Est-ce qu'il existe un modèle d'Univers fini et borné (Univers-bulle) qui évolueraient dans un Multivers infini contenant d'autres Univers-bulles?
Dans ce type d'univers il y aurait donc bien une "frontière" et on ne reviendrait donc pas à son point de départ si on évoluait tout droit...
Et à la question : "qu'est-ce qu'il y a au-delà de cette frontière?" et bien ce serait du vide (qui comme on le sait n'est pas vraiment vide) qui s'étendrait jusqu'au prochain Univers-bulle.
Au niveau des vulgarisateurs tu peux par exemple faire un tour du coté de Jean-Pierre Luminet pour la théorie de l'univers chiffonné ou bien l'univers fini sans bord, voir du coté de Aurélien Barrau ou Brian Greene pour les multivers etc..
C'est pas ce qui manque les hypothèses et théories sur la forme de l'univers ainsi que sa finitude spatial ou temporelle il y en a moulte , mais actuellement on en sais rien.
Merci d'avoir apporté ta réponse.
Par contre, je ne trouve pas de modèle d'Univers borné.
Est-ce parce que c'est une aberration pour les astrophysiciens ?
Que veux tu dire par borné ? Si cela suppose une frontière au sens classique, oui, c'est une aberration puisque la question : qu'y a t'il de l'autre coté ?Envoyé par Shagiu2
Sinon, il y a pas mal d'infos disponible et JP Luminet en parle bien je trouve :
https://www.futura-sciences.com/scie...luminet-45392/
https://saf-astronomie.fr/jp_luminet_conf2018/
Selon mes très vieux souvenirs, si un ensemble est fini, il est nécessairement borné (on peut compter ses éléments à l'aide d'un ensemble borné d'entiers). Un univers fini contient un nombre fini de particules et est donc borné.
L'exemple le plus simple de modèle d'univers fini est celui de Friedmann-Lemaître avec courbure spatiale positive. Si on vivait dans un univers ne comptant que deux dimensions d'espace il s'agirait d'une sphère (surface). Avec trois dimensions d'espace il s'agit d'une hypersphère, plus difficile à se représenter.
Manque de bol, ce modèle semble réfuté par les observations du fonds diffus cosmologique (ou CMB pour Cold Microwave Background en anglais), qui militent en faveur d'un univers dont les sections spatiales seraient euclidiennes (on parle d'espace "plat"). Mais avec une marge d'erreur qui n'exclut pas complètement la possibilité d'une courbure positive et donc d'une géométrie sphérique (avec un rayon de courbure suffisant grand pour que la portion de l'univers que nous pouvons observer paraisse "plate" dans la limite de la précision de nos mesures, comme par exemple un terrain de foot te paraît plat malgré la courbure de la surface de la Terre).
Dans mon post d'introduction, je partais de l'hypothèse qu'aux delà des "frontières" de l'Univers, il pourrait y avoir un vide du type intergalactique (ou pourquoi pas d'une nature différente).
D'un point de vue philosophique c'est concevable mais qu'en est-il du point de vue scientifique? Est-ce possible ?
Bien évidemment, ici l'Univers ne désignerait plus tout ce qui existe car on ferait appel au concept de Multivers.
Le pro du sujet, c'est Gilgamesh qui si tu as de la chance va venir expliquer qu'un Multivers est une conséquence automatique dans la théorie de l'inflation éternelle.
Tu peux sans doute retrouver ses posts sur le sujet.
Je n'ai pas l'impression qu'il y a le concept de frontière et de "vide" entre les univers. En fait, tu peux avoir des univers infinis.
Ce qui est difficile est qu'on a tendance à projeter nos constructions mentales basées sur notre expérience quotidienne et les images de la vulgarisation. Quand on représente un multivers, on montre souvent des grosses boules noires chacune remplie de galaxies et séparées les unes des autres. Cette image ne correspond pas à la théorie.
Est-ce que dans le modèle de Friedmann-Lemaître, si on se lançait dans une direction, on reviendrait à notre point de départ ou pas?
Un Multivers infini comprenant une multitude et même une infinité d'Univers finis (Univers-bulles) serait donc en contradiction avec une ou plusieurs théories communément admises par la communauté des astrophysiciens?
Cela dépend de la courbure, positive, nulle ou négative.
Non, pourquoi ?
Oups, j'ai répondu un peu vite. Je voulais dire que ce n'est pas contradictoire en soi mais ils existent des théories sans cela en effet.
Là encore, les liens données et les anciennes discussions seront largement plus précises.
Dans le cas d'une courbure positive (les sections spatiale à temps cosmologique constant sont alors des hypersphères 3D de l'espace-temps à 4 dimensions), oui. Comme sur une sphère 2D (par ex. la surface de la Terre).
Mais ce n'est physiquement pas possible tant que l'univers est en expansion avec un taux d'expansion (le paramètre de Hubble) assez grand pour que deux points de l'hypersphère suffisamment distants l'un de l'autre s'éloignent l'un de l'autre à une vitesse supérieure à c. Donc faudra attendre un paquet de milliards d'années pour faire l'expérience...
On a une idée qui ressemble à ça avec le multivers inflationnaire mais au delà de l'univers-bulle, le vide qu'on trouve est pas du genre calme.
Pour te visualiser la chose, imagine un grand espace vide. Mais imagine que la valeur typique de densité d'énergie ρ de ce vide soit très élevée, typiquement de l'ordre de l'énergie de Grande Unification ρ ~ (1016 GeV)4.
Si on applique les équation de la relativité générale sur ce vide, alors il on trouve qu'il est en très violente inflation, avec un temps de doublement de l'ordre de 10-37 s. L'énergie du vide a exactement le rôle qu'avait imaginé Einstein en introduisant la constante cosmologique. Juste que là, elle est sur-vitaminée. Le résultat est le multivers inflationnaire.
Il existe bien sûr un autre état possible pour le vide : le nôtre. Et l'évolution spontanée d'un système physique va toujours des hautes vers les basses énergies. Cette transition est un phénomène quantique et local : en chaque point du multivers inflationnaire, le vide s'effondre vers un état quelconque situé beaucoup plus bas.
Que devient l'énergie du vide ? Elle excite les champs de matière : là où le vide change d'état, il se remplit de matière. La matière a un l'effet inverse du vide sur l'expansion : le vide entretient l'expansion, la matière la freine. Le taux d'expansion qui était très élevé s'effondre. On raccroche les wagon avec un Big Bang chaud : un plasma dense et chaud avec un taux d'expansion très élevé mais en décroissance très rapide au départ puis plus lente.
La probabilité de ce changement de phase locale est élevée mais comme tous les espaces qui n'ont pas connu ce changement de phase produisent des volumes de vide à un rythme effréné, le multivers grandit perpétuellement tout en s'effondrant un peu partout à la fois...
Parcours Etranges
dans le cas où notre univers serait la surface d'un sphère en x dimension oui ..Mais j'ai bien peur qu'on ne le sache jamais!Est-ce que dans le modèle de Friedmann-Lemaître, si on se lançait dans une direction, on reviendrait à notre point de départ ou pas?
Un peu gênant ce concept de "forme de l'univers" car pour avoir une forme il faut qu'il soit dans un autre espace qui lui même serait sans doute dans un autre espace etc...
L'univers reste encore bien mystérieux ! et comme m'a dit un ami astro physicien : en fait on ne sait pas grand chose !
Je laisse les affirmations de certitude à ceux qui gagnent leur vie en faisant des Vidéos Youtube ..comme un certain Astrono qui a le don de m'énerver !
Pas du tout, c'est simplement qu'on parle de la définition mathématique de la forme ou de la topologie et qu'il n'est pas du tout nécessaire d'être dans un autre espace.Un peu gênant ce concept de "forme de l'univers" car pour avoir une forme il faut qu'il soit dans un autre espace qui lui même serait sans doute dans un autre espace etc...
Ce genre d'affirmation est assez étonnant et un peu auto-contradictoire : tu as dit avec certitude un truc plus haut qui montre que tu ne sais pas.
eh bien non... Je cite l'article wikipedia sur la courbure :Un peu gênant ce concept de "forme de l'univers" car pour avoir une forme il faut qu'il soit dans un autre espace qui lui même serait sans doute dans un autre espace etc...
De même, selon le modèle de Friedman-Lemaître (qui permet de définir un temps cosmologique commun à tous les observateurs comobiles, dont c'est le temps propre) nous pourrions très bien vivre dans univers fini représentable par un modèle d'espace-temps (4D) dont les hypersurfaces spatiales (3D) à t constant sont des hypersphères.Comme l'a montré Gauss pour le cas des surfaces (theorema egregium), il est très remarquable que la courbure d'un objet géométrique puisse être décrite de façon intrinsèque, c’est-à-dire sans référence aucune à un « espace de plongement » dans lequel se situerait l'objet considéré. Par exemple, le fait qu'une sphère ordinaire soit une surface à courbure positive constante est complètement indépendant du fait que nous voyons habituellement cette sphère comme étant plongée dans notre espace euclidien à trois dimensions. La courbure de cette sphère pourrait très bien être mesurée par des êtres intelligents bidimensionnels vivant sur la sphère (sortes de « fourmis bidimensionnelles »), à partir de mesures de longueurs et d'angles effectuées sur la sphère. La légende veut que Gauss se soit interrogé sur ces questions en étant confronté aux difficultés de cartographie de la Terre.
Et comme les fourmis bidimensionnelles ci-dessus, nous pourrions le vérifier en mesurant des longueurs et des angles (à l'échelle astronomique, bien sûr, car le rayon de courbure intrinsèque de cette hypersphère devrait être immensément grand, compte-tenu de la taille de l'univers observable), et en constatant par exemple que la somme des angles d'un triangle formé par trois astres lointains appartenant à la même hypersurface spatiale à t constant est supérieure à 180 degrés.
Ce n'est pas pour autant qu'il y aurait "quelque-chose" à l'extérieur de cet univers fini.
"Ce genre d'affirmation est assez étonnant et un peu auto-contradictoire : tu as dit avec certitude un truc plus haut qui montre que tu ne sais pas."
Rien compris à ta critique
J'ai dit quoi avec certitude
Bien oui je ne sais pas et personne sait vraiment je crois bien !
Tu as affirmé que pour avoir une forme, un Univers devait être dans un autre. C'est une certitude et elle est fausse. Donc il est étonnant de critiquer ceux qui disent des choses mais qui en plus sont vraies.
L'extrapolation à toute l'humanité est un peu rapide.
Au passage, tu devrais lire les réponses sur le fait que quelque chose peut avoir une forme sans être inclus dans autre chose, c'est largement plus intéressant que les considérations sur le thème de "vu que je ne sais rien, on va dire que c'est le cas de tout le monde".
Les gens qui bossent sur le sujet savent 2 ou 3 trucs quand même et certains ont même fait l'effort de bien vulgariser.
Puisque TOI tu sais TOUT je m'incline
Je ne sais qui tu es peut être un chercheur en astrophysique ..Mais ça m'étonnerait ..Ils sont plus humbles !
L'idée introduite par la géométrie différentielle exprime justement que ce plongement dans une dimension supérieure est facultatif. Ce qu'on appelle la courbure de Gauss est une propriété intrinsèque à la variété, Par définition, elle ne dépend pas du plongement, d'où son nom. C'est le fameux theorema egregium qui a éblouit Gauss en son temps.dans le cas où notre univers serait la surface d'un sphère en x dimension oui ..Mais j'ai bien peur qu'on ne le sache jamais!
Un peu gênant ce concept de "forme de l'univers" car pour avoir une forme il faut qu'il soit dans un autre espace qui lui même serait sans doute dans un autre espace etc...
L'univers reste encore bien mystérieux ! et comme m'a dit un ami astro physicien : en fait on ne sait pas grand chose !
Je laisse les affirmations de certitude à ceux qui gagnent leur vie en faisant des Vidéos Youtube ..comme un certain Astrono qui a le don de m'énerver !
Un petit repost sur cette question de courbure :
Commençons en 1D : pour caractériser la courbure d'une... courbe, par exemple un virage sur une autoroute (en rouge ci dessous), on fait appel à la notion de rayon de courbure R. En chaque point on définit le rayon du cercle tangent à la courbe (appelé cercle osculateur).
source
La courbure X c'est tout simplement l'inverse du rayon de courbure:
X=1/R
Plus le rayon R est petit, plus la courbure X est grande.
Si R est nul, la courbure n'est pas définie, on a un point anguleux. Inversement, une droite bien rectiligne se definit par un rayon de courbure infini et X est nulle, comme on s'en doutait. Que le virage aille à droite ou a gauche est indifférent et R est toujours positif. In fine, X est donc seulement positive ou nulle en 1D.
En 2D maintenant. Sur une nappe on se représente en chaque point le plan tangent à la nappe. Et, pointant orthogonalement à ce plan, en tout point, un vecteur normal h. En suivant un chemin fermé quelconque parcourant la nappe si h revient en son point initial identique à lui même, la nappe est dite orientable (ça a un sens de définir une direction et son opposée). S'il revient inversé, c-a-d pointant dans la direction opposée à celle de départ, cas du ruban de Moebius, la nappe est dite non orientable.
Faisons maintenant passer un plan selon h, cad un plan normal à la nappe. Son intersection avec la nappe définit un arc (une section) le long duquel, en chaque point on peut définir une courbure dans le sens de précédemment (1D). Mais comme c'est en 2D qu'on travaille, en chaque point de cet arc, on peut regarder ce qui se passe si on tranche la nappe perpendiculairement, et mesurer le rayon de courbure et la courbure tout pareille : on a donc 2 courbures possibles.
Ajoutons à cela, si la surface est orientable, que le rayon de courbure peut se situer d'un côté ou de l'autre de la nappe. Aussi le rayon de coubure et la courbure, son inverse, ont un signe, positif ou négatif : X est donc négative, positive ou nulle en 2D.
Bien. Considérant la nappe en un point donné, on va essayer de la trancher de manière à ce que le rayon de coubure soit le plus petit possible et la courbure correspondante maximale. Tchac, on tranche on mesure et on obtient R1 le rayon et X1 = 1/R1 son inverse, la courbure principale.
Première chose remarquable, il se trouve que le rayon de courbure R2 obtenue en tranchant perpendiculairement en ce point est, lui, maximal, et la courbure X2 correspondante, minimale.
Avec 2 nombres comme X1 et X2 on peut s'amuser.
En les combinant, on va définir deux types de courbures.
H, la courbure moyenne est la moyenne de X1 et X2
H=(X1+X2)/2
et K, la courbure de Gauss, leur produit.
K=X1.X2
Voyons ce que cela donne dans un cas concret. Disons un cylindre et une sphère de rayon r.
Commençons par le cylindre. La courbure principale est la section du cylindre, un cercle de rayon r. Perpendiculairement à cette section, j'ai la génératrice du cylindre qui est une droite.
J'ai donc X1 = 1/r et X2 = 0.
Ce qui me donne
H = 1/2r
K = 0
Pour la sphère, j'ai X1 = X2 = 1/r
H = 1/r
K = 1/r²
On mesure ainsi que la courbure moyenne d'une sphère est deux fois plus forte que celle d'un cylindre. Ca correspond bien à l'intuition (puisque la sphère est courbée selon deux direction contre une seule dans le cas du cylindre). Plus surprenant on mesure que la courbure de Gauss est nulle dans le cas du cylindre.
Or, la signification profonde d'une courbure de Gauss nulle, c'est la propriété de la nappe à accepter des projections sans déformation d'angle depuis un plan. Si la courbre de Gauss n'est pas nulle, on ne peut pas passer du cas euclidien (le plan) à la nappe sans déformer les angles ou les surfaces.
On peut ainsi couvrir un cylindre avec une feuille de papier sans faire de pli. Mais on ne peut emballer une orange sans froisser le papier.
La courbure de Gauss est donc intrinseque, elle influe sur la géométrie que l'on peut tracer sur la nappe.
Si K =0 on a quelque chose d'euclidien. Un cylindre est donc euclidien bien que apparemment courbé.
Si K > 0, cela signifie que les 2 rayon de courbures, R1 minimal et R2 maximal en chaque point, sont du même côté de la nappe (ils sont soit tous les deux positifs, soit tous les deux négatifs, selon le sens arbitraire selon lequel on a orienté la nappe). C'est le cas de la sphère.
Si K < 0 cela signifie que en un point une des ligne de courbure est positive et l'autre perpendiculairement est négative. C'est le cas de la selle de cheval.
Et après, on généralise en trois dimensions...
Parcours Etranges
Merci !!
Toi tu donnes une explication ..je préfère
