qui est immobile.

Oui, c'est de la vulgarisation courante (mais pas forcément très bonne... elle véhicule des méconceptions que l'on peut deviner dans cette citation) au sujet de la relativité restreinte.

Quelques fils intéressants pour limiter les dégats :

https://forums.futura-sciences.com/p...e-jumeaux.html
https://forums.futura-sciences.com/q...ent-temps.html
https://forums.futura-sciences.com/p...ultaneite.html

Néanmoins la notion d’espace me perturbe car j’ai du mal à la matérialiser de manière concrète et c’est pareil pour le temps.

L'espace est bien plus abstrait et arbitraire que concret et objectif...
L'image d'un espace absolu, scène immobile et inerte sur laquelle se déroulerait les évènements de l'univers est tombée il y a bien longtemps maintenant, elle n'était déjà plus nécessaire du temps de Newton (Newton la soutenait, mais pas Leibniz, il ne s'agissait plus que de philosophie, pas de physique).

Il faut que je retrouve (et éventuellement que j'améliore) des textes que j'ai déjà écrit sur comment on peut définir l'espace en relativité. Je repasserais.

m@ch3

[Pio2001]

Bonjour BetaPenseur,

Quand tu parles de tranche d’espace temps est ce que tu considères que l’espace temps est une sorte de gâteau contenant déjà tout les événements passés et futur? J’insiste sur la notion de futur.

Exactement.

Néanmoins la notion d’espace me perturbe car j’ai du mal à la matérialiser de manière concrète et c’est pareil pour le temps. J’aurais plus dit que la gravité agis sur le mouvement de l’observateur [...] Je préfère voir l’espace temps comme immuable et ne considérer que la gravité n’agit que sur l’acteur qui se déplace dans l’espace temps.

C'est un bon point de départ. En effet, les notions d'espace et de temps sont des notions abstraites. Ce sont les axes x, y, et z et toutes les coordonnées qu'ils engendrent dans un volume infini, auxquels on peut ajouter la variable t pour dater nos diagrammes.

Je préfère voir l’espace et le temps comme immuable contrairement aux corps qui traversent ces derniers car je trouve plus élégant que la gravité agisse uniquement sur de la matière et pas sur des notions mathématique.

Cela paraît logique. Sauf que depuis la découverte de la relativité générale, on ne peut plus dire cela. On s'aperçoit que la géométrie euclidienne n'est pas la plus adaptée pour décrire le mouvements des corps dans l'espace et le temps, et que l'utilisation des géométries non euclidiennes est bien plus simple.

On peut l'interpréter en disant que la gravité agit sur la géométrie, mais tu as tout de même raison de dire que les masses n'agissent pas sur les mathématiques elles-mêmes.
Quand on dit que la gravité agit sur la géométrie, cela signifie que ses effets se calculent en modifiant ce qu'on appelle la métrique de l'espace-temps. La métrique, c'est ce qui permet de calculer les distances dans l'espace-temps (distance au sens généralisé : distance en mètres si c'est selon les axes x y z, distance en secondes si c'est le long de l'axe t).

Tout ça, ce sont des outils mathématique très complexes, qui permettent de rendre compte avec exactitude de ce qui se passe autour de nous : l'avance du périhélie de Mercure, les mirages gravitationnels que l'on photographie autour des galaxies lointaines, l'avance des horloges atomiques des satellites GPS en orbite autour de la Terre, et bien sûr l'anneau de lumière autour du trou noir de la galaxie M87 et j'en passe.

Ce sont les lois de la relativité générale. Elles s'expriment avec des mathématiques si compliquées qu'on a coutume de dire que "les masses agissent sur la géométrie elle-même".
En réalité, cela veut juste dire que les lois du mouvement (les lois physiques, donc) en relativité générale sont si compliquées qu'elles nous obligent à apprendre de nouveaux outils mathématiques si on veut effectuer des calculs. D'où le raccourci de langage qui s'ensuit.

Si tu veux quelques informations sur les trous noirs, il y a de nombreuses vidéos sur Youtube.
En partant du niveau le plus simple, en voici quelques unes :

En 1 minute, qu'est-ce qu'un trou noir, par Hubert Reeves : https://www.youtube.com/watch?v=3rcAcq4vgDg
En 2 minutes et demie, quel est le rayon d'action d'un trou noir, par Jean-Pierre Luminet : https://www.youtube.com/watch?v=i-fGatEKalI
En 14 minutes, une bonne introductions aux trous noir, par Science étonnante : https://www.youtube.com/watch?v=TdnER8AeIdw
Cette vidéo est un peu datée : depuis, on a observé la coalescence (c'est-à-dire la fusion) de deux trous noirs de taille stellaire (à peine plus gros que des trous noirs stellaires) sous forme d'ondes gravitationnelles dans les detecteurs Ligo et Virgo.