BonjourEnvoyé par curiossss
Comme les "modos sont sans doute absents" vu l'heure, je me permets juste de répondre à une remarque.Non ce serait faux car elle augmente constamment avec l'expansion (+ de vide = + d'énergie). C'est l'énergie par unité de volume du vide qui est constante.Comme l'énergie totale de l'univers serait constante
Après dans ce cas précis ??? C'est sans doute autre chose lié à la MQ.
Cordialement
Le point est pour commencer que la phrase en gras n'est pas exacte. Si la constante cosmologique est bien une constante, la densité d'énergie associée l'est aussi. Si on intègre sur tout le volume comobile en inflation, on obtient une énergie croissante, sous forme d'énergie du vide (si la cte cosmo traduit bien ce que la théorie quantique des champs désigne comme énergie de point zéro).
On peut toutefois retrouver la conservation de l'énergie en regardant que le potentiel gravitationnel de l'univers est une quantité négative dont la valeur compense exactement la production de nouveaux volumes emplit d'un vide énergétique par l'inflation.
Ensuite, sur le fait qu'un univers avec constante cosmologique positive entre spontanément en expansion, on peut en effet considérer que, vu que la cte cosmo a été introduite pour contrecarrer la gravité qui provoquait l'effondrement de l'univers d'Einstein, le fait qu'un univers qui n'intègre que cette composante, l'univers de De Sitter, soit en expansion obéit à une certaine logique.
Parcours Etranges
C'est tout de même bizarre cette notion d'énergie potentielle négative. L'énergie est la capacité à effectuer un travail. Un travail est toujours 'positif' donc l'énergie aussi doit être 'positive'.
Sur Terre on comprend bien le sens d'énergie potentielle : une masse d'eau en haut d'une montagne possède une énergie potentielle positive qui en chutant va accélérer (transformation de l'énergie potentielle 'positive' en énergie cinétique 'positive') qui lors de l'impact sur les turbines va leur communiquer son énergie cinétique, et ceci correspond à un 'travail'.
Donc la masse terrestre crée un champ gravitationnel au sein duquel on assiste à ce transfert d'énergie lorsqu'on change d'altitude.
Et dans ce cadre le contexte de potentiel gravitationnel négatif me semble tombé du ciel pour combler un déficit de compréhension.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
En mécanique classique, l'énergie potentielle est définie à une constante près. L'eau en hauteur a une énergie potentielle positive parce qu'on décrète que son énergie potentielle devient nulle en bas. Mais on peut très bien dire qu'elle est nulle en haut et qu'elle devient négative en bas, ou même qu'elle est négative en haut, et encore plus négative en bas.
En mécanique relativiste, grosso modo l'énergie ça "pèse" donc ça fixe la constante. L'énergie potentielle doit être nulle à l'infini et devient donc de plus en plus négative quand la distance se réduit. Mais attention, l'énergie potentielle, ce n'est pas trivial à définir dans le contexte de la RG...
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Quand on parle d'une valeur 'négative' c'est toujours par rapport à un Zéro.
On peut positionner arbitrairement le zéro dans une échelle de valeurs, à notre convenance.
Par exemple la température mesurée en degrés Celcius ou Farenheit. Mais il existe un zéro absolu, et en degrés Kelvin, mesurés par rapport à ce zéro absolu, une température négative n'a pas de sens.
Idem pour les pressions par exemple. Si on observe des pressions négatives c'est toujours par rapport à d'autres pressions, par exemple la pression de notre atmosphère.
Le concept de chiffre négatif a été introduit en mathématiques pour nous permettre de positionner le zéro comme bon nous semble, c'est tout.
Dire que l'énergie potentielle gravitationnelle de l'univers est une quantité négative compensant exactement la production de nouveaux volumes emplis de vide énergétique par l'inflation, revient à positionner le zéro quelque part, mais n'explique aucunement l'augmentation des valeurs positives et négatives en jeu.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Je continue : lorsqu'on parle d'énergie potentielle négative c'est une convention. Et dans ce cadre un objet qui tombe voit son énergie cinétique augmenter, pour extraire un objet d'un champ gravitationnel il faut fournir de l'énergie.
Il n'y a aucune compensation, on ne fait que donner un nom à ce qu'on ne comprend pas : l'expansion de l'univers demande de fournir de l'énergie, car pour écarter des masses l'une de l'autre il faut vaincre leurs champs gravitationnels. Cette énergie fournie on ne comprend pas son origine donc on a imaginé l'énergie "sombre" qui serait à l'origine de l'expansion de l'espace et fournirait l'énergie nécessaire.
D'un côté on constate un phénomène qui consomme de l'énergie. On ne voit pas d'où elle viendrait, donc on imagine un réservoir d'énergie dans lequel pomper l'énergie nécessaire à l'expansion, on lui donne un nom, et ô miracle tout s'explique ! On est forts !
Ce qui me semble paradoxal c'est l'accélération de l'expansion. Normalement la pression provoquant l'expansion (si pression il y a) devrait diminuer car l'expansion 'pompe' dans l'énergie sombre, et donc le taux d'expansion de l'espace devrait diminuer, mais c'est l'inverse que l'on constate.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Non, quand on écrit :
E = –GmM/r
le signe négatif n'est pas une convention. Quand r augmente, le système gagne de l'énergie gravitationnelle, quand r diminue, il en perd. Pour extraire un objet d'un champ gravitationnel il faut que l'énergie mécanique, somme de l'énergie cinétique et potentielle, soit positive. Ce serait toujours vrai si l'énergie potentielle était positive. Ça n'est vrai que si l'énergie cinétique est supérieure en valeur absolue à l'énergie potentielle, qui doit être comptée négativement.
Oui, sans ironie aucune je trouve ça assez satisfaisant.Il n'y a aucune compensation, on ne fait que donner un nom à ce qu'on ne comprend pas : l'expansion de l'univers demande de fournir de l'énergie, car pour écarter des masses l'une de l'autre il faut vaincre leurs champs gravitationnels. Cette énergie fournie on ne comprend pas son origine donc on a imaginé l'énergie "sombre" qui serait à l'origine de l'expansion de l'espace et fournirait l'énergie nécessaire.
D'un côté on constate un phénomène qui consomme de l'énergie. On ne voit pas d'où elle viendrait, donc on imagine un réservoir d'énergie dans lequel pomper l'énergie nécessaire à l'expansion, on lui donne un nom, et ô miracle tout s'explique ! On est forts !
En tout cas c'est bien ainsi que A. Guth explique le mécanisme.
https://sites.astro.caltech.edu/~ccs..._inflation.pdf
The inflationary mechanism produces an entire universe starting from essentially nothing,
so one would naturally want to ask where the energy for this universe comes from. The
answer is that it comes from the gravitational field. The universe did not begin with this
colossal energy stored in the gravitational field, but rather the gravitational field can supply
the energy because its energy can become negative without bound. As more and more
positive energy materializes in the form of an ever-growing region filled with a high-energy
scalar field, more and more negative energy materializes in the form of an expanding region
filled with a gravitational field. The total energy remains constant at some very small value
and could in fact be exactly zero. There is nothing known that places any limit on the amount
of inflation that can occur while the total energy remains exactly zero.
Note that while inflation was originally developed in the context of grand unified theories,
the only real requirements on the particle physics are the existence of a false vacuum state,
and the possibility of creating the net baryon number of the universe after inflation.Le taux d'expansion reste constant, ce qui est une autre façon de dire que le vide est un invariant, ce qui est une autre façon de dire que les lois de la Physique ne change pas dans notre Univers.Ce qui me semble paradoxal c'est l'accélération de l'expansion. Normalement la pression provoquant l'expansion (si pression il y a) devrait diminuer car l'expansion 'pompe' dans l'énergie sombre, et donc le taux d'expansion de l'espace devrait diminuer, mais c'est l'inverse que l'on constate.
Parcours Etranges
Merci pour le pdf de Guth.
Mais je suis désolé, je maintiens ce que j'ai dit :
Dans ce pdf Guth part des équations de Friedmann, qui elles ne font que constater l'expansion de l'espace, et l'attribuent à une pression négative.
(une pression négative ? Comme je le disais plus haut, une pression 'négative' n'a de sens que par rapport à un Zéro qu'on positionne. En vérité une pression 'appuie' toujours.
Un exemple : une aile d'avion en vol subit deux pressions : une en haut de l'aile qui pousse vers le bas, et une sous l'aile qui pousse vers le haut. La pression sous l'aile est plus forte que celle au-dessus de l'aile, donc le résultat net est une poussée vers le haut de l'aile.
Certains ne l'ayant pas compris pensent que le dessus de l'aile est aspiré vers le haut, une pression 'négative', un peu comme si les atomes de l'air qui passent au dessus de l'aile avaient des ventouses pour tirer l'aile vers le haut ! Non, il y a certaines molécules d'air qui continuent à taper sur l'aile, donc vers le bas, mais elles sont bien moins nombreuses que celles qui tapent sous l'aile, donc vers le haut. Bref, les pressions sont toujours positives, et quand on parle de pression négative c'est par abus de langage, cela n'a pas de sens physique.
Parler d'une pression négative dans le cas de notre univers cela reviendrait à postuler que notre univers est entouré d'une frontière, et qu'à l'intérieur de cette frontière la 'pression' serait plus forte qu'à l'extérieur. Mais ce n'est pas ce que dit explicitement la théorie, et encore heureux car ce serait extrêmement spéculatif !)
Dans le pdf, l'équation 1.1a de Friedmann dit que :
L'accélération de l'expansion de l'espace est proportionnelle à la densité d'énergie et aussi à la pression.
Et avec une pression négative (!?) alors on pourrait obtenir une accélération positive au lieu d'une accélération négative. Comme on constate une accélération positive 'donc' la pression est négative. Ce 'donc' revient à postuler, sans l'énoncer, qu'il n'y a pas d'autre explication pour l'expansion de l'univers.
Et tout le reste est une analyse des conséquences de ce postulat initial, qui sans aucune surprise confirme que l'univers est en expansion (ben oui, on retrouve en sortie ce qu'on a mis en entrée de la théorie).
On peut regarder ces conclusions de deux façons :
Soit on considère que ces équations formalisent les constations sans les expliquer, ce qui serait sain.
Soit on considère que ces équations expliquent l'expansion, ce que je qualifierais de raisonnement circulaire car on retrouve en sortie ce qu'on a mis en entrée d'une façon directe ou indirecte et donc les conclusions ne peuvent servir à expliquer le postulat initial. Le danger est que dans ce cas on s'enferme dans un paradigme imperméable à une autre explication, si elle existe.
En définitive pour moi, sans retirer le mérite à Guth d'avoir analysé les conséquences théoriques d'une telle cuisine, on ne fait que constater que l'univers se dilate et qu'on valide le mécanisme d'expansion sans l'expliquer. Le coup de la pression négative c'est juste pour compenser le signe dans l'équation de Friedmann.
PS :
J'ai lu attentivement le pdf sur l'Inflation d'A.Guth et puisqu'il commence sa démonstration à partir des équations de Friedman je suis aussi allé voir ce lien :
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...s_de_Friedmann
Ce qui m'a étonné à la première lecture du pdf c'est qu'il présente d'emblée une équation où l'on additionne la densité d'énergie avec la Pression. Euh...? On m'a appris à l'école qu'on n'additionne pas des choux avec des carottes. Pour additionner on doit avoir les mêmes unités.
Je suis allé voir la formule de Friedman sur Wiki, et là effectivement la pression est divisée par le carré de c équilibrant probablement les unités. Comme des publications scientifiques ont la mauvaise habitude de ne pas expliciter clairement chaque variable et ses unités, ça devient compliqué de vérifier quoi que ce soit, on doit faire confiance. Dommage.
Comme Wiki et le pdf donnaient deux équations différentes je me suis payé la vérification. Et là, ô surprise, je tombe sur une troisième équation : dans la formule du wiki il manque une division par c^2 de la densité rhô. Du coup on revient à la formule du pdf à laquelle il manque une division globale du membre de droite par le carré de c. Mais comme Guth pose c = 1 par défaut, ça se comprend. Mais alors... le problème subsiste ! On additionne bien des choux et des carottes ! C'est quoi cette histoire d'additionner la densité d'énergie avec la pression ?
J'ai cherché et j'ai trouvé qu'en cosmologie l'équation d'état relie la pression P à la densité d'énergie rhô, sous la forme P = w * rhô.
w étant un paramètre appelé paramètre d'équation d'état, sans unités (sans dimension). Il est simplement un nombre pur qui caractérise la relation entre la pression et la densité d'énergie.
Un peu comme si je définissais un paramètre qui relie dans mon jardin le nombre de choux avec le nombre de carottes lorsque le printemps a été pluvieux. Pas d'unités pour ce paramètre.
Mais cela me donne-t-il pour autant le droit d'additionner, juste parce que j'ai inventé ce paramètre w, des choux avec des carottes dans une formule à partir de laquelle je vais extraire des conclusions ? Quelle valeur peuvent-elles bien avoir ?
A moins qu'on Pression et Densité d'énergie soient une même chose dans l'esprit des cosmologistes. Mais il faudrait entrer plus dans le détail alors car ce n'est pas rien... et avec les unités svp
Passons...
Quel sens attribuer au signe négatif qu'A.Guth applique à la Pression ?
Peut-être cette analogie ? :"The universe did not begin with this colossal energy stored in the gravitational field, but rather the gravitational field can supply the energy because its energy can become negative without bound"
Lorsqu'on augmente la pression d'un ballon rempli d'air, le volume du ballon diminue et les molécules de gaz se rapprochent les unes des autres. A l'inverse lorsque la pression dans le ballon diminue, alors on assiste au phénomène inverse, c'est à dire que la distance moyenne entre les molécules de gaz augmente. Mais la pression est toujours le résultat d'une contrainte imposée par la membrane du ballon. Si brusquement le ballon éclate (without bound) alors le gaz va se décomprimer dans l'espace en occupant un volume de plus en plus grand, et l'expansion ne s'arrête jamais.
Pas besoin de pression négative, juste une pression interne qui tend vers zéro...
Dans un gaz la pression est le résultat du choc entre les molécules. La transposition avec l'univers qui se dilate est délicate car il n'y a pas d'équivalent à ce choc. Alors qu'est-ce qui fait les grumeaux de matière s'écarter les uns des autres ? On voit que l'analogie s'arrête là.
Il me semble quand même que c'est un peu cette idée qui sous-tend le texte de A.Guth. L'univers se dilate car il n'a pas (plus) de bornes. Il me semble qu'il admet que l'espace préexiste au BigBang, et que la matière et l'énergie ne font que s'étendre en son sein. Mais alors pourquoi avant le BigBang toute l'énergie était ramassée dans un petit volume ? Et cet Espace pré-existant, ce vide sans énergie, on n'a jamais constaté qu'il puisse exister, car il semble que le vide est plein d'énergie... De plus comment expliquer que l'expansion de l'espace s'est faite à des taux différents à des époques différentes sans introduire à nouveau les constatations dans les équations ? Guth n'apporte aucune lumière là dessus.
Si au contraire on considère qu'avant le Big Bang il existait déjà un espace, un vide, rempli d'énergie, alors le Big Bang serait une bulle d'énergie extrêmement condensée qui se serait dilatée à une vitesse folle avant même la nucléosynthèse. Mais alors... comment invoquer les champs gravitationnels d'une matière pas encore formée pour expliquer une pression négative...?
Finalement la recette de Guth me laisse sur ma faim. Mais bon, pour être honnête tout l'état de nos connaissances en astrophysique ne peut que nous laisser sur notre faim. A.Guth ne peut pas faire des miracles avec le peu qu'on sait. Je réagis non pas à ce qu'a écrit Guth, mais au fait que cela soit présenté par la divulgation scientifique comme une percée significative de nos connaissances.
En conclusion, la construction mathématique basée sur une pression 'négative' me parait reposer sur rien du tout, et qu'elle est la mise en formules de la constatation que l'univers se dilate, sans toutefois expliquer cette expansion.
C'est comme si je disais que j'ai une théorie pour expliquer pourquoi ma grand-mère est dépensière : Le solde (entrées d'argent - somme des dépenses) est négatif, donc elle dépense trop d'argent, donc elle est dépensière, CQFD. Je suis bien avancé avec cette théorie :-/
Je ne prétends pas avoir tout compris, si j'ai fait fausse route je serais reconnaissant à celui qui me l'expliquera.
Ah bon ? Il semblerait qu'il ait varié par le passé...!
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Ben ça tombe bien.Mais cela me donne-t-il pour autant le droit d'additionner, juste parce que j'ai inventé ce paramètre w, des choux avec des carottes dans une formule à partir de laquelle je vais extraire des conclusions ? Quelle valeur peuvent-elles bien avoir ?
A moins qu'on Pression et Densité d'énergie soient une même chose dans l'esprit des cosmologistes. Mais il faudrait entrer plus dans le détail alors car ce n'est pas rien... et avec les unités svp
C'est bien la même dimension, et le choix de l'unité pour les mesures est arbitraire.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Ici c'est bien un concept plus exotique qui est introduit. Une pression négative, inférieure à zéro.
Si une pression positive génère une gravité attractive, il est consistant de postuler qu'une pression négative engendre une gravité répulsive.Dans le pdf, l'équation 1.1a de Friedmann dit que :
L'accélération de l'expansion de l'espace est proportionnelle à la densité d'énergie et aussi à la pression.
Et avec une pression négative (!?) alors on pourrait obtenir une accélération positive au lieu d'une accélération négative. Comme on constate une accélération positive 'donc' la pression est négative. Ce 'donc' revient à postuler, sans l'énoncer, qu'il n'y a pas d'autre explication pour l'expansion de l'univers. Et tout le reste est une analyse des conséquences de ce postulat initial, qui sans aucune surprise confirme que l'univers est en expansion (ben oui, on retrouve en sortie ce qu'on a mis en entrée de la théorie).On peut regarder ces conclusions de deux façons :
Soit on considère que ces équations formalisent les constations sans les expliquer, ce qui serait sain.
Soit on considère que ces équations expliquent l'expansion, ce que je qualifierais de raisonnement circulaire car on retrouve en sortie ce qu'on a mis en entrée d'une façon directe ou indirecte et donc les conclusions ne peuvent servir à expliquer le postulat initial. Le danger est que dans ce cas on s'enferme dans un paradigme imperméable à une autre explication, si elle existe. En définitive pour moi, sans retirer le mérite à Guth d'avoir analysé les conséquences théoriques d'une telle cuisine, on ne fait que constater que l'univers se dilate et qu'on valide le mécanisme d'expansion sans l'expliquer. Le coup de la pression négative c'est juste pour compenser le signe dans l'équation de Friedmann.
Sinon quoi ? Qu'est ce qu'on pourrait proposer de consistant à la place ?
Bah non, ne passons pas. Que tu te poses la question est très sain, mais pourquoi tu ne vérifies pas, par une simple analyse dimensionnelle, que peut-être l'ensemble des physiciens du XXe siècle ne sont pas passé à côté d'un truc aussi élémentaire ?PS :
J'ai lu attentivement le pdf sur l'Inflation d'A.Guth et puisqu'il commence sa démonstration à partir des équations de Friedman je suis aussi allé voir ce lien :
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...s_de_Friedmann
Ce qui m'a étonné à la première lecture du pdf c'est qu'il présente d'emblée une équation où l'on additionne la densité d'énergie avec la Pression. Euh...? On m'a appris à l'école qu'on n'additionne pas des choux avec des carottes. Pour additionner on doit avoir les mêmes unités.
Je suis allé voir la formule de Friedman sur Wiki, et là effectivement la pression est divisée par le carré de c équilibrant probablement les unités. Comme des publications scientifiques ont la mauvaise habitude de ne pas expliciter clairement chaque variable et ses unités, ça devient compliqué de vérifier quoi que ce soit, on doit faire confiance. Dommage.
Comme Wiki et le pdf donnaient deux équations différentes je me suis payé la vérification. Et là, ô surprise, je tombe sur une troisième équation : dans la formule du wiki il manque une division par c^2 de la densité rhô. Du coup on revient à la formule du pdf à laquelle il manque une division globale du membre de droite par le carré de c. Mais comme Guth pose c = 1 par défaut, ça se comprend. Mais alors... le problème subsiste ! On additionne bien des choux et des carottes ! C'est quoi cette histoire d'additionner la densité d'énergie avec la pression ?
J'ai cherché et j'ai trouvé qu'en cosmologie l'équation d'état relie la pression P à la densité d'énergie rhô, sous la forme P = w * rhô.
w étant un paramètre appelé paramètre d'équation d'état, sans unités (sans dimension). Il est simplement un nombre pur qui caractérise la relation entre la pression et la densité d'énergie.
Un peu comme si je définissais un paramètre qui relie dans mon jardin le nombre de choux avec le nombre de carottes lorsque le printemps a été pluvieux. Pas d'unités pour ce paramètre.
Mais cela me donne-t-il pour autant le droit d'additionner, juste parce que j'ai inventé ce paramètre w, des choux avec des carottes dans une formule à partir de laquelle je vais extraire des conclusions ? Quelle valeur peuvent-elles bien avoir ?
A moins qu'on Pression et Densité d'énergie soient une même chose dans l'esprit des cosmologistes. Mais il faudrait entrer plus dans le détail alors car ce n'est pas rien... et avec les unités svp
Passons...
La pression est homogène à une force surfacique (1 Pa = 1 N/m2).
L'énergie est homogène au produit d'une force par une distance (1 J = 1 N*m)
Donc la pression est également homogène à une énergie volumique (1 Pa = 1 J/m3).
On peut donc additionner ρc2 + 3P ou ρ + 3P/c2 si ρ est exprimé en kg/m3 ou encore ρ + 3P si ρ est exprimé par J/m3.
Oui mais nonQuel sens attribuer au signe négatif qu'A.Guth applique à la Pression ?
Peut-être cette analogie ? :
Lorsqu'on augmente la pression d'un ballon rempli d'air, le volume du ballon diminue et les molécules de gaz se rapprochent les unes des autres. A l'inverse lorsque la pression dans le ballon diminue, alors on assiste au phénomène inverse, c'est à dire que la distance moyenne entre les molécules de gaz augmente. Mais la pression est toujours le résultat d'une contrainte imposée par la membrane du ballon. Si brusquement le ballon éclate (without bound) alors le gaz va se décomprimer dans l'espace en occupant un volume de plus en plus grand, et l'expansion ne s'arrête jamais.
Pas besoin de pression négative, juste une pression interne qui tend vers zéro...Dans un gaz la pression est le résultat du choc entre les molécules. La transposition avec l'univers qui se dilate est délicate car il n'y a pas d'équivalent à ce choc. Alors qu'est-ce qui fait les grumeaux de matière s'écarter les uns des autres ? On voit que l'analogie s'arrête là.ça ne fonctionne pas à l'échelle de la cosmologie, mais c'est bien que tu te poses la question.
Une pression négative en physique, c'est une tension (l'analogue 1D, c'est la tension d'un élastique tendu. Là il faut imaginer que ça "tire" dans tout le volume).
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 quadri-moment 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. On vient de voir que c'était assimilable à une densité d'énergie, et donc 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, ou dans ton ballon dans le vide, la pression générée par l'agitation thermique s'oppose à l'effondrement et tend à expandre le gaz, à lui faire occuper tout l'espace, 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. Dépassé un certain 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 (pression de radiation), et c'est le même raisonnement, cette pression contribue positivement à la gravité. Exit l'idée d'un "bang explosif" cad 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 terme susceptible d'expliquer la valeur élevée du taux d'expansion initial.
L'idée d'inflation implique de façon assez inévitable celle d'un multivers inflationnaire (car une fois commencée l'inflation qui est un phénomène local ne peut pas cesser partout à la fois). Donc avant le Big Bang il y a un espace en inflation.Il me semble quand même que c'est un peu cette idée qui sous-tend le texte de A.Guth. L'univers se dilate car il n'a pas (plus) de bornes. Il me semble qu'il admet que l'espace préexiste au BigBang, et que la matière et l'énergie ne font que s'étendre en son sein.
La théorie de l'inflation postule (c'est quasiment son seul postulat) qu'il existe un champ d'inflaton Φ dont le potentiel V(Φ) est très élevé, avec une densité d'énergie "grand unifiée", de l'ordre de ρ ~ (1016 GeV)4. Ce vide en inflation est donc gorgé d'énergie. Comme, dans le cas spécifique du vide, la pression est l'opposée de la densité d'énergie, P = –ρ, ce champ génère une gravité fortement répulsive, on a un espace de De Sitter, avec taux d'expansion constant H ~ √ρ et un facteur d'échelle qui augmente de manière exponentiel a ~ exp(Ht). C'est tout ça qu'on appelle l'inflation.Mais alors pourquoi avant le BigBang toute l'énergie était ramassée dans un petit volume ? Et cet Espace pré-existant, ce vide sans énergie, on n'a jamais constaté qu'il puisse exister, car il semble que le vide est plein d'énergie... De plus comment expliquer que l'expansion de l'espace s'est faite à des taux différents à des époques différentes sans introduire à nouveau les constatations dans les équations ? Guth n'apporte aucune lumière là dessus.
Le Big Bang c'est ce qui advient quand le potentiel du champ d'inflaton V(Φ) s'effondre, faisant cesser l'inflation. L'énergie de ce champ est alors en qqsorte injectée dans les champs de matière (mécanisme de réchauffement), ce qui remplit l'espace de particule engendrant un plasma chaud et dense. Le Big Bang, quoi.
Parce qu'avant d'avoir de la matière, on a un vide de densité d'énergie très élevé. Le Big Bang c'est la décroissance locale de ce vide (et tout autours, l'inflation continue joyeusement).Si au contraire on considère qu'avant le Big Bang il existait déjà un espace, un vide, rempli d'énergie, alors le Big Bang serait une bulle d'énergie extrêmement condensée qui se serait dilatée à une vitesse folle avant même la nucléosynthèse. Mais alors... comment invoquer les champs gravitationnels d'une matière pas encore formée pour expliquer une pression négative...?
Oui H ne cesse de décroitre, mais si la cte cosmo n'est pas nulle, et il ne semble plus qu'elle le soit, c'est en qqsorte un résidu de la fantastique densité d'énergie du vide inflationnaire, alors H va tendre vers une valeur constante et on retrouve un espace de De Sitter a ~ exp(Ht). On vient de l'inflation, et on y retourne si tu veux, mais à une échelle d'énergie 60 fois plus faible environ.Ah bon ? Il semblerait qu'il ait varié par le passé...!
Dernière modification par Gilgamesh ; 05/11/2023 à 20h39.
Parcours Etranges
Merci pour ces explications.
Je ne comprend pas dans les équations aux dimensions de la pression d'où sort le T puissance -2 au dénominateur (qui devrait correspondre à une surface L puissance 2 )
L'unité de temps vient de l'accélération qui résulte de Force = masse . accélération
Pression = Force / surface
Force == kg . m / t^2
P == (kg . m / t^2) / m^2 == kg / ( t^2.m)
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Oupss... Merci et honte à moi. Je suis désolé d'avoir posé cette question élémentaire qui est le B à Ba de la physique newtionnienne vu en terminale.
J'ai du mal avec cette phrase.
Pression positive génère une gravité négative : ok, c'est une convention de signes pour que ce soit cohérent avec l'énergie potentielle gravitationnelle. Mais la gravité est une force attractive, rien à voir avec Pression. Le terme est mal choisi.
Dans un gaz la pression est une contrainte extérieure au gaz, lui imposant un confinement plus ou moins sévère en fonction de la force extérieure appliquée. La force se transmet par contact entre le piston et le gaz qui rebondit dessus.
Dans un solide ou un liquide même combat, c'est toujours le résultat d'une force extérieure appliquée par contact.
Par contre la Gravitation est une action à distance de particule à particule provoquant une accélération dirigée vers la particule. Ce n'est pas une pression.
Oui la lumière exerce une pression sur les surfaces qui en absorbant les photons récupèrent leur quantité de mouvement, et fonctionne donc comme une pression. La pression pousse.
Mais la gravité ??? La gravité attire, comme le pêcheur attire le poisson avec son moulinet. Mais il n'y a pas de lignes de pêche entre les atomes ni de hameçon.
En clair on ne sait pas expliquer le mécanisme de la gravité, mais on sait le mettre en équation : on inverse le signe d'une pression et ça devient une force attractive.
C'est ce que je viens d'écrire : une pression négative et une gravité répulsive sont des vues d'esprit. Cà me gêne de me baser dessus pour expliquer quoi que ce soit.
Je n'ai pas vérifié car je ne comprenais pas le sens qu'on attribuait à ces mots. Après avoir lu des gravités répulsives et des pressions négatives mon esprit vacille ! ^^
Pièce jointe 486984
Mais justement parlons des unités : une pression a pour unités kg / (t^2 . m).
Pour qu'elle soit négative il faut qu'une de ces unités soit signée négativement. On peut positionner le zéro comme on veut dans une échelle de mesure, mais pour mesurer une masse par exemple on doit le positionner tout à gauche, et n'admettre que des valeurs positives. On ne raisonne plus par comparaison (relativement) mais en valeur absolue. Je ne vois pas ce que pourrait signifier une masse négative, ni une distance négative. Donc je ne comprends pas ce que pourrait signifier une pression négative.
Une tension au sein d'un fil élastique est l'affaire de la force de liaison entre atomes qui maintient leur cohésion. On tire dessus, et ces forces résistent en augmentant au fur et à mesure qu'on impose la déformation due à l'étirement.
Mais encore une fois, dès qu'on parle de force on est mal, car on ne connait pas le mécanisme qui fait que ça fonctionne (une action à distance...)
Utiliser l'analogie du fil élastique, qui s'explique par d'autres mécanismes, est un peu culotté pour imaginer la notion de 'pression négative' de l'espace en expansion.
En mathématiques on peut toujours s'amuser à attribuer des signes négatifs à n'importe quelle variable, sans se poser de questions sur le sens de cette démarche.
Je pourrais disserter sur une durée de vie négative par exemple, ce serait sûrement intéressant, mais j'ai un doute quant à sa pertinence ^^
Concernant le texte de A.Guth, même si je suis curieux de lire sa démarche et de regarder à quelles conclusions elle mène, je reste réservé sur les explications.
"Si ma tante en avait on l'appellerait mon oncle" c'est la conclusion logique de l'analyse de l'éventualité que ma tante en ait. C'est intéressant. Mais on retrouve dans la conclusion 'ce' qu'on a mis en entrée sans expliquer pourquoi elle 'en' avait.
Un dernier point : on explique l'expansion de l'espace via la gravité. Pourquoi ne pas se focaliser sur l'espace lui-même plutôt que sur la gravité ? C'est lui qui se dilate... Peut-être parce qu'on a pris le pli de considérer l'espace comme 'rien'... Pourtant le vide n'est pas rien.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Gilgamesh a écrit :
Le vacuum serait un fluide ? Ca veut dire quoi ? Un fluide à 3 ou à 4 dimensions ?Considérant le vide comme un fluide d'énergie positive.
Explication de l'expansion par Mach3 :
La "vraie" expansion, c'est celle due au tenseur de Ricci (la contraction du tenseur de Riemann, qui contient les effets autres que les effets de type marée). Quand le tenseur de Ricci est non nul deux géodésiques quelconques qui sont localement parallèles au voisinage d'un évènement ne vont pas le rester, elles vont soit diverger, s'éloignant l'une de l'autre, soit converger, se rapprochant jusqu'à se couper (et ça ça dépend des valeurs des composantes du Ricci, qui elles mêmes dépendent de la pression, de la densité d'énergie, etc).
En présence d'une courbure de Ricci, les objets en mouvement libre s'écartent ou se rapprochent de plus en plus vite les uns des autres, spontanément, sans accélération propre de leur part. Si deux objets veulent se maintenir à distance constante, ils doivent avoir au contraire une accélération propre, une force doit s'exercer sur eux.
C'est une situation inconcevable en RR où les géodésiques sont des droites qui, lorsqu'elles sont parallèles au voisinage d'un évènement, le reste ad vitam (deux objets de même vecteur vitesse restent constamment à la même distance l'un de l'autre), et où pour s'éloigner ou s'approcher de plus en plus vite, les corps doivent avoir impérativement une accélération propre.
C'est ce qui se passe à l'intérieur de la Terre par exemple où le tenseur de Ricci n'est pas nul et pousse au rapprochement. Si les atomes de la Terre n'exerçait pas une force de répulsion électrostatique les uns sur les autres, ils arriveraient à peu près tous en même temps au centre de la Terre en environ 2h et cela sans accélération propre. Les forces qu'ils exercent les uns sur les autres fait qu'ils restent en moyenne immobile par rapport au centre de la Terre, leurs lignes d'univers sont quasi-parallèles à celle du centre de la Terre grâce à cela.
En passant, les effets de type marée sont similaires mais ils ont la particularité que s'il y a un rapprochement pour les géodésiques correspondant à un mouvement dans une direction donnée, il y aura éloignement pour des géodésiques correspondant à un mouvement allant dans une autre direction (deux corps en chute radiale dans le vide au-dessus d'un astre sphérique se rapprochent s'ils sont côte à côte, mais s'éloignent s'ils sont l'un au dessus de l'autre).
La courbure de l'espace-temps, d'une manière générale, fait ça : elle empêche les géodésiques de rester paralléles, reproduisant tous les effets connus de la gravitation si on considère que les mouvements dus uniquement à la gravitation correspondent à ces géodésiques. C'est pour cela que l'expansion c'est de la gravitation, même si c'est inhabituel au départ quand on connait la gravitation de Newton.
Dernière modification par Trictrac ; 06/11/2023 à 13h53.
Il y a bien un intermédiaire à la gravité, elle se propage dans l'espace-temps, elle se propage aussi dans le vide qui n'est pas vide (!).
D'après Einstein, la gravité, la lumière etc... se propagent bien à travers un milieu. L'idée qu'il n'y a pas de milieu a été réfutée par Einstein en 1920 et est réfutée en permanence quand on parle du vide ou vacuum comme contenant de l'énergie et des fluctuations.
On est bien d'accord, le Vide n'est pas vide.
Mais ce n'est pas là le centre du questionnement, qui pourrait se résumer ainsi : tout concept mathématique n'a pas forcément de sens dans notre univers. Et donc de me questionner sur certaines affirmations (théoriques).
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Je comprend, mais va falloir faire avec.
Le concept de pression négative (tension) est valide.
Le concept de gravité répulsive qui va avec, est également valide, et correspond à l'action de la constante cosmologique.
Je t'explique comment fonctionne conceptuellement le mécanisme de l'inflation, cela fait appel à ces deux concepts. Ils sont exotiques, c'est vrai mais ils sont complètement validés par la communauté scientifique et personne ne demande ton approbation. C'est à toi de faire l'effort de modifier ta manière de penser.
Donc si tu n'as rien de plus à ajouter que ta désaprobation, on arrête là.
Dernière modification par Gilgamesh ; 06/11/2023 à 18h34.
Parcours Etranges
Oui, on peut arrêter là.
Les Discussions Libres servent à ça, je voulais savoir si je pouvais être convaincu mais ce ne fut pas le cas. Ce n'est pas grave, on se nourrit de ces échanges, ce n'est jamais du temps perdu.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
L'analyse dimensionnelle de la force la donne proportionnelle à la distance. C'est l'expression la plus simple.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Tu peux expliciter ta pensée ?
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Je suis loin de votre niveau mais et l'effet Casimir ? Et la sève qui monte dans un arbre pour atteindre les hautes branches ?Je ne vois pas ce que pourrait signifier une masse négative, ni une distance négative. Donc je ne comprends pas ce que pourrait signifier une pression négative.
c'est expliqué dans wiKipedia cette histoire de pression négative: d'après eux, il y a une réalité physique qui justifie ce terme
Dans ce terme de pression il y a obligatoirement une relation de cause à effet: par contre dans le concept de "masse ou distance négative", il peut s'agir de rendre des équations homogènes comme le temps négatif dans les trajectoires de Feynmann: c'est comme ça je crois que Feynman le justifie.
Les mathématiques évacuent toute question d'ontologie comme avec le nombre imaginaire.
P.S. J'essaie juste de comprendre une des innombrables difficultés de la physique
Dernière modification par oualos ; 07/11/2023 à 17h03.
Les mathématiques sont des abstractions, ie "retirer la substance".
Dès les entiers, les maths évacuent l'ontologie.
3 avions et 3 fleurs sont différents, mais si on abstrait, on peut compter les avions comme les fleurs.
Quand aux nombres imaginaires, ils décrivent très bien des phénomènes physiques (par exemple, la puissance complexe).
La force, c'est M.L/T^2, donc proportionnelle à la longueur.
Dernière modification par stefjm ; 07/11/2023 à 18h13.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Oui le nombre imaginaire est un outil formidable dès Euler avec sa formule de l'exponentielle complexe.Les mathématiques sont des abstractions, ie "retirer la substance".
Dès les entiers, les maths évacuent l'ontologie.
3 avions et 3 fleurs sont différents, mais si on abstrait, on peut compter les avions comme les fleurs.
Quand aux nombres imaginaires, ils décrivent très bien des phénomènes physiques (par exemple, la puissance complexe).
Mais alors s'il n'y a que les mathématiques pour rendre compte de la MQ -ce qu'elle fait très bien, pas de problème- il n'y a pas d'ontologie à la base de la matière.
La matière EST et N'EST pas. Quant au temps dans le monde microscopique, on sait pas vraiment s'il existe.
P.S. Juste une question parmi tant d'autres que je me posais. Pardon de l'interruption
L'effet Casimir est considéré en effet comme une preuve expérimentale probante d'une énergie de point zéro.
Ici il s'agit de pression différentielle, comme dans une paille (il faut que le pression extérieure soit positive et supérieur à la pression intérieur du conduit pour que l'eau monte).Et la sève qui monte dans un arbre pour atteindre les hautes branches ?
Parcours Etranges
@stefjm : Ah ok.
Mais je trouve plus parlant de la dire proportionnelle à l'accélération. Et de la masse. Mais le rôle de la masse est plus subtil : la force est proportionnelle à la masse dans le cas de la force gravitationnelle (masse grave), et aussi proportionnelle à la masse lorsqu'on accélère une masse (masse inerte) dans le sens que pour obtenir la même accélération il faut pousser plus fort lorsque la masse est plus importante (et non pas la force devient automatiquement plus forte lorsqu'on augmente la masse ce qui me permettrait de pousser un camion aussi facilement qu'une brouette haha ^^).
@Oualos : l'Effet Casimir est une différence de deux pressions positives comme il se doit.
La sève monte car la pression dans le conduit de la sève est suffisante pour la faire monter. D'un côté les racines qui pompent de l'eau dans le sol, qui monte par capillarité, et de l'autre l'évaporation de cette eau par les feuilles. Un peu comme un buvard dont tu trempes un côté dans l'eau : l'eau monte dans le buvard, s'évapore et est remplacée par de nouvelles molécules d'eau.
Si on parle de pression négative dans ce cas c'est par commodité, pour indiquer qu'elle est inférieure à la pression atmosphérique. Dans tous les cas une pression est positive, tout comme la température. Ce n'est que dans les spéculations cosmologiques qu'un certain type de pression est envisagée négative. Mais au vu de l'étonnement généralisé des astronomes face aux résultats du télescope James Webb il est urgent d'attendre la théorie qui pourra tout expliquer. L'astronomie est une science avec un gros potentiel de croissance ^^ Pour les jeunes aimant la recherche et les défis c'est une carrière à envisager ^^
@Gilgamesh : N'est ce pas un déficit d'ondes entre les deux plaques conductrices (ou miroirs) qui fait l'effet Casimir ? d'un côté l'énergie du vide avec toutes les longueurs d'ondes possibles qui pousse, et entre les miroirs le vide avec seulement les longueurs d'ondes inférieures à la distance séparant les miroirs, qui pousse aussi. Comme la poussée de l'extérieur est légèrement supérieure à la poussée de l'intérieur on obtient l'effet Casimir.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Dans WiKipedia voilà ce qu'ils disent sur l'énergie du point zéro.
Une caractéristique de cette agitation de point zéro, très différente d'une agitation classique thermique désordonnée, est qu'elle est décrite par une fonction d'onde quantique collective cohérente, avec des mouvements perpétuels sans aucune dissipation, sans viscosité ni résistance.
Donc il existe bien un mouvement perpétuel mais irreproductible dans notre monde macroscopique: si on enlevait toutes les planètes, étoiles, photons, TN etc. l'Univers continuerait de vibrer.
Pour l'absence de matière oui, car avant la nucléosynthèse l'univers 'vibrait déjà'.
Pour l'absence d'ondes électromagnétiques je ne sais pas.
Effet Casimir :
A noter que l'effet ne se produit qu'avec des plaques conductrices, et des miroirs.
Donc les fluctuations du vide ne sont pas seules capables de produire l'effet Casimir, il faut quelque-chose en plus.
Pour les plaques conductrices ce sont les électrons libres et pour les miroirs aussi car les miroirs utilisés dans les expériences sont construits avec une couche conductrice.
Ce sont les électrons qui réagissent avec les fluctuations du vide et qui sont attirés entrainant avec eux les plaques ou les miroirs. (enfin.... ils sont poussés plus d'un côté de la plaque que de l'autre, et on voit une 'attraction')
Dernière modification par curiossss ; 07/11/2023 à 21h32.
Science n'est pas mysticisme et mysticisme n'est pas science. Mais on mélange les deux ?!
Est-ce que les fluctuations de l'énergie du vide sont comparables aux fluctuations d'énergie au sein d'ondes qui s'entrecroisent en formant un réseau stationnaire ?
Salut,
Il n'y a pas que Casimir qui est la manifestation des fluctuations quantiques : il y a aussi van der Waals et l'effet Lamb. Je vois mal comment expliquer l'effet Lamb avec une "poussée"
Je n'aime pas trop cette façon de l'expliquer. D'autant qu'il existe d'autres géométries (de tête je ne sais plus lesquelles, sphériques ? A vérifier) où l'effet est répulsif (les différences sont curieusement reliée aux invariants topologiques, me suis toujours dit que je creuserais ça mais je n'en ai malheureusement jamais eut le temps).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
