Particules virtuelles et Big bang et expansion de l'univers

[Daniel1958]

Bonjour

On parle de particules virtuelles. Certains physiciens les définissent comme des particules n’ayant pas eu assez d’énergie pour exister. Elles naissent et disparaissent dans le vide.
Mon entendement comprend que le vide n’est pas vide et qu’il est traversé par des rayonnements et des champs électromagnétiques.
On peut comprendre (ressentir) que des particules et des antiparticules puissent ‘’naitre et mourir’’ car le champ du vide contient de l’énergie (champs électromagnétiques et rayonnements cosmiques qui le traversent).
Mais de là à admettre que la singularité du Big Bang aurait été liée à des fluctuations quantiques du vide sans apport énergétique initiale.
Ce serait un création ‘’ex nihilo’’. C’est un peu fort de café !!!!!.
La mécanique quantique ne me semble pas relever du macroscopique.

Pourquoi ne pas penser que nous somme sur variété d’univers. Celui étant cyclique avec un début et une fin. Mais à chaque fois il y a des réarrangements différents. Pour moi (ne riez pas SVP) ; seules deux lois sont immuables la flèche du temps ou le principe entropique et la conservation Energie Matière Mouvements. On peut imaginer une expansion accélérée qui peut se transformer en recession suite à la disparition de la matière transformée en énergie avec comme support des photons qui peuvent suite à une contraction ultime redonner un nouveau Big Bang avec un univers différent.

Je ne comprends pas que l’on dise que le Bigbang a eu lieu partout. Je peux comprendre la singularité originelle qui présentait une métrique infinie. Mais alors quid de l’inflation qui a été finie. De plus notre univers observable qui est fini serait compris dans un univers infini !!!!!

Je viens de lire un super livre d’un jeune astrophysicien Sébastien Caressou le Cosmos et nous. La couverture du livre est peu engageante mais le contenu du livre est excellent. Un vrai livre de cosmologie d’exobiologie et d’analyse des conditions pour qu’apparaisse la vie. Avec une remise à jour des concepts.

Là j’ai eu un choc (léger) l’auteur nous dit que l’idée dominante l’expansion n’est plus celle de l'expansion du vide (comme un cake qui gonfle avec de raisins galaxie). Cette idée serait erronée. La vision dominante actuelle serait une fuite des galaxies accélérée par de l’énergie sombre (dont on ne connait toujours pas la nature). Un peu comme un objet qui va en ligne droite et qui est accéléré. Mais dans ce cas les équations de la RG devraient être modifiées car la constante cosmologique (rustine) aurait dû être intégrée au corpus et non pas rajoutée.
Je ne comprends pas comment à partir du CMB on a pu découvrir le taux de l'énergie sombre. Je ne comprends pas non plus cette assertion l'expansion a commencé à accélérer il y a 6 milliards d'années, et que l'énergie sombre semble rester constante. Est-ce la victoire sur la gravité qui était devenue trop faible pour influer sur les galaxies fuyantes. Est-ce que le taux d'accélération est constant ?


Cordialement et merci pour avoir supporté et lu pour mes innombrables sottises et bêtises
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[ornithology]

Un conseil: demande a un modo pour que cette question soit transférée en Astronomie et astrophysique, section discussion libre.
baucoup de forumeurs d'ici y participent mais il y a en plus des passionés du sujet la bas.

[Gilgamesh]

Bonjour

On parle de particules virtuelles. Certains physiciens les définissent comme des particules n’ayant pas eu assez d’énergie pour exister. Elles naissent et disparaissent dans le vide.
Mon entendement comprend que le vide n’est pas vide et qu’il est traversé par des rayonnements et des champs électromagnétiques.
On peut comprendre (ressentir) que des particules et des antiparticules puissent ‘’naitre et mourir’’ car le champ du vide contient de l’énergie (champs électromagnétiques et rayonnements cosmiques qui le traversent).
Mais de là à admettre que la singularité du Big Bang aurait été liée à des fluctuations quantiques du vide sans apport énergétique initiale.
Ce serait un création ‘’ex nihilo’’. C’est un peu fort de café !!!!!.
La mécanique quantique ne me semble pas relever du macroscopique.

Le concept important, c'est celui de niveau d'énergie du vide : quand il n'y a pas de particules (réelles, au sens d'observables, uniquement des particules virtuelles), quelle est la densité d'énergie du vide ? Aujourd'hui on mesure qq chose autours du GeV/m3 mais quand on fait un calcul naïf en théorie quantique des champs on trouve une quantité de l'ordre de la densité de Planck, 120 ordres de grandeur au dessus, c'est le pb dit de la constante cosmologique.

C'est une épine dans le pied de la Physique mais en même temps, si on postule que l'état d'énergie typique du vide était effectivement très élevé au départ, ça nous donne un Big Bang clé en main. La thermodynamique classique permet de prédire que ce vide énergétique va décroître spontanément pour rejoindre le point bas (le nôtre). Avant et durant cette chute, l'univers est en inflation, avec un durée de doublement des longueur qui dépend de cette densité d'énergie et qui pourrait être aussi petite que 10^-37s. Un volume élémentaire de vide de dimension subatomique (disons 10⁻²⁸cm ) va atteindre une taille centimétrique, c-à-d une croissance d'un facteur e¹⁰⁰ environ en une durée plus que brève de l'ordre de 10⁻³²s . Si on donne à la densité d'énergie initiale la valeur d'énergie dite de Grande Unification (GUT), de l'ordre de (10¹⁶GeV)⁴ alors la bille d'univers qui sort de l'inflation est remplit d'un plasma dont l'énergie totale est suffisante pour donner naissance à toute la matière (baryonique et noire) et tous le rayonnement de l'univers.

Le vide initial a changé de phase, et convertit son énergie en matière et rayonnement. La pression qui était fortement négative est devenu fortement positive, le taux d'expansion de l'espace est maintenant freiné par son contenu. On raccroche ainsi les wagons avec un Big Bang chaud classique, mais on a une idée désormais de ce qui aurait pu faire "bang".

Pourquoi ne pas penser que nous somme sur variété d’univers.

Qu'est ce que ça signifie ?

Celui étant cyclique avec un début et une fin. Mais à chaque fois il y a des réarrangements différents. Pour moi (ne riez pas SVP) ; seules deux lois sont immuables la flèche du temps ou le principe entropique et la conservation Energie Matière Mouvements. On peut imaginer une expansion accélérée qui peut se transformer en recession suite à la disparition de la matière transformée en énergie avec comme support des photons qui peuvent suite à une contraction ultime redonner un nouveau Big Bang avec un univers différent.

Futura n'est pas le lieu pour exposer des théories personnelles.
Si tu ne comprends pas, pose des questions, mais n'affirme pas sur la base de simples convictions personnelles.

Je l'écris en vert, merci d'en tenir compte.

Je ne comprends pas que l’on dise que le Bigbang a eu lieu partout. Je peux comprendre la singularité originelle qui présentait une métrique infinie. Mais alors quid de l’inflation qui a été finie. De plus notre univers observable qui est fini serait compris dans un univers infini !!!!!

Ce qu'on appelle "singularité" désigne un état pas ou mal défini. On dit "sigularité" pour signifier que la théorie prédit sa propre perte en générant des infinis qu'on estime non physique. il n'y a donc aucun raisonnement à base de "puisque la singularité ci ou ça, alors" qui puisse prétendre à la moindre validité. On ne raisonne pas à partir d'un non sens.

La théorie de l'inflation n'implique aucune singularité et c'est une des raisons de son adoption.

Je viens de lire un super livre d’un jeune astrophysicien Sébastien Caressou le Cosmos et nous. La couverture du livre est peu engageante mais le contenu du livre est excellent. Un vrai livre de cosmologie d’exobiologie et d’analyse des conditions pour qu’apparaisse la vie. Avec une remise à jour des concepts.

Là j’ai eu un choc (léger) l’auteur nous dit que l’idée dominante l’expansion n’est plus celle de l'expansion du vide (comme un cake qui gonfle avec de raisins galaxie). Cette idée serait erronée. La vision dominante actuelle serait une fuite des galaxies accélérée par de l’énergie sombre (dont on ne connait toujours pas la nature).

Ce n'est absolument pas contradictoire. Ce qu'on appelle expansion concerne bien la métrique (les distances grandissent entre des objets de coordonnées fixes) simplement le taux d'expansion H(t) = (1/a)(da/dt), avec a le facteur d'échelle, au lieu de tendre vers
0, tend asymptotiquement vers une valeur non nulle √(Λ/3), avec Λ la constante cosmologique. Cela se traduit par une évolution exponentielle du facteur d'échelle a(t) ~ exp(Ht) et c'est ça qu'on appelle "accélération de l'expansion".

[Daniel1958]

Bonjour


Merci pour les réponses. Comme je sors je vais faire des raccourcis.

Concernant l'énergie du vide je commence à comprendre mais mon entendement est têtu. J'ai lu un livre sur une des explications de la MQ. L'auteur était admiratif de Monsieur Bell et de la Théorie Bohm-De Broglie. Il en déduisait que le principe l'incertitude était faux car il correspondait en fait à des ''erreurs de mesures" sur le calcul des électrons. Les électrons avaient en fait une trajectoire bien définie. J'ai lu que le principe d'incertitude avait été étendu pour expliquer entre autres l'EQV.

Concernant mes élucubrations sur le modèle d'univers. J'avais cru que la question était ouverte. Elle fait simplement appel au syncrétisme des différentes théories cordes gravites quantique à boucle EQV. Il y a aussi un roman portugais : l'équation de Dieu. Mon cerveau bayésien a trouvé cette solution simple

Concernant l'inflation, le bouquin amenait l'image suivante de pensée si on capture avec un lasso des galaxies : que croyez-vous qu'elles feront si j'enlève mon lasso ? Et bien elles ne bougeront pas (j'enlève volontairement la gravité). Pas de création du vide sur du vide.
pas mal non.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Bonjour


Merci pour les réponses. Comme je sors je vais faire des raccourcis.

Concernant l'énergie du vide je commence à comprendre mais mon entendement est têtu. J'ai lu un livre sur une des explications de la MQ. L'auteur était admiratif de Monsieur Bell et de la Théorie Bohm-De Broglie. Il en déduisait que le principe l'incertitude était faux car il correspondait en fait à des ''erreurs de mesures" sur le calcul des électrons. Les électrons avaient en fait une trajectoire bien définie. J'ai lu que le principe d'incertitude avait été étendu pour expliquer entre autres l'EQV.

Le principe d'indétermination est vissé très profond dans le formalisme de la mécanique quantique et il implique que l'état d'énergie d'un oscillateur s'écrit E = hv(1/2 + N) avec N le nb de particule. Et ça, c'est le cas dès la formulation par Planck de l'énergie du corps noir. Je ne pense pas qu'on puisse fabriquer une mécanique quantique effective (qui fonctionne sur notre réalité physique) sans ça.

Et du reste Bohm ne s'oppose pas du tout à l'idée d'un énergie de point zéro, il en a sa propre interprétation.

Concernant mes élucubrations sur le modèle d'univers. J'avais cru que la question était ouverte. Elle fait simplement appel au syncrétisme des différentes théories cordes gravites quantique à boucle EQV. Il y a aussi un roman portugais : l'équation de Dieu. Mon cerveau bayésien a trouvé cette solution simple

Je suppose que vous faites allusion à "La formule de Dieu" de José Rodrigues dos Santos. De ce que j'ai feuilleté c'est un petit divertissement à lire sur la plage, mais sur le plan scientifique c'est nul et éthiquement c'est discutable (puisque l'auteur prétend que les thèses sur lesquelles il bâtit ses élucubration sont valides, il cherche donc la confiance du lecteur naïf).

Concernant l'inflation, le bouquin amenait l'image suivante de pensée si on capture avec un lasso des galaxies : que croyez-vous qu'elles feront si j'enlève mon lasso ? Et bien elles ne bougeront pas (j'enlève volontairement la gravité). Pas de création du vide sur du vide.
pas mal non.

Si vous enlevez la gravité la situation est non physique.

[ornithology]

l'idée d'un vide tres énergétique au départ qui se "dégrade" en matiere et radiation me semble plus satisfaisant pour l'esprit
que celle de la matiere née d'une fluctuation du vide dont on peine a comprendre sa longévité. ceci dit de nombreux scientifiques ont du manger leur chapeau dans ce domaine....

[Gilgamesh]

l'idée d'un vide tres énergétique au départ qui se "dégrade" en matiere et radiation me semble plus satisfaisant pour l'esprit
que celle de la matiere née d'une fluctuation du vide dont on peine a comprendre sa longévité. ceci dit de nombreux scientifiques ont du manger leur chapeau dans ce domaine....

Mais la fluctuation en question c'est celle de la "old inflation" de Guth et ça implique aussi un état de faux vide de densité très élevée.

On imagine un champ hypothétique, l'inflaton, qui se retrouve piégé dans un minimum local. Comme ce minimum local est très élevé l'espace est en inflation. En chaque point de l'espace le champs peut se libérer localement de ce minimum par effet tunnel (quantum tunneling) avec une probabilité ~exp(-S/ħ) avec S l'action représentant le saut quantique, ce qui entraîne une transition de phase du vide vers l'état actuel.

Le problème de cette théorie c'est que la sortie de l'inflation (le graceful exit comme disent les anglo-saxons) est un phénomène purement stochastique et beaucoup trop improbable. De ce que je comprend de ce talk de Martin Winkler, il faut que les bulles percolent (= fusionnent) pour qu'on ait reheating et production de particules, ça fonctionne avec un nombre de e-folding (l'exposant de l'exponentielle donnant le rapport d'échelle entre le début et la fin de l'inflation) de 1 alors que celui requis a minima pour soigner les pathologies du Big Bang (platitude, homogénéité...) est de l'ordre de 60.

Le paradigme a donc évolué avec Linde , Albrecht et Steinhardt vers une "new inflation" dans laquelle le champ glisse doucement (paradigme du slow rolling) vers un état de moindre énergie, jusqu'à une falaise terminale qui le fait rejoindre progressivement l'état l'actuel.

source du schéma : https://antimatter.ie/2009/03/18/the...-of-inflation/

[Daniel1958]

Bonjour

Un petit point mais qui a son importance.

Il y à des théories qui font consensus et qui ont presque valeur d'axiomes la RR, la RG, le Modèle Standard, les Nucléosynthèses primordiales, stellaires et avec "les collisions" d'étoiles à neutrons

L'EQV est une théorie spéculative. Mais les Cordes aussi ainsi que la Gravitation Quantique à Boucles. Elles sont toutes défendues par d'éminents physiciens. Qu'elle est celle qui a ''le vent en poupe'' ?

J'en profite aussi pour rappeler que si je ne dis pas bêtises et là c'est difficile pour moi concernant l'énergie noire une équipe japonaises avant remis en doute les calculs ayant amené cette théorie (en fait les distances concernant supernovæ ayant servi de support de l'expérience auraient été différentes suites à des problèmes de luminosité)

Concernant la matière noire, une équipe de Strasbourg (celle où sévi ''le jeune Einstein'') aurait mis en évidences de jeunes galaxies satellites de la voie lactée tournant bien plus vite que la vitesse prévue par la théorie.

Je ne me fais pas à la théorie de l'énergie du vide. C'est tellement contraire à mon entendement et aux lois sur la thermodynamique (conservation énergie matière impulsion et évolution de l'entropie vers plus de complexité). J'ai du mal avec une création ex nihilo. Celle-ci bizarrement n'a eu lieu qu'une fois et ne semble pas s'être répétée. Physiquement je subi l'entropie. Si je ne dis pas de bêtise Einstein considérait le vide comme un vide avec deux ou trois particules. Cela dit je ne connais pas qu'elle était son regard sur la physique de Dirac.

Cordialement.

Là c'est trop élevé pour moi. J'ai du mal avec une vision purement mathématique basée sur la physique quantique et la relativité restreinte. Mais je ne nie pas la création des particules et antiparticule virtuelles s'il y a de l'énergie. C'est une conviction rien ne peut naitre à partir de rien.

[Daniel1958]

Je ne me suis pas relu je vous demande pardon pour une telle floraison de fautes. Bon j'ai un clavier "gamer" et c'est pos top pour du texte.

[Gilgamesh]

Bonjour

Un petit point mais qui a son importance.

Il y à des théories qui font consensus et qui ont presque valeur d'axiomes la RR, la RG, le Modèle Standard, les Nucléosynthèses primordiales, stellaires et avec "les collisions" d'étoiles à neutrons

L'EQV est une théorie spéculative. Mais les Cordes aussi ainsi que la Gravitation Quantique à Boucles. Elles sont toutes défendues par d'éminents physiciens. Qu'elle est celle qui a ''le vent en poupe'' ?

Je ne connais pas de théorie EQV. Quoi t'est-ce ?

J'en profite aussi pour rappeler que si je ne dis pas bêtises et là c'est difficile pour moi concernant l'énergie noire une équipe japonaises avant remis en doute les calculs ayant amené cette théorie (en fait les distances concernant supernovæ ayant servi de support de l'expérience auraient été différentes suites à des problèmes de luminosité)

Concernant la matière noire, une équipe de Strasbourg (celle où sévi ''le jeune Einstein'') aurait mis en évidences de jeunes galaxies satellites de la voie lactée tournant bien plus vite que la vitesse prévue par la théorie.

Il n'y a pas de vitesse prédite par le modèle, si une galaxie tourne plus vite que la vitesse keplerienne appliqué à la masse déduite de sa seule luminosité ça implique plus de matière noire a priori...
En tout état de cause, le débat sur la matière noire ne peux absolument pas se régler sur une seule observation.

Note : appeler "jeune Einstein" un lycéen qui a fait tourner le modèle de son papa dans le labo est simplement ridicule.

Je ne me fais pas à la théorie de l'énergie du vide. C'est tellement contraire à mon entendement et aux lois sur la thermodynamique (conservation énergie matière impulsion et évolution de l'entropie vers plus de complexité). J'ai du mal avec une création ex nihilo. Celle-ci bizarrement n'a eu lieu qu'une fois et ne semble pas s'être répétée. Physiquement je subi l'entropie. Si je ne dis pas de bêtise Einstein considérait le vide comme un vide avec deux ou trois particules. Cela dit je ne connais pas qu'elle était son regard sur la physique de Dirac.Là c'est trop élevé pour moi. J'ai du mal avec une vision purement mathématique basée sur la physique quantique et la relativité restreinte. Mais je ne nie pas la création des particules et antiparticule virtuelles s'il y a de l'énergie. C'est une conviction rien ne peut naitre à partir de rien.

On est d'accord que ça n'a pas le moindre sens d'invoquer le concept de néant dans un quelconque système d'explication physique. Mais ce n'est pas le cas ici. Ce que disent les physicien, c'est précisément que "le vide n'est pas rien" et ça permet justement d'éviter de faire jaillir qqchose du néant.

[Gilgamesh]

Cette question étant récurrente, je reposte ça :

Dans ce genre de débat, il y a trois notions distinctes qu'il ne faut pas confondre :

1 Le néant qui est un concept métaphysique, c'est à dire qu'il réside dans sa simple définition : ce n'est rien. Il implique non seulement l'absence de matière mais également d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoique ce soit d'intelligible. Par définition le néant ne peut donc rien désigner de réel, ni même d'imaginaire. Se demander pourquoi l'Être ne viendrait pas du Néant, ça revient à nommer quelqu'un Pierre et se demander pourquoi il ne s'appelle pas Jacques. Du fait que par définition le néant ne désigne pas le réel (ce qui existe), ce n'est pas un concept physique (vu que l'objet de la Physique est de décrire ce qui existe).

Note : le nombre zéro en mathématique n'est pas rien. C'est un nombre pourvu de nombreuses propriétés. S'il a des propriétés, c'est donc quelque chose. Ce n'est donc pas une bonne image pour représenter le néant, même étant abstrait et non physique. Pour bien se représenter le néant, il faut simplement se dire qu'il n'est pas représentable.


2 Le vide, qui n'est pas rien. Le vide se définit comme l'état d'énergie minimal des champs. Il n'est donc pas absolu dans le sens de "pas absolument vide", même fondamentalement. Une particule est ou n'est pas. Alors qu'un champs existe même à l'état d'énergie nulle et élucider ses lois occupent les jours et les nuits des théoriciens. Le vide héberge "en potentiel" absolument tout le bestiaire des particules. Il suffit d'agiter le tapis, de lui injecter de l'énergie, pour provoquer une profusion des particules, comme une pluie tombant du pommier que l'on secoue. La notion de vide devient relative : il y a "quelque chose" formant ce vide manifestement, muni de lois précises et non triviales. Formé de champs couplés qui se répartissent l'énergie de manière très inégales. Le nombre et le couplage possibles des champs sont absolument inépuisables.


3 L'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la Relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriété qui n'ont rien de naïves :
- l'espace fait bloc avec le temps, au sens que toute mesure des distances entre deux évènements doit faire intervenir la coordonnées temporelle pour être invariante d'un référentiel à un autre;
- en présence d'énergie-impulsion il adopte une courbure ;
- envisagé dans son ensemble il ne possède pas de solution statique stable : il ne peut être qu'en expansion ou en contraction ;
- il possède possiblement une topologie complexe (espace non simplement connexes) ;
- il est possible d'envisager un nombre plus grand que 3+1 dimensions (dimensions compactifiées requise par la théorie des cordes...) ;
- il est possiblement quantifié (dans le cadre d'une gravité quantique en boucle) ou composés de points "flous" (dans le cadre d'une géométrie non commutative)

L'espace n'a donc rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide.

Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables, pour une part du moins.

Bon, comment tout ça se combine avec l’idée d’un univers en expansion ?

Commençons par un paradoxe. La théorie que l'on va qualifier de "classique" de l’expansion, dite du Big Bang, née dans les années 20 et confirmée dans les années 60, ne fait appel qu'à la matière, au rayonnement et à la relativité générale, et c'est une théorie sans "bang", c'est à dire qu'elle n'explique pas l'expansion de l'univers, et moins encore la création de l'univers, quel que soit le sens qu'on donne au mot création.

Voilà un premier point à bien imprimer : c'est une théorie de l'expansion qui est absolument muette sur l'origine de l'expansion. La théorie, qui sur la plan théorique se résume au deux équations de Friedmann ne fait "que" relier la variation du taux d'expansion de l'univers avec son contenu énergétique. Si on prend la valeur actuelle du taux d'expansion, notée H0, on peut en déduire que la valeur qu'il avait à l'instant d'avant était plus élevée, et celui encore avant plus encore, etc. Cette "constante" d'expansion est en fait une fonction du temps que l'on note H(t). L'équation de Friedmann nous dit que dH/dt est négative si la densité d'énergie et la pression de l'univers sont positives. Cela rejoint l'intuition : de la même façon, la vitesse d'un caillou qui s'éloigne du centre de masse décroit dans un champs de pesanteur positif.

Or la physique classique ne connait que des champs de pesanteur positifs. Si on en reste dans ce cadre, lorsque l'univers est plus petit, il est plus dense. Donc la décroissance de H est plus rapide dans le jeune univers que maintenant. Donc il faut que sa valeur initiale soit très grande, et tout le monde connait le résultat : quand on annule la taille de l'univers, la fonction fort logiquement diverge et il faut donner à H une valeur initiale infinie pour obtenir la valeur actuelle. Or, le contenu énergétique classique, matière et rayonnement est incapable de faire autre chose que de freiner l'univers, c'est à dire de diminuer H. C'est donc sans espoir de ce côté pour trouver un mécanisme qui serait susceptible de donner à H une valeur infinie, ou au moins très élevée. C'est ce qui fait dire que la théorie du Big Bang est une théorie "sans bang", le "bang" étant dans l'idée l'événement qui aurait donné cette valeur élevée initiale de H.

D'aucuns pourraient se dire : ah mais oui, mais je sais, quand l'univers était tout petit et fortement comprimé, la pression était très élevée et, jouant contre la gravité, elle a propulsé l'univers dans toutes les directions ! D'où l'idée commune de se représenter le Big Bang comme une explosion. Mais ça ne marche pas. Un des ajouts majeurs de la théorie de la relativité générale à la théorie de la gravité newtonienne, c'est l'idée que la gravité est proportionnelle au quadrimoment impulsion-énergie. C'est un vecteur à quatre composantes : une composante énergie (liée à la coordonnée temporelle) et trois composantes d'impulsion (liées aux trois dimensions spatiales). Et cette triple composante impulsionnelle, ce flux de quantité de mouvement, c'est précisément ce qu'on appelle la pression. En relativité générale, la pression gravite, ce qui n'est pas du tout le cas avec Newton. Et ce qu'il advient, c'est que certes dans un milieu dense et chaud, comme le centre d'une étoile, la pression générée par l'agitation thermique s'oppose à l'effondrement, mais que subrepticement, en même temps qu'elle s'oppose à l'effondrement, la pression augmente la valeur du champs de gravité qui écrase l'étoile. Et que dépassé un seuil (élevé, et du reste pas facile à calculer précisément), le surcroît de gravité généré par la pression dépasse sa contribution à résister à l'effondrement. Dans le cadre de l'astrophysique, c'est ce qui explique le côté irrémédiable de l'effondrement gravitationnel en trou noir. Et dans le cadre de la cosmologie, c'est ce qui contredit l'intuition d'un début de l'expansion engendré par un milieu de forte pression. La pression, comme la densité d'énergie, freine l'expansion. La lumière elle même génère une pression, et c'est le même raisonnement, cette pression contribue positivement à la gravité. Exit l'idée d'un "bang explosif" c-à-d qui serait causé par la pression initiale, qu'il s'agisse de celle des gaz ou de celle de la lumière. Si on en reste aux composants classiques, il n'existe pas de termes susceptibles d'expliquer la valeur élevée du taux d'expansion initial.

Les choses ont commencé à changer au début des années 80 avec la théorie de l'inflation, qui est précisément une théorie du "bang". C'est elle qui va nous expliquer de quelle manière on peut conceptualiser cette valeur initiale très élevée de H, qui va ensuite subir le freinage de la matière et du rayonnement. Et puisqu'on a dit que ces deux compères avaient pour effet de diminuer H, la théorie de l'inflation postule un espace dépourvu de matière et de rayonnement, autrement dit : on part d'un espace vide.

Nous allons voir qu'étrangement, seul le vide peut faire bang.

[Gilgamesh]

(suite et fin)
Pour comprendre ça, il va falloir déjà faire un gros détours conceptuel sur cette notion de vide. Le vide a priori, ce n’est rien. On est tenté de l'assimiler au néant. Mais la Physique, la philosophie naturelle autrement dit, se préoccupe de ce qui est et n'utilise donc pas ce concept de néant. Quand on parle du vide physique, il ne s'agit pas du néant.

Mais le piquant de l'histoire, c'est que les deux branches maîtresses qui nous permettent appréhender la Nature à ses niveaux les plus fondamentaux, la relativité générale et la théorie quantique des champs (QFT pour quantum field theory), ont pour objets centraux les deux attributs que les primates visuels que nous sommes associent spontanément au néant. Bien que ce soit absurde quand on y réfléchit un tant soit peu, vu que le néant n'étant rien, il n'est pas représentable, si on demande néanmoins à tout un chacun de se représenter le néant en imagination, il visualisera probablement ça: un grand espace vide.

L'espace, le contenant géométrique, est ce que décrit la relativité générale.

Et le vide, le contenu de cet espace, est ce que décrit la QFT.

Le moins qu'on puisse dire c'est que les deux concepts, espace et vide, ne représentent donc par "rien". La révolution scientifique commencée au XXe siècle peut se résumer à ce dé-niaisement intellectuel. Là où il semblait impossible d'imaginer des structures, tout repose désormais dessus, basé sur une physique théorique de très haute volée. Il faut au minimum un master pour commencer à en aborder les mystères autrement qu'avec des concepts vulgarisés.

Et le point nodal de l'histoire pour envisager l'origine de l'univers, c'est que l'espace et le vide entretiennent une dialectique serrée. Le vide possède un état fondamental dont l’énergie n'est pas nulle et cela engendre une pression négative qui a son tour est la cause d'une expansion de l'espace qui en retour augmente le volume du vide. Et le changement d'état du vide vers un niveau de moindre énergie représente un mécanisme par lequel on va pouvoir faire apparaître de la matière, donc passer d'une univers vide en inflation à un univers de matière et de rayonnement en expansion.

Matière et vide

Ce qu'on appelle la matière, c'est un vide qui n'est pas à son état d'énergie minimal, c'est à dire un vide excité.

Ce qu'on appelle le vide c'est un ensemble de champs, un pour chaque particule élémentaire, à leur état d'énergie minimal. Même dans cet état minimal, le champ conserve une activité résiduelle qui produit des couples de particules qui se résorbent en un temps très court (d'autant plus court que la particule produite est massive). Le vide est une ruche vibrionnante qui produit de la matière à jet continu. Mais il s'agit d'une matière virtuelle, c'est à dire que ces particules ne peuvent pas interagir avec une particule réelle, un détecteur de particules par exemple ; elles produisent par contre un effet collectif qui joue un rôle important dans la théorie des champs quantiques.

L'énergie par unité de volume ρ autrement dit la densité d'énergie du vide (en Joule/m3, par exemple) résulte d'une sommation sur les champs quantique.

L'énergie E d'un champ en théorie quantique c'est :

E(n)=(n+1/2)hν

avec
h la constante de Planck
νν (nu) la fréquence. Un ν donné représente un mode du champs. Pour une particule de masse m au repos, on a au minimum hv = mc², auquel il faut ajouter son énergie cinétique.
n=0,1,2... le nombre de particules (réelles) du champ.

n>0 représente l'état excité, le champ génère de la matière
n=0 représente l'état d'énergie minimal du champ, c-à-d le vide.

D'où l'énergie de point zéro du champ :

E(0)=hν/2

...qui n'est pas nulle.

Pour calculer l'énergie de vide, on intègre sur tous les modes des champs de toutes les particules (fermions, bosons) pour obtenir un total.

Et là, c'est le drame...

Même si on ne fait le calcul que sur une seule particule, par exemple le photon, l'intégrale donne une densité d'énergie de l'ordre de ρ∼10120ρ∼10120 fois la densité d'énergie mesurée. C'est ce qu'on appelle une catastrophe ultraviolette : en intégrant les modes de fréquences croissantes qui sont aussi les plus énergétiques (si on part des fréquences optiques, c'est quand on va vers les ultraviolets), l'intégrale diverge, c-à-d que son résultat tend vers l'infini. Usuellement, on somme jusqu'à une fréquence dite de coupure, qu'il faut justifier physiquement. Or dans le cadre de la Physique actuelle, la fréquence de coupure c'est la fréquence de Planck. On obtient comme résultat que la densité d'énergie du champs est de l'ordre de la densité de Planck. Ok, ce n'est pas infini. Mais c'est quand même extraordinairement élevé. Ou pour le dire à l'inverse : notre vide apparaît extraordinairement peu énergétique par rapport à ce qu'il devrait être, si on se fie à la théorie quantique des champs. C'est le problème dit de la constante cosmologique. Sans doute le problème ouvert le plus brûlant de la physique actuelle.

Mais bon...

Si on passe ça sous le tapis, l'idée est que "naturellement" on a une "énergie plancher" qui se déduit du formalisme fondamental la théorie quantique des champs. Comme il s'agit de l'état fondamental des champ, l'idée d'une "dilution" est sans objet. Cela signifierait que les lois de la physiques changent avec l'expansion.


Vide et expansion

Si je prend un système constitué très simplement d'un volume de vide et que j'augmente ce volume, en lui faisant subir une expansion, que se passe t'il ? J'ai crée un volume plus grand d'espace remplis de vide. Comme ce vide représente une certaine énergie par unité de volume, j'ai augmenté l'énergie de mon système.

Soit U l'énergie interne de mon système.

En thermodynamique de base, j'ai l'équation de conservation de l'énergie qui s'écrit comme ça, pour un système adiabatique (=qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur, ce qui est le cas de l'Univers) et isentropique (= dont le nombre moyen de particules par unité de volume ne change pas, ce qui est le cas du vide) :

dU=−PdV

dU est la variation de mon énergie interne
P est la pression
dV est la variation de volume

Très simplement, si j'ai un piston rempli de gaz sous pression et que je le laisse aller, son volume va augmenter (dV>0), et l'énergie interne va diminuer : une force travaille, et ce travail est fourni à l'extérieur, ce qui fait tourner le moteur de la Volvo, par exemple.

Mais d’après ce qui précède, si j’augmente un volume de densité ρ, l’énergie augmente comme ça :

dU=ρdV

d'où :

P=−ρ

Autrement dit l'augmentation de l'énergie interne est compensée par une pression négative. C'est un truc plutôt bizarre, mais vrai et qui se constate dans dans l'effet Zeeman anormal et dans l'effet Casimir.

Bon, ça c'est ce que nous dit la théorie quantique des champs, au sujet du vide.

Que nous dit la relativité générale, au sujet de l'espace ? Que la gravité d'un fluide quelconque de densité d'énergie ρ et de pression P est :

g=ρ+3P

On l'a vu plus haut : en relativité générale, la pression gravite, c'est à dire qu'elle doit être comptabilisée dans la somme des termes qui produisent une courbure de l'espace. Le chiffre trois devant le terme P est lié comme on l'a vu aux trois dimensions spatiales.

Comme P est négative et égale à −ρ, l'expression ρ+3P vaut −2ρ qui est incontestablement une quantité négative, ce qui implique une gravité répulsive.

On donne un petit nom à cette énergie du vide : la constante cosmologique, noté Λ. Et avec cet unique ingrédient, on a ce qu’on appelle un univers de De Sitter (publié en 1917). La croissance du facteur d’échelle a(t) est une exponentielle du temps t :

a(t)~exp(Ht) avec H~√(Λ/3)

C'est le premier miracle de la Physique : le vide engendre une pression négative qui elle même engendre l'expansion, ce qui nous manquait cruellement dans la théorie classique.

Bon, maintenant on pourrait se dire ok, le vide rentre en expansion, mais quand même... On a dit que la création de vide est "compensée" par la tension, la pression négative. Seulement, non, ici ça ne marche pas : cette tension ne travaille pas, vu que l'univers est un système isolé. Il ne fournit de l'énergie à personne, et on viole allègrement le Premier Principe de thermodynamique dans cette histoire : l'énergie n'est pas conservée, elle ne fait que croître !

Et c'est la connexion avec la relativité générale qui permet le second miracle de la Physique : tout se fait à bilan d'énergie nul. Cela fait intervenir l'idée que l'énergie d'un champ gravitationnel a une valeur négative, susceptible de compenser cette création d'énergie. Cette valeur négative de l'énergie gravitationnelle n'est pas un concept récent : c'est déjà classiquement vrai dans le cadre newtonien. La gravité est une force de liaison. Deux masses liées par une force ont moins d'énergie potentielle que deux masses libres. Cela signifie que pour les délier il va falloir leur fournir du mouvement. Si on se représente deux masses situées à l'infini l'une de l'autre, leur énergie est nulle. Elles tombent l'une vers l'autre : leur énergie cinétique augmente ce qui est compensé par une énergie potentielle gravitationnelle négative, et la valeur totale de leur énergie mécanique reste nulle. La valeur de l'énergie gravitationnelle dans le cadre de la relativité générale n'est pas un calcul simple, mais dans le cadre du scénario inflationnaire, on peut effectuer ce calcul avec une rigueur suffisante, et le bilan est nul.

Si on rassemble toutes nos billes, on obtient donc le scénario suivant : on postule que l'état d'énergie typique du vide est très élevé, en se basant sur les résultat de la QFT. De façon qu'on explique pas encore, mais qui se constate simplement du fait que notre univers existe, il existe un état du vide de basse énergie. La thermodynamique classique permet donc de prédire que ce vide énergétique va décroître spontanément pour rejoindre le point bas. Avant et durant cette chute, l'univers est en inflation, et un volume élémentaire de vide de dimension subatomique (disons 1e-28cm) va atteindre une taille centimétrique, c-à-d une croissance d'un facteur exp(100) environ en une durée plus que brève de l'ordre de 1e−32s. Si on donne à la densité d'énergie initiale la valeur d'énergie dite de Grande Unification (GUT), de l'ordre de (1e16GeV)^4 alors la bille d'univers qui sort de l'inflation est remplit d'un plasma dont l'énergie totale est suffisante pour donner naissance à toute la matière (baryonique et noire) et tout le rayonnement de l'univers.

Le vide initial a changé de phase, et convertit son énergie en matière et rayonnement. La pression qui était fortement négative est devenu fortement positive, le taux d'expansion de l'espace est maintenant freiné par son contenu. On raccroche ainsi les wagons avec un Big Bang chaud classique, mais on a une idée désormais de ce qui aurait pu faire "bang".

[Daniel1958]

Oh le qualificatif pour le jeune garçon était ironique. Son papa n'aurait pas dû en parler
Mais il faut aussi tailler les médias qui diffuse ce genre d'image honteuse pour la science.
Dans un autre genre je trouve qu'il n'y a plus de presse scientifique de bonne vulgarisation. Par exemple je sais que modèle des univers jumeaux de…. Je ne le nommerai pas. L'asymétrie matière/antimatière a été démontrée expérimentalement (mais encore pas expliquée) lors des collisions au LHC. Cela invalide (ou quasiment) le modèle des univers jumeaux. La presse scientifique n'en a pas parlé.

"La formule de Dieu" de José Rodrigues dos Santos est un livre que j'ai pris plaisir à lire. Bien sûr c'est de la "patascience" mais avec du recul c'est sympa. Et puis j'ai pensé que c'était en partie tiré d'une vision cosmologique de João Magueijo (compatriote)

J'ai écrit EQV pour énergie quantique du vide.

Pour les champs quantiques relativistes afin de ne pas mourir idiot
J'ai acheté Théorie Quantique Des Champs - Méthodes Et Applications d'occase d'Auteur(s) : Boudjedaa Tahar - Makhlouf Abdenacer,
Le livre de Susskind Relativité restreinte et théorie classique des champs : Le minimum théorique et enfin le livre de vulgarisation de Katie Mack "Comment tout finira qui aborde le sujet". Mais elle dit hélas que seules les mathématiques peuvent expliquer les beautés de la théorie des champs.
Bon avec les explications du top niveau de "Gilgamesh" et les bouquins (une page par semaine) je devrai m'en sortir. Mais pour moi c'est vraiment un nouveau paradigme

[Deedee81]

Salut,

Dans un autre genre je trouve qu'il n'y a plus de presse scientifique de bonne vulgarisation. Par exemple je sais que modèle des univers jumeaux de…. Je ne le nommerai pas. L'asymétrie matière/antimatière a été démontrée expérimentalement (mais encore pas expliquée) lors des collisions au LHC. Cela invalide (ou quasiment) le modèle des univers jumeaux. La presse scientifique n'en a pas parlé.

J'ai du mal à te suivre.

- d'une part l'asymétrie matière/antimatière n'a pas été prouvée au LHC, elle était connue depuis longtemps (1964) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Violation_de_CP
Il y a même eut un prix Nobel pour ça
(et avec les mésons B c'était l'expérience Babar, par contre le cas équivalent pour le D c'est avec LHCb, très récemment, très joli aussi, il y avait eut une actualité dans Futura.)
- d'autre part les expérience comme AEGIS n'ont pas encore pu trancher sur une différence plus forte entre matière et antimatière
- Enfin, cette asymétrie CP n'est pas assez forte pour expliquer l'asymétrie matière/antimatière dans l'univers et en plus on aurait aussi besoin d'une violation jamais observée du nombre baryonique

A moins que tu aurais une référence (ou mieux un lien internet) sur un résultat que je ne connais pas ?

Notons que je ne défend pas pour autant le modèle des univers jumeaux car il a été invoqué aussi pour la matière noire, mais les cartographies fine de la matière noire ont invalidé cette approche.Et les justifications théoriques ne sont plus assez solide depuis l'étude du méson B (c'est peut-être à ça que tu faisais référence ? Mais ce n'est pas le LHC) Et les autres modèles "sans interaction entre univers" ne me plaisent pas trop car cela en fait des théories non réfutables.

Mais elle dit hélas que seules les mathématiques peuvent expliquer les beautés de la théorie des champs.

C'est un problème constant en science. On peut vulgariser, du mieux possible, mais seulement jusqu'à un certain point. Et après pour mieux comprendre les rouages une explication plus précise, plus technique, plus mathématique devient inévitable. Ce n'est pas illogique, s'il suffisait de la vulgarisation les physiciens ne se taperaient pas 7 années d'université (5 pour moi comme ingénieur, j'ai donc complété mes connaissances avec des bouquins).

Cette difficulté devient aussi plus importante :
- quand on aborde des domaines plus exotiques (très éloignés de la physique "du quotidien", mécanique quantique, relativité restreinte)
- quand on aborde des domaines fort complexes (relativité générale, théorie quantique des champs)
- quand on aborde des théories encore en cours d'élaboration (non validées) : cordes, boucles, supersymétries, géométries non commutatives

La physique c'est pas toujours facile (mais je trouve que ça la rend d'autant plus passionnante )

[Daniel1958]

Bonjour

Pour faire simple par principe de loyauté je ne peux citer mes sources.
Mais cf ma phrase ci-dessous avec une réponse autorisée :

Une preuve indirecte de l'existence de l’antimatière au sens cosmique serait que lors des collisions protons - protons à vitesse relativiste au CERN l’antimatière soit produite à part égale avec la matière. Est-ce le cas ?

C'est tout à fait le cas (mais on n'a pas attendu le LHC pour voir cela). Il existe cependant de minuscules asymétries entre matière et antimatière, qui font l'objet d'études particulières du domaine. A LHC, une expérience, LHCb, de taille moins gigantesque qu'ATLAS et CMS, est dédiée à ces études.
J'ai dû surinterpréter. Cela semble être un des cas décrits. Après je pense que les détails peuvent se retrouver dans des revues comme Physical Review ou autres revues de haut niveau (hélas de langue anglaise).

Je reviens juste sur une image "Gilgamesh" concernant la Relativité Générale. Je ne parle pas des équations associées mais d'une représentation mentale. J'aime beaucoup l'idée d'une gelée de Thibaud Damour. La RG fait sens (entendement) car il est facile d'imaginer une sphère dans un cube de gelée et de visualiser les interactions (isotropes).

Cordialement et merci à tous car si mon niveau est faible ma curiosité est forte.

[Deedee81]

Pour faire simple par principe de loyauté je ne peux citer mes sources.

Question idiote mais.... qu'est-ce que la loyauté vient faire là-dedans ??????

[Daniel1958]

Non ce n'est pas idiot. J'ai interrogé (comme à mon habitude) un scientifique de très haut niveau qui a écrit un bouquin que j'ai aimé.

J'obtiens rarement des réponses car les physiciens sont débordés. Mais ça arrive parfois (interrogation sur les expériences la MQ avec un physicien belge).

Vu mon niveau minable (je croyais aux élucubrations de J.... le physicien maudit (qui est très souvent référencé) (il est excellent sur certains sujets)), je lui ai posé des questions. Il a eu extrême gentillesse de me répondre. Je ne lui ai pas demandé l'autorisation de pouvoir exprimer les résultats de ses expériences (bon l'antimatière gravite-t-elle ?) qu'il distille avec précaution dans des revues de haut niveau. Il a participé et pas qu'un peu à la découverte "énergétique" du boson ou champ de Higgs.

Ah pour les physiciens c'est huit ans d'études. Le diplôme ou la passerelle docteur-ingénieur n'existent plus. C'est un titre d'ingénieur ou un M2 (avec d'excellentes notes) pour participer à un doctorat sur trois ans. Les doctorats sont souvent très spécialisés. La formation est faite pour partie personnelle et avec le maitre de stage. Un spécialiste en cosmologie n'est pas un expert en physique quantique. Après la science est menée par les chargés et les directeurs de recherches. Souvent après un doctorat c'est le chômage et les galères pour les post-docs

Cordialement

[ornithology]

l'information ca se distille?

[Gilgamesh]

Je ne lui ai pas demandé l'autorisation de pouvoir exprimer les résultats de ses expériences (bon l'antimatière gravite-t-elle ?) qu'il distille avec précaution dans des revues de haut niveau.

S'il a publié, quel que soit le niveau de la revue, c'est public, par définition.

[Daniel1958]

Bon j'avais fait un joli "post" un joli bug de latence m'a tout effacé. Site ? Tuyaux informatiques ?

Une petite question pratique : est-ce tout le monde peut voir l'intégralité du thème et des réponses ?
Je ne sais pas s'il faut faire des réponses différentes à plusieurs personnes à la fois alors qu'une seule globale peut suffire.

Concernant la publication, je ne sais pas si elle a eu lieu (d'où ma prudence et les revues et consultations d'articles sont très chères et en anglais ce n'est pas arXiv)
Je vous fais une copie d'une des réponses de ce monsieur. Ah je l'avais interrogé sur l'antimatière. Je lui ai dit que j'étais persuadé qu'elle gravitait. Lui aussi conservait la vision relativiste. Elle serait bien symétrique avec des anti-quarks mais surtout une force forte différente de la matière.
Une partie de son job consiste à renseigner les revues et surtout à les aider à synthétiser et à clarifier les articles (de hauts niveaux, ils ne sont pas toujours compréhensibles)
"Le domaine scientifique a ses frontières. Plus on approche des frontières, plus les idées se font spéculatives. Il est normal, et même sain, que les chercheurs émettent des hypothèses originales, voire farfelues, qu'ils soumettent à la critique intellectuelle et expérimentale.
A l'inverse, une fake news scientifique (ou une pseudo-science) est une affirmation dont les auteurs savent qu'elle est fausse, ou ne prennent pas la peine de la confronter aux autres chercheurs ni à l'expérience, pour manipuler l'opinion.
Je sais que pour le public la distinction est difficile ! Un bon critère est la publication de l'idée par une revue "à comité de lecture" type Physical Review,"

Cordialement

[Daniel1958]

Bonsoir

Je vais rappeler que dans une période incertaine le rôle indispensable de ce forum de transmettre un savoir accessible à pas mal de gens. Le tout fait avec rigueur et sans concessions gratuites pour plaire. Vous êtes des coupeurs de fausses barbes. Mais aussi des passeurs de sciences


Après les flatteries, je me permets quelques reflexions personnelles.

Concernant la RG je ne pense pas qu’elle soit vraiment difficile à comprendre. Il faut expliquer avec patience les concepts. Elle a fait ses preuves et ne modifie pas en profondeur la théorie newtonienne. Il faut admettre que le vide a une certaine densité. Je pense que même l’équation générale peut être expliquée. Certes on a peur avec les tenseurs mais en les assimilant à des matrices multidimensionnelles cela va toute de suite mieux. Bien sûr il est hors de question de parler des 10 équations qui sous-tendent l’équation générale. La RG explique bien ce que Newton n'a pas pu faire malgré tout son talent mathématique. Je pense que la Relativité Restreinte est bien plus perturbante avec ses référentiels et ses durées propres.


J’ai du mal avec l’inflaton. La période de l’inflation me pose un problème de logique. Pourquoi s'est-elle produite si rapidement avec une durée et un espace, limités tous les deux. Je crois savoir qu’elle n’a pas les faveurs de Mrs Luminet et Lachaize-Rey.

A titre anecdote mon fils qui préparait son mémoire d’ingénieur physicien a été en stage à l’institut de cosmologie de Marseille. Il a eu la chance d’avoir avec ses collègues un exposé de Mr Rovelli sur la gravité quantique à boucle. Ce physicien a présenté sa théorie devant un auditoire de physiciens ébahis sans aucune équation. Il a été dit de l'énergie sombre il ne faut pas sans occuper c’est la constante cosmologique d’Einstein. Pour fils hélas après un doctorat de cosmologie au CEA et des années de CDD au CNRS (manip Mars-Express dont le financement du CNES a été supprimé. La société a préféré se recentrer sur les fusées) c’est le chômage.
On dit faire des sciences c'est bien mais les postes sont rares et la galère des post-docs n’est pas que virtuelle.

Je referme la parenthèse mais je me pose des questions sur la gravitation quantique à boucle.
Elle a récupéré pas mal de chercheurs déçus par les cordes et ouvert de nouveaux horizons avec les ‘’étoiles de Planck’’. Mais pour l’instant il n’y pas eu de confirmations observationnelles
(Cosmos LHC)

Je suis intrigué par l’attitude et les livres de ses principaux inspirateurs.

Mr Rovelli a une super formation en physique quantique. Il a été en stage chez Zeilinger connu pour son expérience de téléportation quantique (c'est bien teleportation pas intrication mais bon pas de miracle).

Il a écrit l'ordre du temps. Selon son hypothèse, le temps n'existe pas dans la théorie fondamentale mais il peut être dans un contexte thermodynamique. C'est sur je ressent le poids du temps qui passe
Il fait référence à l’univers bloc de relativité restreinte avec son cone de lumière et sa vitesse de la lumière

Son alter égo a écrit au contraire la renaissance du temps. Les équations de la physique quantiques devraient prendre en compte le temps.


Rovelli a écrit Egoland (je n’ai aimé que le premier chapitre alors que le reste me semblait des reflections sur tout et rien) il considère que la théorie quantique ne fonctionne qu’à partir du relationnel. En fait notre vision est affectée ….pour tout

Alors que Smolin a écrit la révolution inachevée d’Einstein. Eisntein estimait que la théorie quantique était incomplète. On sent chez Smolin un fort désir que celle-ci soit déterministe.


Leurs positions me semblent antagoniste. Y-a-T-il de l’eau dans le Gaz ?


Bein entendu je vous remercie de ne pas rire de mes bêtises de candide.


Cordialement

[Gilgamesh]

Bonsoir

Je vais rappeler que dans une période incertaine le rôle indispensable de ce forum de transmettre un savoir accessible à pas mal de gens. Le tout fait avec rigueur et sans concessions gratuites pour plaire. Vous êtes des coupeurs de fausses barbes. Mais aussi des passeurs de sciences


Après les flatteries, je me permets quelques reflexions personnelles.

Concernant la RG je ne pense pas qu’elle soit vraiment difficile à comprendre. Il faut expliquer avec patience les concepts. Elle a fait ses preuves et ne modifie pas en profondeur la théorie newtonienne. Il faut admettre que le vide a une certaine densité.

Pour ce qui est en gras, ça ne provient pas (vraiment) de la RG mais de la QFT.

La contrainte de la RG provient du fait que la forme la plus générique de l'équation d'Einstein implique un terme de constante cosmologique. Mais :

1/ ce n'est qu'une contrainte formelle, la RG reste cohérente avec Λ=0 (c'était la forme première de l'équation d'Einstein, et on la présente souvent dépourvu de ce terme).

2/ il existe 2 interprétation possibles de Λ. Soit on le place à gauche (avec le tenseur d'Einstein Rµv + 1/2 Rgµv) et c'est une propriété intrinsèque de la géométrie de l'espace-temps, ça a trait au "contenant", soit on le place à droite (avec le tenseur énergie-impulsion Tµv) et c'est une propriété intrinsèque du vide, du "contenu" de l'espace.

La QFT, quand à elle, ne sait pas comment s'en débarrasser, ça semble plus contraignant, et ça justifie qu'on adopte la 2e interprétation.

Je pense que même l’équation générale peut être expliquée. Certes on a peur avec les tenseurs mais en les assimilant à des matrices multidimensionnelles cela va toute de suite mieux. Bien sûr il est hors de question de parler des 10 équations qui sous-tendent l’équation générale. La RG explique bien ce que Newton n'a pas pu faire malgré tout son talent mathématique. Je pense que la Relativité Restreinte est bien plus perturbante avec ses référentiels et ses durées propres.

Vous ne pouvez pas faire un pas en relativité générale sans avoir complètement assimilé la relativité restreinte.

J’ai du mal avec l’inflaton. La période de l’inflation me pose un problème de logique. Pourquoi s'est-elle produite si rapidement avec une durée et un espace, limités tous les deux. Je crois savoir qu’elle n’a pas les faveurs de Mrs Luminet et Lachaize-Rey.

Il y a effectivement un rapport assez problématique (selon moi) de pas mal de cosmologiste avec l'inflation. J'écoutais la conférence grand public d'un doctorant qui parlait de "verrue" pour désigner la théorie et c'est assez symptomatique d'un état d'esprit que je pense assez largement partagé. Et moi même j'ai souvent trouvé l'inflation tellement exagérée qu'elle en devenait disgracieuse. Et puis j'ai visionné le cours de cosmologie de Guth au MIT (qui fait pour moi autorité) et c'est devenu beaucoup plus clair : le Big Bang est une conséquence de l'inflation. C'est en gros assimilable au reheating. Le vide change d'état, et pouf on a un bulle d'univers chaud et dense. Mais dans quasiment toute les présentations qui en sont faites, on a : BIG BANG... a moment later... INFLATION... a moment later... FIN de l'inflation. Pourquoi placer le "moment du Big Bang" avant l'inflation ? Alors que rien d'intelligible n'est proposé pour la produire dans cet entre deux ? Et que le Big Bang est dès lors maintenu dans son état problématique de "singularité", alors même que l'inflation permet de se débarrasser de cette aporie théorique ? Mystère. Y'a aucun moyen de comprendre le phénomène dans ce sens là. Tandis que si on se figure un vide à haut niveau d'énergie qui inflate sans limitation de durée et qui, de place en place, décroit pour donner un univers plein de quelque chose (ce qui résulte de la "condensation locale" de l'énergie du vide) tout est remis à sa place logique.

Alors pourquoi néanmoins explique t'on que l'inflation a duré très peu de temps ? Cette durée canonique de l'inflation est simplement un minorant. L'inflation doit avoir duré au moins autant que 10^-35s pour avoir une extension du facteur d'échelle qui dépasse e⁶⁰ est qui permet de guérir les pathologie de la théorie classique (platitude, homogénéité, absence de monopôle...).

A titre anecdote mon fils qui préparait son mémoire d’ingénieur physicien a été en stage à l’institut de cosmologie de Marseille. Il a eu la chance d’avoir avec ses collègues un exposé de Mr Rovelli sur la gravité quantique à boucle. Ce physicien a présenté sa théorie devant un auditoire de physiciens ébahis sans aucune équation. Il a été dit de l'énergie sombre il ne faut pas sans occuper c’est la constante cosmologique d’Einstein. Pour fils hélas après un doctorat de cosmologie au CEA et des années de CDD au CNRS (manip Mars-Express dont le financement du CNES a été supprimé. La société a préféré se recentrer sur les fusées) c’est le chômage.
On dit faire des sciences c'est bien mais les postes sont rares et la galère des post-docs n’est pas que virtuelle.

Je referme la parenthèse mais je me pose des questions sur la gravitation quantique à boucle.
Elle a récupéré pas mal de chercheurs déçus par les cordes et ouvert de nouveaux horizons avec les ‘’étoiles de Planck’’. Mais pour l’instant il n’y pas eu de confirmations observationnelles
(Cosmos LHC)

Je suis intrigué par l’attitude et les livres de ses principaux inspirateurs.

Mr Rovelli a une super formation en physique quantique. Il a été en stage chez Zeilinger connu pour son expérience de téléportation quantique (c'est bien teleportation pas intrication mais bon pas de miracle).

Il a écrit l'ordre du temps. Selon son hypothèse, le temps n'existe pas dans la théorie fondamentale mais il peut être dans un contexte thermodynamique. C'est sur je ressent le poids du temps qui passe
Il fait référence à l’univers bloc de relativité restreinte avec son cone de lumière et sa vitesse de la lumière

Son alter égo a écrit au contraire la renaissance du temps. Les équations de la physique quantiques devraient prendre en compte le temps.


Rovelli a écrit Egoland (je n’ai aimé que le premier chapitre alors que le reste me semblait des reflections sur tout et rien) il considère que la théorie quantique ne fonctionne qu’à partir du relationnel. En fait notre vision est affectée ….pour tout

Alors que Smolin a écrit la révolution inachevée d’Einstein. Eisntein estimait que la théorie quantique était incomplète. On sent chez Smolin un fort désir que celle-ci soit déterministe.


Leurs positions me semblent antagoniste. Y-a-T-il de l’eau dans le Gaz ?

L'histoire de la Physique est un vaste cimetière de théories, il n'est pas du tout choquant que plein de gens partent dans différentes directions en partant du continent émergé (qui est vaste et solide mais manifestement incomplet) pour essayer de rejoindre une île cachée sous les flots, en pagayant avec le formalisme mathématique tout en humant le vent avec leur intuition du Réel pour deviner la bonne direction à prendre.

[Daniel1958]

Vos arguments sont très convaincants et contribuent à enrichir ma culture scientifique qui en avait bien besoin.

Une petite suggestion au niveau chaque thème. Pourquoi ne pas indiquer une évaluation de leur possibilité (ex très appréciée des physiciens ou trop spéculatif). Ce n'est pas forcément un jugement de valeur. Mais simplement une approche statistique sur la probabilité une telle occurrence.


J'ai encore une double question sur l'énergie sombre. il est dit énergie sombre doit représenter environ 70 % de la densité d'énergie totale de l'Univers. On a donc déterminé avec précision l'énergie totale du système. N'est-il pas possible que l'énergie sombre calculée à partir de variations de déplacement de "chandelles" de l'espace ait pu être légèrement sur ou sous-estimée. Car après tout au bout d'un an les "chandelles" se sont éloignées et forcement la vitesse d'expansion a mécaniquement augmentée.
Pourquoi Hubble qui a quand même passé pas mal de temps sur son télescope géant avec une absence de pollution lumineuse ne s'est pas aperçu de micro variation de sa constante

Lorsque les cosmologues font le calcul de la densité d'énergie du vide (quantité d'énergie par unité de volume), ils obtiennent une densité ρcosmologie=10−9J.m−3ρcosmolog ie=10−9J.m−3. Comment obtenir un tel résultat sur l'univers observable ou l'univers tout entier ?

Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Une petite suggestion au niveau chaque thème. Pourquoi ne pas indiquer une évaluation de leur possibilité (ex très appréciée des physiciens ou trop spéculatif). Ce n'est pas forcément un jugement de valeur. Mais simplement une approche statistique sur la probabilité une telle occurrence.

on le fait régulièrement en disant "non validé", "spéculatif", "spéculation sauvage", "science fiction", etc....

J'ai encore une double question sur l'énergie sombre. il est dit énergie sombre doit représenter environ 70 % de la densité d'énergie totale de l'Univers. On a donc déterminé avec précision l'énergie totale du système.

Hé bien non. Ce qui est mesuré avec une précision assez bonne est l'accélération de l'expansion. Et si on modélise (rien ne dit que ce soit la bonne manière) par la constante cosmologique, celle-ci correspondant à une densité d'énergie alors on dit que "ça fait 70% du total" (le reste étant la matière baryonique, le rayonnement et la matière noire, évalué par ailleurs).

La nature de l'énergie sombre ça reste encore totalement inconnu (on en sait beaucoup plus pour la MN pour laquelle il ne reste que "quelques" candidats : axions, neutrino stérile, particules supersymétriques, TN de masse intermédiaire, gravité modifiée.... et probablement un melting pot de plusieurs choses)

N'est-il pas possible que l'énergie sombre calculée à partir de variations de déplacement de "chandelles" de l'espace ait pu être légèrement sur ou sous-estimée. Car après tout au bout d'un an les "chandelles" se sont éloignées et forcement la vitesse d'expansion a mécaniquement augmentée.

Je me suis posé la question au début. D'une part à cause des difficultés de mesure. D'autre part à cause de l'existence de supernovae atypiques (et la possibilité qu'elles aient pu être plus nombreuses par le passé)
(la variation de la vitesse d'expansion sur un an pour un objet est infinitésimale, et évidemment on compare à l'évolution au cours du temps selon les modèles de la RG pour des objets très lointains)

Mais il y a eut des mesures indépendantes (par le rayonnement fossile et les simulations de formation des grandes structures, je connais beaucoup moins mais Gilga précisera éventuellement). Le résultat est solide.

Pourquoi Hubble qui a quand même passé pas mal de temps sur son télescope géant avec une absence de pollution lumineuse ne s'est pas aperçu de micro variation de sa constante

Le télescope du mont Wilson était un jouet en comparaison de ce qui existe maintenant. Et il a d'ailleurs fait ses mesures sur des objets relativement peu éloignés (à l'échelle cosmologique, tout est relatif). La mesure était d'ailleurs compliquée à cause des mouvements locaux et son travail remarquable.... mais impossible de détecter une telle accélération qu'on ne voit que des distances vraiment énormes (quelques milliards d'AL).

A l'époque de Hubble on ne connaissait que peu de chandelles : la parallaxe, les céphéides (utilisées par Hubble), la luminosité moyenne des objets,.... depuis on a fait des progrès

Lorsque les cosmologues font le calcul de la densité d'énergie du vide (quantité d'énergie par unité de volume), ils obtiennent une densité ρcosmologie=10−9J.m−3ρcosmolog ie=10−9J.m−3. Comment obtenir un tel résultat sur l'univers observable ou l'univers tout entier ?

Là je ne comprend pas la question le calcul issu des observations c'est pour l'univers observable. (enfin pas pour les objets très proche, ça on ne sait pas faire, mais ça inclut quand même une très grosse partie du volume)

[Daniel1958]

Bonjour

Parfois j’ai du mal à exprimer clairement mes remarques.

Pour la densité théorique de l’univers, je me posais la question de densité d'énergie du vide estimé de notre univers. En fait il y avait un sous-jacent pour moi.
Le big bang a-t-il eu lieu au-delà de l’univers observable ?
Cela parait idiot et naïf. Mais on nous dit bien que le Big bang a eu lieu partout.

Je voulais préciser quelques éléments que j’ai trop rapidement dits.

La RG est considérée comme le chef d’œuvre d’Einstein. Elle est bâtie des équations qui semblent culminer toutes les autres (sauf celles de Dirac ?). Il faut un ordinateur pour les utiliser. Elles comporteraient des dérivées quatrièmes et seraient non linéaires. Mon fils m’a dit que l’on n'était pas obligé d’utiliser toutes les équations. Ces équations ont eu des géniteurs célèbres Poisson Newton Riemann Grossman, Civita, Ricci et aussi Hilbert et d’autres.
Elles ont eu le mérite de pouvoir déterminer l’anomalie de Mercure, les trous noirs, l’effet gravitationnel sur le temps et enfin une Cosmologie moderne. C’est net la RG explique bien la gravité. Je pense que cette théorie a définitivement été prouvée avec la detection des ondes gravitationnelles (et pourtant au début Eisntein n’y croyait pas)

Mais globalement pour du local (trajectoires dans le Systeme Solaires) on utilise encore les équations de Newtons (bien plus simples).

De même ces equations peuvent aussi donner des résultats farfelus. Je pense au modèle sphérique en rotation de Goedel

J’ai vu que pour déterminer l’expansion de l’univers (avec ou sans constante) les physiciens les avaient simplifiées en partant hypothèses.

Qu’elles sont parmi les 10 équations supports celles dont les résolutions (après passage par les tenseurs de l’équation générale) montrent une expansion de l’univers (sans constante cosmologique) ?

J’ai la même question à partir de qu’elles équations a-t-on pu montrer l’impact des corps massif sur les durées (comme pour acceleration au niveau de la Relativité Restreinte mais sans la gravité) ?

Enfin je suis étonné par des infos historiques sur les trous noirs car je croyais Schwarzschild avait simplement démontré que l’équation Einstein était sans solution (division par Zéro) à partir d’un point de densité infinie. Est-ce lui-même qui a effectué les calculs pour le Rayon Schwarzschild ou un autre physicien qui lui donné ce nom à titre posthume ?


Je parlais de la relativité restreinte qui est nettement plus abordable mathématiquement. Tous les ingrédients étaient déjà là mais il fallait un grand chef pour réaliser les plats.

Pour moi c’est un veritable paradigme. Le temps n’est plus universel mais dépend des référentiels accélérés. La simultanéité n'existe plus (sauf sur le plan pratique)

L’énergie est égale à la matière divisée par une constante C2. Toutes ces prédictions se sont avérées exactes.

Pour anecdote (si celle-ci est vraie) Minkowski (un génie des maths) avait créé un outil mathématique pour figer la théorie de l’espace-temps. Réaction d’Einstein (au début) Qu’est-ce qui m’a fait je n’y comprends plus rien.

Cordialement

[Gilgamesh]

Vos arguments sont très convaincants et contribuent à enrichir ma culture scientifique qui en avait bien besoin.

Une petite suggestion au niveau chaque thème. Pourquoi ne pas indiquer une évaluation de leur possibilité (ex très appréciée des physiciens ou trop spéculatif). Ce n'est pas forcément un jugement de valeur. Mais simplement une approche statistique sur la probabilité une telle occurrence.


J'ai encore une double question sur l'énergie sombre. il est dit énergie sombre doit représenter environ 70 % de la densité d'énergie totale de l'Univers. On a donc déterminé avec précision l'énergie totale du système. N'est-il pas possible que l'énergie sombre calculée à partir de variations de déplacement de "chandelles" de l'espace ait pu être légèrement sur ou sous-estimée. Car après tout au bout d'un an les "chandelles" se sont éloignées et forcement la vitesse d'expansion a mécaniquement augmentée.
Pourquoi Hubble qui a quand même passé pas mal de temps sur son télescope géant avec une absence de pollution lumineuse ne s'est pas aperçu de micro variation de sa constante

Lorsque les cosmologues font le calcul de la densité d'énergie du vide (quantité d'énergie par unité de volume), ils obtiennent une densité ρcosmologie=10−9J.m−3ρcosmolog ie=10−9J.m−3. Comment obtenir un tel résultat sur l'univers observable ou l'univers tout entier ?

Cordialement

Pour la mesure directe de la variation de z avec le temps pour une source donnée, c'est au programme de l'E-ELT (D = 39 m)
http://www.eso.org/sci/meetings/2015..._elt_erice.pdf

Ca nécessitera 4000 h d'observation sur 22 ans.

[Daniel1958]

Bonsoir

Ne vous moquez pas de moi. Je viens de voir une vidéo de J....ou il parle de la métrique de Schwarzschild. Il indique que cette formule aurait été mal comprise avec une confusion sur un grand R "rayon intermédiaire" utilisé la place de petit r rayon radial.
Il explique que Schwarzschild voulait simplement une équation linéaire.
Car il ne voyait pas la nécessité d'une équation non linéaire avec le petit "r" car la RG ne produisait que d'infimes variation des lois de Newton.
Cette interprétation avec grand R = r aurait été conservée dans tous les calculs.
Seul un papier d'un russe (vivant aux Usa) aurait mentioner l'erreur. Il qui estimait que l'équation non linéaire de Schwarzschild avec l'intégration de petit r ne dépendrait plus de la RG.
Ce texte serait connu mais laissé pour compte.
C'est troublant. Cela peut effectivement jouer sur son rayon et sur interprétation des trous noirs.

Pensez-vous cette hypothèse plausible ?

Il y quand même des scientifiques qui travaille sur des éléments proches de J....Je pense à G C sur les trous blancs.
J'avoue que malgré ses détracteurs son obstination sur l'inexistence des trous noirs tels que nous les définissons est troublante.

[Deedee81]

Salut,

Pensez-vous cette hypothèse plausible ?

Non, ça parait idiot. Mais si le J... est celui auquel je pense cela ne me surprend pas. Quand on pense qu'il n'a même pas compris le théorème de Birkhoff c'est du lourd (et la gaffe était sur son blog). Il avait émit plusieurs réflexions intéressantes sur l'interprétation des TN, j'en avais parlé avec lui très brièvement. Mais peu après il est parti en quenouille. C'est triste mais ça arrive.

(mais GC je vois pas c'est qui, pour les trous blancs je connais mieux CR, moi je vais dire le nom : Carlo Rovelli. Mais si je connais pas trop mal la gravité quantique à boucles, par contre ses travaux sur sur les TB je ne connais pas le détail technique et je me méfie comme de la peste des approximations sauvages dans ce domaine fort difficile (*). Parmi les gros couacs théoriques : cristaux 2D, plasma de quark... les gamma ray burst ont une belle place ).

Et quand on connait la déduction de cette métrique (qu'on trouve dans tout bon bouquin, Gravitation de MTW par exemple où c'est extrêmement étayé et détaillé) on voit bien que "il voulait une équation linéaire" est franchement stupide. Dans le Relativité Générale de Elbaz il donne une déduction fort simple : il écrit la forme la plus générale du temps propre avec symétrie sphérique. Pas de R ou de M là, juste la forme la plus générale. Utilise l'aspect statique (il lève cette limite plus loin). Utilise l'équation d'Einstein (qui est aussi linéaire que moi je ressemble à un schtroumpf, c'est la seule équation utilisée, la métrique est forcément linéaire au premier ordre : c'est des infinitésimaux) et obtient le résultat. Je ne dirais pas que c'est con comme la Lune car c'est quand même du calcul tensoriel (en composante dans le Elbaz) mais c'est franchement assez simple pour qu'une erreur y soit visible comme le nez au milieu de la figure (et d'ailleurs dans le Elbaz il y a une erreur qui m'a énervé : il donne la connexion affine, dit qu'il la démontre plus loin.... et ça n'y est pas. L'a dû oublié ).

Mais attention, je ne dis pas que Schwarzschild n'a pas commis une erreur ou qu'il a été assez clair ou a assez justifié. Je n'en sais rien, je n'ai jamais lu ce vieux papier. Moi je connais les explications dans des bouquins plus modernes. Et pour les avoir épluché je sais qu'elles sont justes. L'histoire des sciences c'est passionnant mais j'étudie la science avant tout, pas les scientifiques.

(*) Mais d'une manière générale, il y a des centaines de milliers de scientifiques dans le monde. Et des centaines dans le moindre domaine même "exotique". Il vaut donc toujours mieux effectuer un premier filtre en ne lisant que des auteurs ayant publié par les voies normales plutôt qui ne s'expriment plus qu'à travers des blogs ou des vidéos. Ca nécessite vérification évidemment. Quitte à choisir parmi des centaines d'études (on ne saurait pas tout lire) autant choisir ce qui a bien plus de choses d'être à la fois intéressant.... et juste. Et par exemple pour la remise en cause des TN ou de leur interprétation, ce n'est pas ce qui manque (voir la théorie du fire wall par exemple, c'est pas ma tasse de thé, mais c'est du sérieux).

[mach3]

Schwarzschild semble hors-sujet dans ce fil sur le big bang. Il est suggéré d'ouvrir un nouveau fil plutôt que de transformer celui-ci en foutoir.

mach3, pour la modération

[Daniel1958]

Merci pour ces infos claires. Un rêve sur une nouvelle physique (plus simple) s'est évanoui. Ah GC c'est monsieur Gabriel Chardin (chercheur sur l'antimatière).

Cordialement

Ps le bouquin sur la RG coute 165 Euros. Egard Elbaz a-t-il un lien avec David Elbaz. Sur la RG j'ai le livre de Moore plus récent 2014. C'est un cours super structuré mais il faut plus d'un an pour tout "décanter"