Les mystères de la gravitation

[Jeanveux]

Bonjour à tous !


C'est temps-ci je re-regarde avec intérêt toutes la vulgarisation concernant les lois de la gravitation, je n'est malheuresement pas la bagage mathématique pour pour examiné dans le détails ,toutes les équations compliqué et ce quelle implique j'aimerais réexaminé avec vous certain concept
obscure à ma pensé .

Mes questions :

Que disent les principes d'équivalence faible,fort et d'einstein ?

Par extention que disent les concepts de masse inertielle,masse gravitionelle active et masse gravitationelle passive ?

Que l'ont retrouve ici https://en.wikipedia.org/wiki/Negative_mass#Inertial_versus_ gravitational_mass

J'aimerais comprendre est-ce que la gravité transmet de l'énergie ?

Et enfin on sait que l'expansion de l'univers décale l'énergie des photons , la logique voudrais que la gravité aussi perde de l'énergie .Les modèles actuelle prennent-il en compte l'expansion de l'univers au niveau atomique ,on sait que les interactions de courte porté serait notemment afffecté .
Quel en sont les conséquences dès aujourd'hui ?

Voilà mes première questions !
Merci d'avance à ceux qui me répondront aussi mon niveau en physique est faible (dans le sens mathématique) si vous pouviez vulgarisé au maximum pour le quidam que je suis se serais parfait.

Cordialement
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[Deedee81]

Salut,

Que disent les principes d'équivalence faible,fort et d'einstein ?

Principe faible : masse inertielle et masse grave/pesante sont proportionnel.
Principe fort : il n'existe qu'une seule masse, c'est donc plus qu'une égalité
Einstein : idem mais peut se formuler en disant que localement la gravité est identique à une accélération et mathématiquement en disant qu'en tout point il existe un référentiel local (dit de chute libre) dans lequel les lois de la relativité restreinte sont valides

Par extention que disent les concepts de masse inertielle,masse gravitionelle active et masse gravitationelle passive ?

Pour le début, voir ci-dessus et :
Masse gravitationnelle active/passive ???? Je n'ai jamais entendu parler de ça ???? Ca vient d'où ? En fait là tu y réponds, je l'ai vu juste après :

Que l'ont retrouve ici https://en.wikipedia.org/wiki/Negative_mass#Inertial_versus_ gravitational_mass

ah d'acoooord. A confirmer mais je crois que c'est spéculatif. Je ne connais pas, je laisse d'autre le commenter.

J'aimerais comprendre est-ce que la gravité transmet de l'énergie ?

Lâche un boulet, il tombe sur ton pied : tu vas vite constater que la gravité lui a transmit de l'énergie

Etant toujours attractive, à très grande échelle, c'est même une source d'énergie efficace. Lorsqu'une étoile se forme, par gravite et compression, elle se met à briller.... pendant des millions d'années avant même que les réactions thermonucléaires prennent le relais !!!!

Et enfin on sait que l'expansion de l'univers décale l'énergie des photons , la logique voudrais que la gravité aussi perde de l'énergie .Les modèles actuelle prennent-il en compte l'expansion de l'univers au niveau atomique ,on sait que les interactions de courte porté serait notemment afffecté .
Quel en sont les conséquences dès aujourd'hui ?

C'est une onde électromagnétique se propageant depuis trèèèès loin/longtemps qui est décalée affectée. La longueur d'onde d'un onde électromagnétique émise localement, disons, par le sodium (les lampes oranges), a toujours été la même (les atomes n'ont pas changé). Et on a la même chose avec les ondes gravitationnelles (quand ils font leurs calculs avec LIGO/VIRGO ils en tiennent compte !!!!) et de même localement la gravité est toujours la même gravité.

[Jeanveux]

Merci Deedee 81 !

Une chose qui me choque c'est que :

La gravité est une émission d'énergie alors la Terre par exemple en émétant sont champs gravitationelle devrais perdre en masse nan ?

J'ai re-regarder une vidéo sur l'expansion de l'univers concernant l'énergie noire ,elle dit que si l'expansion continue de s'accéléré alors la matière finirai par se désintégré ?

Autre questions (j'ai déja fait mes recherche mais je comprend pas un truc ) à propos des tachyons que verrais t'on si on interagisait avec ? Je dicerne mal le vrai du faux,un exemple de se que j'ai pu lire est que si par exemple je lance une balle devant moi je verrait d'abord l'image de la balle comme si elle revenait vers moi avant que soudait elle disparraisent .


Si ce qui est au dessus est vrai comme interagit un tachyon virtuelle tombant dans un trou noir il va d'abord intéragir avec le trou noir avant même sont existence(émergence de vide quantique) puis il va ressortir du trou noir ?

J'ai remarquer qu'un tachyon n'avait pas une énergie négative mais positive du coup est-ce possible d'avoir des tachyons d'énergie négative ?

Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Une chose qui me choque c'est que :
La gravité est une émission d'énergie alors la Terre par exemple en émétant sont champs gravitationelle devrais perdre en masse nan ?

Holà, attention, je n'ai pas parlé d'émettre de l'énergie. Toi non plus du reste juste avant. Mais le champ gravitationnel peut transmettre de l'énergie.

Pour avoir émission il faut qu'il y ait émission d'ondes gravitationnelles. Ce qui n'est pas le cas ici (enfin, il y en a un petit peu émise par le système Terre - Lune, et ça doit légèrement affecter l'orbite lunaire. Mais c'est peau de chagrin, totalement impossible à mesurer/détecter. Pour détecter ça faut des masses énormes comme avec les étoiles à neutrons. C'est même ainsi que les ondes gravitationnelles furent confirmées, par détection indirecte donc).

J'ai re-regarder une vidéo sur l'expansion de l'univers concernant l'énergie noire ,elle dit que si l'expansion continue de s'accéléré alors la matière finirai par se désintégré ?

C'est le Big Rip, mais ce n'est qu'une possibilité, c'est spéculatif.

Autre questions (j'ai déja fait mes recherche mais je comprend pas un truc ) à propos des tachyons que verrais t'on si on interagisait avec ?

On verrait.... un tachyon. Que veux-tu qu'on voie d'autre ? Ceci dit les tachyons sont aussi hypothétiques. De plus il ne semble pas possible qu'on puisse interagir avec eux car leur vitesse > c viole la relativité et cela permettrait d'avoir des contradictions du type "voyage dans le temps et paradoxe du grand père". Donc leur existence est très douteuse. Et d'ailleurs, au tout début de la théorie des cordes, l'état d'excitation le plus bas était le tachyon ce qui était ennuyant (le second était le graviton). Après introduction de la super symétrie non seulement cela a permit d'introduire les fermions dans la théorie mais ça a fait disparaitre cette anomalie (dans les supercordes l'état d'excitation le plus bas est le graviton).

EDIT et bien entendu, si on ne peut pas détecter la présence d'un truc (même indirectement !) alors ce n'est pas vraiment scientifique (comment le valider ou le réfuter, comment savoir ?). Tout au plus cela peut avoir un intérêt théorique si cela découle des équations d'une théorie validée (comme la description de l'intérieur d'un trou noir) ou comme clef de voute garantissant la consistance d'une théorie par exemple. Mais c'est un usage limité et qui pourrait parfois même être vu comme un artefact mathématique. Faut rester prudent avec ce genre de trucs machins indétectables.

Je dicerne mal le vrai du faux,un exemple de se que j'ai pu lire est que si par exemple je lance une balle devant moi je verrait d'abord l'image de la balle comme si elle revenait vers moi avant que soudait elle disparraisent .

Là je ne comprend pas.

Si ce qui est au dessus est vrai comme interagit un tachyon virtuelle tombant dans un trou noir il va d'abord intéragir avec le trou noir avant même sont existence(émergence de vide quantique) puis il va ressortir du trou noir ?

Et là... je ne sais pas.

J'ai remarquer qu'un tachyon n'avait pas une énergie négative mais positive du coup est-ce possible d'avoir des tachyons d'énergie négative ?

En principe oui puisqu'on peut avoir des particules normales d'énergie négative (dans le rayonnement de Hawking, la particule absorbée par le TN est d'énergie négative).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jeanveux]

Bonjour,

Merci pour tes réponses encore quelques questions:

De quoi dépend précisément le temps d'évaporation d'un trou noir ?

Je t'es entendu dire que si on concentrais suffisement d'énergie à partir de photon (qui n'on pas de masse) en un point on aurait tout de même un trou noir, si c'est vrai ça veut dire qu'il ne pourrait pas s'évaporé ? ou bien les photons peuvent aussi avoir un énergie négative ?

Si les photon peuvent avoir un énergie négative alors un expérience de pensée qui m'est venue :

Un photon d'énergie positive est émis tout de suite d'un photon d'énergie négative puisque (il me semble) les photons courbe aussi l'espace-temps ,le photon d'énergie posive fuirait le photon d'énergie négative ? leurs vitesses augmenterais au dessus de c ?

[Deedee81]

Salut,

De quoi dépend précisément le temps d'évaporation d'un trou noir ?

De la taille du trou noir et que de ça (*). Plus gros, plus long (mais c'est logique).
Plus précisément, le calcul du rayonnement de Hawking permet de savoir combien il rayonne (c'est extrêmement faible). Et dé là, le temps qu'il faut pour qu'il s'évapore.

(*) Evidemment dans le vide total. Actuellement, ce rayonnement est plus faible (de beaucoup) que le simple rayonnement fossile qui lui est absorbé. Donc les TN même bien isolés continuent à grossir. Et ça durera encore des milliards et des milliards d'années avant qu'ils commencent vraiment à s'évaporer.

Je t'es entendu dire que si on concentrais suffisement d'énergie à partir de photon (qui n'on pas de masse) en un point on aurait tout de même un trou noir

En effet.... en théorie (on n'a jamais vérifié), oui plutôt des photons, focalisés en un point. Ca marcherait aussi (toujours en théorie) avec des ondes gravitationnelles !!!! (encore plus difficile à vérifier, les OG sont toujours très faibles et très difficiles à dévier, concentrer....) mais c'est troublant de se dire qu'on pourrait créer un TN sans matière ni lumière.

si c'est vrai ça veut dire qu'il ne pourrait pas s'évaporé ? ou bien les photons peuvent aussi avoir un énergie négative ?

Plusieurs choses :
- un ensemble de photons ou un état lié même uniquement constitué de photons a bien une masse (équivalence énergie / masse "vue de l'extérieur") (c'est une curiosité de la relativité, la masse n'est pas additive !!!! Contrairement à l'énergie. Mais les physiciens ont préféré pour plusieurs raisons avoir une masse invariante et conservée plutôt que additive).
- une fois formé, peu importe ce qui a constitué le trou noir. Il est entièrement déterminé par sa masse/énergie totale, par sa rotation, par sa charge (on dit qu'un trou noir n'a pas de cheveux, c'est un théorème de la RG). A vrai dire personne ne sait quel est l'état de la matière tombée au centre !!!! (il faudrait une théorie validée de la gravité quantique et même plus, une théorie totalement unifiée. On a de telles théories mais difficiles à utiliser et pas validées).
- Toute particule peut avoir une énergie négative (en présence d'accélérations et donc aussi de gravité). On le voit directement grâce aux transformations de Bogoliubov qui décrivent ça (elles se déduisent directement de la mécanique quantique et de l'usage de référentiels accélérés).

Si les photon peuvent avoir un énergie négative alors un expérience de pensée qui m'est venue :
Un photon d'énergie positive est émis tout de suite d'un photon d'énergie négative puisque (il me semble) les photons courbe aussi l'espace-temps ,le photon d'énergie posive fuirait le photon d'énergie négative ? leurs vitesses augmenterais au dessus de c ?

La courbure provoquée par un seul photon est mini rikiki, aucune chance d'avoir un effet notable. Et impossible de dire si cela donnerait une gravité répulsive, on n'en sait rien. Mais de toute façon, leur vitesse serait localement de c, et ce quoi qu'on fasse, au plus tu aurais un décalage vers le rouge des photons (de type redshift gravitationnel) ou vers le bleu.

Notons qu'on pense qu'on ne peut avoir de flux constant et utilisable de particules d'énergie négative. Dans tous les cas connus, ces états sont éphémère (chute dans le trou noir, collision immédiate avec un miroir dans l'expérience du miroir accéléré). C'est une conjecture, ce n'est pas démontré. Y en a quelques une comme ça (censure cosmique, protection temporelle.... des conjectures plausibles, parfois presque prouvées, mais pas tout à fait).

[Jeanveux]

Merci Deedee81

Juste tu pourrait m'expliquer cette ça :

- un ensemble de photons ou un état lié même uniquement constitué de photons a bien une masse (équivalence énergie / masse "vue de l'extérieur") (c'est une curiosité de la relativité, la masse n'est pas additive !!!! Contrairement à l'énergie. Mais les physiciens ont préféré pour plusieurs raisons avoir une masse invariante et conservée plutôt que additive).

Le détails de ces raisons m'interesse

PS:Une question de plus pourquoi la vitesse de la lumière est environ 300 000 km/s de quoi ça dépend ?Je veut dire pourquoi ce nombre et pas un autre ?

[Deedee81]

Pour des explications détaillées sur cette histoire de masse c'est un peu long a expliquer ici, mais tu peux aller sur youtube sur ma chaîne et regarder la série "La masse" j'en parle assez vite (dans les 7 premières vidéos, mais mieux vaut les regarder dans l'ordre). La série est vulgarisée (mais d'assez haut niveau).

PS:Une question de plus pourquoi la vitesse de la lumière est environ 300 000 km/s de quoi ça dépend ?Je veut dire pourquoi ce nombre et pas un autre ?

On n'en sait rien, c'est une constante universelle. Sa valeur est un constat.

[mach3]

On n'en sait rien, c'est une constante universelle. Sa valeur est un constat.

On peut tout de même dire que sa valeur numérique a surtout à voir avec l'histoire de la métrologie (choix successifs pour définir les secondes et les mètres). Si on travaille en unités dites "géométriques" (par exemple temps en secondes mais distances en seconde-lumière), la valeur numérique est c=1 (très pratique pour les calculs).

m@ch3

[Deedee81]

On peut tout de même dire que sa valeur numérique a surtout à voir avec l'histoire de la métrologie (choix successifs pour définir les secondes et les mètres). Si on travaille en unités dites "géométriques" (par exemple temps en secondes mais distances en seconde-lumière), la valeur numérique est c=1 (très pratique pour les calculs).

Oui, j'avais déjà donné ce genre d'explications. On peut toujours choisir arbitrairement certaines constantes. J'ai voulu faire (trop) simple.

On pourrait dire que la vitesse de la lumière est 300000 km/s car on a choisi un mètre étalon qui s'avère valoir un tiers d'un centième de millionième de fois la distance parcourue par la lumière en une seconde. Si on avait définit le mètre autrement on aurait autre chose pour c, et c'est tout.

(en fait on a choisir des étalons de manière arbitraire et ce rapport est un hasard, et maintenant on a choisi ce rapport officiellement pour la métrologie mais c'est pas capital pour la compréhension ici).

[Jeanveux]

Ok merci , je veux bien un lien vers ta chaîne you tube du coup !

Bonne soirée

[Deedee81]

Salut,

Je fais un MP