Split suite à un squat (que fait le photon)

[Kiraxel]

La vitesse du photon est immuable, c'est toujours c.

Par contre il perd de l'énergie car sa longueur d'onde λ augmente. L'énergie d'un photon c'est E = hc/λ

Moi c'est cela que je n'arrive définitivement pas à comprendre.


Il y a un principe de thermodynamique qui dit que l'Energie est une quantité qui se conserve.

Mais d'un autre côté on dit qu'à cause de l'expansion de l'Univers, les photons perdent de l'énergie.


Et où elle ce qu'elle va cette énergie paumée ? Elle finit dans le néant ? Je n'arrive pas à comprendre.

Si quelqu'un pouvait me donner la clef de compréhension, je serais bien content...
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[pm42]

Il y a un principe de thermodynamique qui dit que l'Energie est une quantité qui se conserve.

C'est une loi locale.

Mais d'un autre côté on dit qu'à cause de l'expansion de l'Univers, les photons perdent de l'énergie.

La conservation de l'énergie ne s'applique pas à l'ensemble de l'Univers.

Pour plus de détails :

https://forums.futura-sciences.com/p...-lenergie.html
https://forums.futura-sciences.com/a...-lenergie.html

Et plein d'autres qu'on peut trouver avec le moteur de recherche.

[Kiraxel]

Je ne vois vraiment pas en quoi cela est une réponse à la question.

On n'a qu'à considérer un photon prit dans 1 km3 d'espace. Imaginons que le photon possède 1 Joule d'énergie.
Pendant qu'il se déplace dans ce kilomètre cube d'espace, il y a une -toute petite- expansion de l'Univers.
Donc le photon va perdre une toute petite quantité d'énergie, à cause de cette minsucule expansion. Il aura donc moins de 1 Joule.

Question : où passe la différence d'énergie ?

[zebular]

si j'ai bien compris, le spectre de la vision humaine étant environ
entre 380 et 780 nanomètres, les photons deviennent invisibles pour nos yeux assez "rapidement"
en allant vers le rouge (le fameux red shift)
et c'est sans doute pour cela que la nuit est noire malgré le nombre de galaxies dans notre univers.
Tout s’éclaire si je puis dire.

Merci pour votre explication.

Et puis j'ajouterais avec des pincettes que les photons que nous n'aurions pas vu car trop haut dans le spectre deviennent visibles après expansions de l'espaces donc de la longueur d'onde.
Je n'ai pas vérifié tellement c'est automatique mais bon..plein de surprises quand ,comme moi, on est pas au top

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Je ne vois vraiment pas en quoi cela est une réponse à la question.

On n'a qu'à considérer un photon prit dans 1 km3 d'espace. Imaginons que le photon possède 1 Joule d'énergie.
Pendant qu'il se déplace dans ce kilomètre cube d'espace, il y a une -toute petite- expansion de l'Univers.
Donc le photon va perdre une toute petite quantité d'énergie, à cause de cette minsucule expansion. Il aura donc moins de 1 Joule.

Question : où passe la différence d'énergie ?

Nulle part, elle diminue. L'énergie relativiste n'est pas conservée au cours du temps dans un volume en expansion.

Rappel : l'énergie d'une particule s'exprime par la relation quadratique suivante :

E² = (mc²)² + (pc)²,

ou plus compact :

E² = m² + p²

si on prend c = 1.


m la masse est la fraction non relativiste et se conserve dans le volume comobile. p l'impulsion est vulnérable à l'expansion et tend vers zéro au cours du temps. Comme un photon a une impulsion et pas de masse, il finit par s'évanouir. L'univers en expansion refroidit, ça vient de là, fondamentalement (c'est rarement précisé ainsi, on propose en général un raisonnement à base de thermodynamique des gaz qui n'est pas applicable ici). On pourrait être tenté de faire un système de vase communiquant avec le champ gravitationnel pour satisfaire à la conservation de l'énergie, mais de ce que j'en ai lu, il n'y a pas de moyen rigoureux de le faire.

[invite7a0a8d2e]

Et si on considère qu'après un big bang survient un big crunch puis un big bang puis un big crunch etc...
On peut considérer que l'énergie globale de l'univers oscille, un peu comme dans le cas d'un objet quantique ?

[Gilgamesh]

Et si on considère qu'après un big bang survient un big crunch puis un big bang puis un big crunch etc...
On peut considérer que l'énergie globale de l'univers oscille, un peu comme dans le cas d'un objet quantique ?

Mmmh, c'est tricky...

Déjà si on en reste à la relativité générale pure, l'alternance n'est pas possible (on a une singularité à l'issue du Big Crunch et ça stoppe là).

Si on passe outre, j'ai quand même envie de répondre oui, mais en restant très circonspect.

[mach3]

merci à l'avenir de respecter les règles de la section pédagogique où se trouvait la discussion initiale.

J'ai splitté et déplacé en discussion libre.

mach3, pour la modération

[Anathorn]

Salut,

On n'a qu'à considérer un photon prit dans 1 km3 d'espace.

Le problème que je vois de base c'est que l'expansion ne s'exprime pas sur ces distances.
Sinon on aurait toutes les galaxies qui seraient en train de gonfler comme des gateaux au four.
Or, ce n'est pas du tout ce qu'on constate : on constate qu'il n'y a pas d'expansion au sein des galaxies, ni même entre les galaxies d'un amas, mais seulement entre les amas de galaxies.
Au sein d'un amas de galaxie, l'expansion est totalement dominée par la gravitation, elle n'existe pas.
La distance moyenne pour "constater" l'expansion, c'est la dizaine de méga parsecs.
Essayer d'en parler pour des choses qui sont en deça de cette grandeur équivaut a parler des effets de la gravitation dans le monde quantique : y a pas...
En résumé, l'expansion de l'Univers est un phénomène bien plus subtil que la représentation du gateau qui gonfle au four.
L'expansion n'existe que dans un cadre défini, et il faut se garder de manier ce concept pour des choses qui n'y sont pas soumis, en particulier de tenter de la lier dans ces cas là aux principes de la thermodynamique.

[Merlin95]

Essayer d'en parler pour des choses qui sont en deça de cette grandeur équivaut a parler des effets de la gravitation dans le monde quantique : y a pas...

C'est l'inverse du trou noir mais global ? Trop peu de matière microscopique pour la gravité ?

[ThM55]

En relativité générale, l'énergie de la matière n'est pas conservée sauf dans des cas particuliers avec une symétrie. Cela vient du fait qu'elle est couplée au champ de gravitation. On pourrait alors penser qu'il suffirait d'inclure dans la loi l'énergie stockée dans le champ de gravitation. C'est un peu ce qu'on fait en mécanique newtonienne avec l'énergie potentielle des corps dans le champ de gravitation.

Et effectivement on peut écrire des lois de conservation de ce type (énergie de la matière plus énergie du champ) sous forme locale comme une équation de continuité. Cependant il y a un hic: l'énergie-impulsion du champ de gravitation n'est pas localisable, ou plus exactement sa localisation dépend du choix du système de coordonnées. C'est une conséquence indirecte du principe d'équivalence: en choisissant le système de coordonnée on peut annuler le champ de gravitation en un point, en conséquence on évacue l'énergie-impulsion dans une certaine région. Mathématiquement cela se traduit par le fait que cette énergie-impulsion n'est pas un tenseur et la loi de conservation n'est pas tensorielle. L'application de cette loi de conservation dans les cas concrets est également délicate mathématiquement. On trouve une analyse détaillée dans le volume 2 de Landau-Lifschitz mais aussi dans le petit livre de Dirac sur la relativité générale