Constante de Hubble non constante

[Ladrix]

Bonjour à tous.

ArchoZaure #1

Lorsqu'on dit que la constante de Hubble a changée au cours du temps, donc depuis le big bang, est-ce que ça veut dire que c'est valable pour l'ensemble de l'univers observable ?

"On" peut être précisé.
entre autres

Stephen Hawking "Une brève histoire du temps" isbn 2-08-211182-2
Il traite longuement de Hubble et de sa "constante" dans les pages 26,56,57,60,61,65,74
Ce curieux chercheur profite de son ouvrage pour exprimer son opinion des plus critique sur Newton, qui envoya de nombreux faussaires se faire raccourcir comme un vulgaire Charles 1er (P219-220)(les anglais nous ont précédé, mais à la hache, quel spectacle !!!)
Sur Hubble, il ne tari pas d'éloge et ramène tout son traitement de l'expansion de l'Univers à une décision divine...
Une définition intéressante dans le glossaire :
Masse quantité de matière d'un corps : son inertie ou sa résistane à l'accélération (vision anthropomorphe de la matière)

Steven Weinberg prix Nobel de Physique 1972 dans on ouvrage "Les trois premières minutes de l'univers" isbn 2 02 004876 0
Mais l'ouvrage de vulgarisation ne comporte pas d'index.
Lisez le, le chapitre qui traite de la température des Photons qui refroidissent est remarquable...
La précision de ses calculs est néanmoins pas très grande...

Je conseille la lecture (très) critique de ces deux ouvrages.

Il est traité succintement de la variation temporelle de la "constante" de Hubble qui de ce fait est donc une variable qui cache une action inconnue qui modifie l'Univers.
###########

Ainsi ArchoZaure, oui, la constante de Hubble est une variable selon les sommités de la Physique...

Pour se remettre et retrouver une grande sérénité, conclure ces lectures par
Hubert Reeves "Patience dans l'Azur" isbn 2-02-005924-X
La coolitude du monde canadien.

Ladrix
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[Deedee81]

Salut,
Attention, il y a constante et.... constante.
La constante de Hubble c'est "constante dans l'espace" (en première approximation). Pas "constante au cours du temps".
Faut se méfier du sens des mots.
Mais merci pour les références

EDIT En relisant depuis le début, je me rend compte que mon message est probablement inutile. Mais ton message aussi : tout avait été dit et c'est en plus un (petit) déterrage. Mais bon, il y a les références intéressantes

[Ladrix]

@Deedee81

Merci pour ces éclaircissements

Ladrix.

[yves95210]

Attention, il y a constante et.... constante.
La constante de Hubble c'est "constante dans l'espace" (en première approximation). Pas "constante au cours du temps".
Faut se méfier du sens des mots.

D'ailleurs on ne dit plus trop "constante de Hubble" mais plutôt "paramètre de Hubble". Et, comme dans l'article wikipedia, ce qu'on appelle constante de Hubble est la valeur de ce paramètre aujourd'hui (H₀).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Ladrix]

@yves95210

ce qu'on appelle constante de Hubble est la valeur de ce paramètre aujourd'hui

Un paramètre qui change c'est une variable
En physique, une variable c'est un phénomène physique qui se manifeste.
Donc la question qui surgit avec ce paramètre de Hubble qui varie (sic) c'est un phénomène physique inconnu dont il conviendrait d'élucider la nature pour l'intégrer dans les théories en cours...
Les auteurs dont je rappelle plus haut les ouvrages parlent de H f(t) se bornant à constater la variable sans chercher plus loin, un boulevard pour les jeunes chercheurs...

Ladrix

[yves95210]

Un paramètre qui change c'est une variable
En physique, une variable c'est un phénomène physique qui se manifeste.
Donc la question qui surgit avec ce paramètre de Hubble qui varie (sic) c'est un phénomène physique inconnu dont il conviendrait d'élucider la nature pour l'intégrer dans les théories en cours...

En l'occurrence l'origine de la variation de H(t) n'est pas inconnue (du moins tant qu'on ne parle pas de l'accélération de l'expansion, découverte relativement récemment). C'est la gravitation :

L'équation d'Einstein appliquée à un modèle d'espace-temps spatialement homogène et isotrope conduit à la métrique dite FLRW (que Friedmann et Lemaître ont établie indépendamment dans les années 1920, et dont Robertson et Walker ont démontré qu'elle est l'unique solution de l'équation d'Einstein dans ce modèle),

où est un "facteur d'échelle" et est le signe de la courbure spatiale (attention, il s'agit de la courbure des sections spatiales 3D de l'espace-temps, et non de la courbure de l'espace-temps 4D).

Il en découle pour un fluide parfait de densité d'énergie et de pression les équations de Friedmann :


Ce qu'on appelle le taux d'expansion ou "paramètre de Hubble" est . Un taux d'expansion constant correspond à un facteur d'échelle fonction exponentielle de .

Dans un univers dominé par la matière (densité d'énergie et pression du rayonnement négligeables), est la densité de masse de la matière et évolue donc comme . On peut donc écrire

où et sont les valeurs de et à une date arbitraire (par exemple aujourd'hui).
Par conséquent ne peut pas être constant (et donc croissant exponentiellement) dans un univers où la densité de matière n'est pas nulle.

Si de plus la courbure spatiale est nulle (l'espace est euclidien) on obtient simplement


S'il y a quelque-chose d'inconnu (ou de spéculatif : les modèles d'inflation), ce n'est pas la cause de la variation du taux d'expansion, ce sont les conditions initiales qui ont conduit à une valeur gigantesque de ce taux dans les premières secondes de l'univers.
Et la nature de l'"énergie noire" qui semble causer l'accélération de l'expansion observée aujourd'hui (à moins de se contenter d'introduire une constante cosmologique non nulle dans les équations ci-dessus : en toute généralité le côté géométrique de l'équation d'Einstein s'écrit avec cette constante cosmologique).

[Ladrix]

@ yves95210

Un grand merci pour cette remarquable explication

En l'occurrence l'origine de la variation de H(t) n'est pas inconnue (du moins tant qu'on ne parle pas de l'accélération de l'expansion, découverte relativement récemment). C'est la gravitation :

Enfin on sait quelque chose, l'expansion H(t) est expliquée par le phénomène bien connu la Gravitation, dont on ne connait malheureusement pas l'origine, à part le centre des objets massiques là ou il n'y a plus rien qu'un volume nul.
On remarquera la dissociation de la variation de H et l'accélération de la dite expansion. Ainsi H peut aumenter sans que l'expansion augmente. C'est un bon départ.

L'équation d'Einstein appliquée à un modèle d'espace-temps spatialement homogène et isotrope conduit à la métrique dite FLRW (que Friedmann et Lemaître ont établie indépendamment dans les années 1920, et dont Robertson et Walker ont démontré qu'elle est l'unique solution de l'équation d'Einstein dans ce modèle), [....

Une chance la solution est unique ce qui est remarquable.
mais attention, la confusion est commune aux débutants

attention, il s'agit de la courbure des sections spatiales 3D de l'espace-temps, et non de la courbure de l'espace-temps 4D

suit un très beau développement mathématique malheureusement trop peu développé.

Par conséquent ne peut pas être constant (et donc croissant exponentiellement) dans un univers où la densité de matière n'est pas nulle.

Evidement, dans un univers sans matière, les équations ont une autre solution, mais ce serait un hors sujet ici.

Et la nature de l'"énergie noire" qui semble causer l'accélération de l'expansion observée aujourd'hui

remarque qui me semble un peu limitée vu ce qui précède. La matière noire générant une force noire, dans le silence éternel des espaces infinis samy Frey.

en toute généralité le côté géométrique de l'équation d'Einstein s'écrit avec cette constante cosmologique).

Un petit retard à l'allumage, cette constante est nulle depuis belle lurette modifiant considérablement les équations du génial etc.. en effaçant d'une manière discrète et même invisible ce qui aura gêné le physicien...

Malgré certaines réticences que j'exprime dans ma réponse, je ne peux que souscrire à cette explication sur H.
Mais en fait il faut retourner le propos.
Ce n'est pas la gravitation qui induit (cause) l'expansion de Hubble (effet), mais l'inverse.
Les équations sont les mêmes dans les deux cas, l'un des phénomène est la cause de l'autre.

yves95210 aura choisi cause gravitation, effet expansion.
J'opterai personellement pour l'inverse et là le phénomène devient clair.
En effet, l'expansion augmente le volume de l'univers, il faut bien le trouver, ce volume, quelque part.
Simplement au coeur de la matière, dans ce fameux centre ou il n'y a rien, en fait ou est concentré le vide quantique.
Ce vide aspiré par l'expansion amène la matière à le combler (la nature a horreur du vide) ce qui amène à générer cette attraction centrale étudiée depuis des siècles.
Voilà deux questions résolues, reste à expliquer le problème de l'accélération de la vitesse de l'expansion évoquée par yves95210.
On remarquera au passage que Ladrix arrive à relier la gravitation avec la relativité générale, un de ses exploits habituels ...(applauses)

Ladrix

[mach3]

ce déterrage contrevient aux règles de la section que j'invite à lire en épinglé. Je deplacerais les messages dans une nouvelle conversation demain.

mach3, pour la modération

[yves95210]

Enfin on sait quelque chose, l'expansion H(t) est expliquée par le phénomène bien connu la Gravitation,

Tu n'as manifestement pas lu avec attention ce que j'ai écrit : la variation (j'aurais dû écrire décroissance) du taux d'expansion s'explique par la gravitation.

Un petit retard à l'allumage, cette constante est nulle depuis belle lurette modifiant considérablement les équations du génial etc.. en effaçant d'une manière discrète et même invisible ce qui aura gêné le physicien...

Je ne sais pas ce que tu veux dire là.

1) La "constante cosmologique", ou plutôt une valeur non nulle de cette constante, avait été introduite par Einstein pour une mauvaise raison : il espérait sauver son hypothèse d'un univers statique (et éternel).
2) Il y a renoncé quand d'une part les observations ont montré que l'univers était en expansion, d'autre part Eddington, s'appuyant sur les travaux de Lemaître, a démontré que cette solution statique n'était pas stable.
3) Mais Lemaître a toujours tenu à conserver la constante cosmologique dans l'équation d'Einstein, quitte à lui donner une valeur nulle (que les observations de l'époque n'étaient pas assez précises pour contredire), car mathématiquement cette constante apparaît "naturellement" comme constante d'intégration lorsqu'on établit cette équation, avec une valeur arbitraire qui ne peut être déterminée que grâce aux observations.
4) Il a fallu attendre les années 1990 pour que les observations donnent raison à Lemaître - avant même qu'on constate que l'expansion était accélérée dans l'univers "récent" (dans les quelques derniers milliards d'années), en l'absence de la densité de matière estimée ne suffisait pas à expliquer simultanément la valeur du taux d'expansion et l'âge de l'univers (dont la limite inférieure était estimé à une douzaine de milliards d'années à partir de considérations astrophysiques).

Avec une constante cosmologique non nulle , la première équation de Friedmann s'écrit


Mais décroit comme . Si aujourd'hui les termes en et en sont dans un rapport 0,7/0,3, lorsque était par exemple dix fois plus petit, le terme en était négligeable, ce qui explique que l'expansion n'est accélérée(*) que depuis quelques milliards d'années.
(*) Cela ne veut pas dire que le taux d'expansion augmente. Il continuera de diminuer mais moins rapidement, et (comme on le voit dans l'équation ci-dessus) il tendra vers une valeur constante , conduisant à une augmentation exponentielle du facteur d'échelle.

Malgré certaines réticences que j'exprime dans ma réponse, je ne peux que souscrire à cette explication sur H.
Mais en fait il faut retourner le propos.
Ce n'est pas la gravitation qui induit (cause) l'expansion de Hubble (effet), mais l'inverse.
Les équations sont les mêmes dans les deux cas, l'un des phénomène est la cause de l'autre.

yves95210 aura choisi cause gravitation, effet expansion.
J'opterai personellement pour l'inverse et là le phénomène devient clair.
En effet, l'expansion augmente le volume de l'univers, il faut bien le trouver, ce volume, quelque part.
Simplement au coeur de la matière, dans ce fameux centre ou il n'y a rien, en fait ou est concentré le vide quantique.
Ce vide aspiré par l'expansion amène la matière à le combler (la nature a horreur du vide) ce qui amène à générer cette attraction centrale étudiée depuis des siècles.
Voilà deux questions résolues, reste à expliquer le problème de l'accélération de la vitesse de l'expansion évoquée par yves95210.
On remarquera au passage que Ladrix arrive à relier la gravitation avec la relativité générale, un de ses exploits habituels ...(applauses)

Ladrix est sans-doute un génie incompris qui seul dans son coin a réussi à révolutionner la physique

[Archi3]

je crois qu'on va repartir dans des discussions sans fin entre des gens ayant bien compris la physique et tentent sincèrement de l'expliquer à un niveau assez complexe, et quelqu'un qui n'en maîtrise pas les bases élémentaires et ne comprend même pas le théorème de Gauss, et ne fera probablement aucun progrès avec les explications qu'on lui donne. L'expérience montre que ça peut durer assez longtemps (voire indéfiniment ...)

[Deedee81]

Bonjour,

Bon, mach3 n'étant pas encore repassé, j'ai pris sur moi de déplacer la partie de messages problématiques pour le forum très strict de pédagogie.

Mais .....

Ladrix est sans-doute un génie incompris qui seul dans son coin a réussi à révolutionner la physique

je crois qu'on va repartir dans des discussions sans fin entre des gens ayant bien compris la physique et tentent sincèrement de l'expliquer à un niveau assez complexe, et quelqu'un qui n'en maîtrise pas les bases élémentaires et ne comprend même pas le théorème de Gauss, et ne fera probablement aucun progrès avec les explications qu'on lui donne. L'expérience montre que ça peut durer assez longtemps (voire indéfiniment ...)

Du calme les poteaux. Ladrix a presque une trentaine de messages à son actif et jusqu'ici n'a pas posé de soucis.
Bon, quelques messages avec un peu de mou dans les cordes, mais c'est tout. C'est pas hors charte en soi. Faut aussi un minimum de tolérance

Donc ne faisons pas de procès d'intention et voyons s'il s'en sort ou pas.... et seulement dans ce dernier cas s'il y a obstination ou franche violation du point 6 (là, disons que c'est un peu limite).
Attendons, tout va peut-être bien se passer et dans le cas contraire et bien je verrai (ou mach3).

Merci

[Deedee81]

Mais petite précision nécessaire.

Du calme

Cela s'applique à tous bien entendu. Essayons de discuter dans la bonne humeur et en restant le plus factuel/rationnel/précis que possible (donc aussi sans tchater par exemple )

[Ladrix]

Bonjour à tous.

J'admire la patience des Modérateurs.
Mais je ne comprends pas la raison du #11 pour la partie me concernant.

Je précise donc le sens de mon message #7
Avec un certain humour (?) ce que je vise c'est l'affirmation ex abrupto de Yves95210 de la causalité présumée :

C'est la gravitation

Comme la Gravitation est mon sujet de travail depuis plus d'un an, ça me stimule d'en traiter ici, comme chacun peut le constater à mes divers messages.

Donc, causalité. Causalité stricte c'est encore mieux. (lire Max Planck sur le sujet)

Quand en Mathématiques on pose un signe "=" la causalité du problème traité n'est pas pertinente, les maths ne traitent pas du réel mais des rapports des grandeurs entre elles.
En Physique il n'en est pas de même, mais le traitement mathématique gomme cette différence dans notre esprit.
Ainsi, dans le cas considéré de la "variable temporelle constante spatiale" de Hubble, et dans le modeste cadre de ce file, j'essaye de faire comprendre que la causalité annoncée n'est pas "forcément" la bonne.
On peut inverser la causalité, sans rien changer aux équations et à leur résultat.
Ce qui peut éclairer la causalité est, pour chaque phénomène étudié, une question conceptuelle.
Dans le cas de Hubble, c'est, à mon sens, très prématuré de se prononcer sur une causalité de l'expansion de l'Univers.
La RG serait une description mathématique du surprenant phénomène, mais ne traite pas l'origine physique causale .
La même question conceptuelle se pose pour la Gravitation, Newton n'a pas tranché sur l'origine interne ou externe de la "force" qu'il décrit longuement, Einstein ignore cette question, Les Quantiques l'évacue d'entrée.

Un exemple plus simple.

Ecin=1/2 mv²
prenons m comme unité de mesure de la masse (on ne s'intéresse ici qu'aux fluxions)
Ecin=v²
je ne m'intéresse qu'aux fluxions, la constante multiplicatrice ne me concerne pas ici

La lecture nous dit (par habitude uniquement) :
L'énergie cinétique d'un corps est l'effet de la vitesse de ce corps sur la masse de ce même corps. En effet (sic) Ecin et Erep (de Mc²) s'ajoutent, comme des frites dans une assiette.

causalité présumée :
la vitesse est la cause, l'énergie cinétique est l'effet.

je lis à l'envers
1/2 v²=Ecin/m
je ne m'intéresse toujours qu'aux fluxions la constante multiplicatrice ne me concerne pas ici ainsi que le paramètre m
v²=Ecin
C'est la même chose mais la causalité présumée est alors
Ecin est la cause, v est l'effet

Pour trancher entre les deux c'est une question conceptuelle, personnellement j'ai choisi.

Mon approche en physique est de toujours lire dans un sens puis dans l'autre les fonctions lois et recettes puis de réfléchir (pas souvent avec succès) sur les implications des deux sens possibles de causalité.
cette démarche ne vise bien sûr que les phénomènes réversibles, pas la cuisson des frites...

En ce qui concerne la proposition

Ladrix est sans-doute un génie incompris qui seul dans son coin a réussi à révolutionner la physique

ce n'est pas ma prétention avouée sur le sujet que je ne traite plus sur les forums depuis belle lurette, mais un petit courrier en Suède....

Ladrix

[Deedee81]

Salut,

Ladrix, tu as quand même l'art de pondre une sacrée tartine pour pas grand choses. La seule partie importante est la suivante :
(et dire que je me considère comme fort verbeux )

La RG serait une description mathématique du surprenant phénomène, mais ne traite pas l'origine physique causale .

Ah non, ça c'est faux. La relation de cause à effet est bien expliquée (voir ci-dessous). C'est juste le "point de départ" qui s'explique mal/difficilement vu que la RG y est invalide.

En fait la cause est due au fait que la gravitation est toujours attractive. Et c'est déjà vrai en gravitation classique. Newton avait déjà lui-même constaté qu'un état d'équilibre statique (donc pas comme un corps en orbite) était instable. Le moindre écart et le mouvement s'amplifie. Et le système est alors automatiquement en expansion ou en effondrement (éventuellement localement). C'est d'ailleurs comme cela que se forment les étoiles (mais ça il ne le savait pas).

Mais Newton croyant à un univers statique, infini et éternel, imaginait que l'ensemble des étoiles étaient dans un état d'équilibre statique et cet équilibre "maintenu par le doigt de Dieu".
Ce qui curieusement tranche avec son attitude que tu cites avec raison sur l'origine de la force gravitationnelle à distance (on lui avait reproché ce aspect "métaphysique" et il avait dit "je ne l'explique pas, je le constate, c'est tout". Une attitude très moderne) Newton être pétri de contradictions

Et là pour le coup, Einstein a été moins malin que Newton. Einstein croyait aussi à un univers statique (préjugé qu'il s'est reproché méchamment après : "la plus grande erreur de ma vie").
Mais la RG prévoyait une expansion ou effondrement. Et donc il a ajouté la constante cosmologique (ou plutôt fixé une valeur non nulle, sa présence, elle, est naturelle dans l'équation d'Einstein sous sa forme la plus générale répondant aux axiomes habituels pour la construire).

Mais c'est Lemaître qui lui a montré que sa solution était .... instable

P.S. quand tu dis que la gravitation est ton sujet de travail depuis plus d'un an : tu veux dire avec calcul tensoriel, géométrie différentielle.... ???? (j'ai énormément de doute car en lisant tes messages je dirais plutôt Newton et pas plus loin).

[Ladrix]

@Deedee

Newton me convient très bien, je ne suis pas un afficionnados des dérives mathématiciennes de la causalité.

En fait la cause est due au fait que la gravitation est toujours attractive

Avec tout mon respect, cette affirmation est une position arbitraire et n'apporte rien concernant la causalité du phénomène.

Je citerai moi aussi Newton dans l'esprit à défaut de dans la lettre:
" Que l'origine de la 'force' en 1/x² soit le centre ou l'extérieur de l'objet ne change pas la loi, aussi je ne me prononce pas sur cette origine".
Sauf erreur c'est rapporté dans "De la Gravitation" présenté par François de Gandy isbn 2-07-072560-X

Je ne traiterai pas de Lemaitre sur Futura, j'ai encore quelques questions à poser et pour l'instant le lieu est sympa...
L'abbé Lemaitre aura réintroduit Dieu en fraude dans la cosmogonie, c'était son droit, mais ce n'est pas un pas en avant pour la science (avis personnel) Je ne pense pas que Planck ait souscrit à cette thèse occulte.

Merci encore pour cette réponse qui élude la question de Physique classique en faisant actionner la RG.
Il est à noter que dans le monde réel, spatial notement, il n'est fait usage pour les astonefs divers et varies que du calcul newtownien, manier la RG en temps réel à 8 km/s est périlleux.
Pour les GPS, on est en stationnaire relatif, la RG n'y est pas utilisée pour la navigation.

Je me contente de la physique classique car à mon âge je ne pratique plus les vitesses relativistes.

Ladrix

[Deedee81]

Avec tout mon respect, cette affirmation est une position arbitraire et n'apporte rien concernant la causalité du phénomène.

Ben si, j'ai expliqué pourquoi.

Le reste de ton message n'a rien à voir et est inutile. Ou pire :

Merci encore pour cette réponse qui élude la question de Physique classique en faisant actionner la RG.

Regarde le titre : la constante de Hubble c'est une prédiction de la RG. C'est toi qui est hors sujet.....
Et en plus j'ai aussi expliqué que ma description .... était valable en physique classique.

(et les GPS stationnaire, celle-là on me ma copiera, tu confonds avec les les télécoms)

ET SI TU LISAIS CONVENABLEMENT LES REPONSES POUR UNE FOIS (je vais finir pas me fâcher tout vert).
Et la fin ironique et complaisante de ton message ne doit pas se répéter ou il y aura sanction.

[mach3]

L'abbé Lemaitre aura réintroduit Dieu en fraude dans la cosmogonie, c'était son droit, mais ce n'est pas un pas en avant pour la science (avis personnel)

alors ça c'est la meilleure...

https://fr.wikipedia.org/wiki/Georges_Lema%C3%AEtre

En 1951, il fait connaître son désaccord avec un discours de Pie XII dans lequel le pape évoque la théorie du big bang, sans citer nommément Lemaître. Ce discours aux accents concordistes évoque un parallèle avec le Fiat lux du récit de la Création. La rupture dans les années 1930 de Lemaître avec le concordisme de jeunesse qu'il considère comme une erreur épistémologique l'a en effet conduit à adopter un discordisme méthodologique3. La critique de Lemaître, adressée par un intermédiaire, amènera le pape à amender ultérieurement sa formulation

https://trustmyscience.com/images-in...ng-retrouvees/

m@ch3

[Ladrix]

Hors sujet.

@Mach3
Les variations de croyance de Mr Lemaître sont sans pertinence ici il me semble.
Le Point Singulier Immobile qui bientôt se meut sans être mu est de nature non physique (je deviens prudent dans mes expressions)

Ce hors sujet n'est pas de mon fait, merci d'en tenir compte.

Ladrix

[Ladrix]

@tous

Les réponses apportées sont sans pertinence avec la question initiale,

je déclare donc le sujet Clos

[mach3]

Hors sujet.

@Mach3
Les variations de croyance de Mr Lemaître sont sans pertinence ici il me semble.
Le Point Singulier Immobile qui bientôt se meut sans être mu est de nature non physique (je deviens prudent dans mes expressions)

Ce hors sujet n'est pas de mon fait, merci d'en tenir compte.

ben si, il est entièrement de votre fait. C'est vous qui amenez le sujet sur Lemaitre qui aurait réintroduit dieu. On dirait un sophisme de déshonneur par association... Parce que Lemaitre était un abbé, la science qu'il a faite ne serait pas valable ?

Par ailleurs les discussions religieuses sont interdites sur le forum

je déclare donc le sujet Clos

Dont acte

[JPL]

Le hors sujet est de ton fait puisque c’est toi qui a introduit Dieu en parlant de Lemaître, ce qui n’avait rien à faire dans la discussion. Et ce n’est pas toi qui doit déclarer que le sujet est clos car tu n’es pas modérateur.