Gravitation et âge de l'univers

[Archi3]

Bonjour

j'ouvre cette discussion suite au fil lancé par Trictrac , fermé depuis, sur "l'incompatibilité entre Big Bang et relativité"

https://forums.futura-sciences.com/d...elativite.html

non pas pour reprendre la discussion sur un sujet assez mal posé, mais parce que Trictrac m'a sollicité en privé sur cette question et les discussions m'ont conduit à formuler un truc que je ne m'étais pas vraiment représenté jusqu'ici. Je lui ai expliqué qu'il raisonnait en termes de référentiels galiléens mais que c'était inapplicable en cosmologie , car avec la gravitation, il n'y a pas de référentiel galiléen. J'ai élaboré ensuite sur le concept de référentiel "synchronisable" (dont on peut définir de manière non ambiguë la simultanéité entre tous les points) , qui généralise le concept de référentiel galiléen (les référentiels galiléens sont en fait les référentiels synchronisables de l'espace temps plat de Minkowski sans gravitation), et que justement le référentiel cosmologique était particulier parce qu'il était synchronisable dans l'hypothèse cosmologique standard (univers homogène et isotrope).

Bon je ne sais pas si il a bien compris la question mais il m'a répondu "ok mais sans gravitation l'hypothèse du Big Bang serait intenable car il n'y aurait pas de référentiel galiléen privilégié" ... ce qui est... exact à mon sens !. Je lui ai répondu que "ben oui mais justement il y a de la gravitation", mais ça m'a fait réalisé qu'effectivement sans gravitation, il ne peut pas y avoir "d'histoire de l'Univers" avec un "âge" (synchronisé) , ou alors il faut que cet âge soit réalisé dans un référentiel galiléen particulier et donc brise l'invariance galiléenne.

Donc qu'en quelque sorte, la gravitation était "nécessaire" à l'âge de l'Univers, ce n'est pas comme une interaction optionnelle dont on pourrait se passer. L'univers ne pourrait pas avoir d'âge (donc pas d'existence), on retrouverait le paradoxe de Kant sur le temps qui ne pourrait avoir ni début (qu'y aurait il eu avant ?) ni "absence de début" (si il n'y a pas eu de temps zéro, pourquoi les choses se passent maintenant si il a fallu un temps infini avant pour qu'elles arrivent) ? (notons d'ailleurs que la cosmologie standard fixe bien un début mais ne répond du coup pas vraiment à l'objection de "l'avant" big bang).

Ainsi la gravitation est une interaction "nécessaire à l'existence d'un âge de l'univers" comme la mécanique quantique est nécessaire à l'existence de l'étendue de la matière - on ne peut pas construire un monde qui tienne debout sans méca Q. Je trouvais cette réflexion intéressante ...
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[Deedee81]

Salut,

Tout ça me semble juste (et même assez évident). Mais quelle est la question (ou l'objet de la discussion) ?

[pm42]

Il parait même que si on retire une autre des forces fondamentales de l'Univers, on a aussi des problèmes à définir pas mal de concepts parce qu'on n'existe pas. Et même pas besoin de la retirer, il suffit de changer un poil quelque chose, une constante par exemple.

Il parait aussi que si ma tante en avait, on l'appellerait mon oncle.

[Deedee81]

Il parait même que si on retire une autre des forces fondamentales de l'Univers, on a aussi des problèmes à définir pas mal de concepts parce qu'on n'existe pas. Et même pas besoin de la retirer, il suffit de changer un poil quelque chose, une constante par exemple.

C'est aussi pour ça que je disais "évident"

Il parait aussi que si ma tante en avait, on l'appellerait mon oncle.

Tu sais à notre époque, c'est même plus si sûr

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bj Archi,
".....non pas pour reprendre la discussion sur un sujet assez mal posé, mais parce que Trictrac m'a sollicité en privé ..."
Bonne raison pour continuer à en parler ....en PRIVE.
On va pas ennuyer ton ton et tata pour cela !
Bonne journée

[Archi3]

Il parait même que si on retire une autre des forces fondamentales de l'Univers, on a aussi des problèmes à définir pas mal de concepts parce qu'on n'existe pas. Et même pas besoin de la retirer, il suffit de changer un poil quelque chose, une constante par exemple.

Il parait aussi que si ma tante en avait, on l'appellerait mon oncle.

ben non ce que j'explique, c'est qu'on pourrait "probablement" imaginer des univers sans interaction faible, ou forte, ou électromagnétique, ou leur donner des caractéristiques différentes, ces univers pourraient exister (même si c'est sous des formes très différentes).

Mais l'existence d'un univers en lui même avec un "âge"(qui suppose d'arriver à synchroniser les âges des différents points ce qui ne peut etre fait que dans un référentiel particulier), donc finalement l'existence même de l'Univers, ne peut se concevoir qu'avec une théorie métrique de l'espace temps, donc la gravitation. Il est vrai qu'Einstein disait déjà qu'on ne pouvait imaginer un espace-temps sans métrique, mais ça ne le gênait pas de concevoir un espace-temps "éternel" (ce qu'il a tenté de faire sans succès avec la constante cosmologique), mais comme je disais un espace temps éternel retrouve le paradoxe de Kant (comment peut on etre "quelque part dans le temps" en partant de moins l"infini? - outre que ça pose aussi des problèmes avec le second principe car l'entropie doit croitre indéfiniment mais est bornée inférieurement). Et un univers qui a "un début" doit être synchronisé dans un référentiel particulier, donc ce n'est possible qu'avec la gravitation.

C'est peut etre un petit peu moins trivial que ce que vous avez l'air de penser..

[mach3]

Bon je ne sais pas si il a bien compris la question mais il m'a répondu "ok mais sans gravitation l'hypothèse du Big Bang serait intenable car il n'y aurait pas de référentiel galiléen privilégié" ... ce qui est... exact à mon sens !. Je lui ai répondu que "ben oui mais justement il y a de la gravitation", mais ça m'a fait réalisé qu'effectivement sans gravitation, il ne peut pas y avoir "d'histoire de l'Univers" avec un "âge" (synchronisé) , ou alors il faut que cet âge soit réalisé dans un référentiel galiléen particulier et donc brise l'invariance galiléenne.

Plus précisément, c'est de courbure de l'espace-temps qu'il est question plus que de gravitation. Rien qu'en restant "entre deux eaux", c'est-à-dire en considèrant un espace-temps courbe (ad hoc) sans pour autant mettre en relation sa courbure et son contenu (on n'est plus dans la RR mais on n'est pas encore dans la RG), le problème d'invariance se pose déjà.

m@ch3

[pm42]

c'est qu'on pourrait "probablement" imaginer des univers sans interaction faible, ou forte, ou électromagnétique, ou leur donner des caractéristiques différentes, ces univers pourraient exister (même si c'est sous des formes très différentes).

C'est un peu yakafokon mais ok.

Mais l'existence d'un univers en lui même avec un "âge"(qui suppose d'arriver à synchroniser les âges des différents points ce qui ne peut etre fait que dans un référentiel particulier)

Si on accepte l'idée d'un Univers très différent où on a viré des interactions à coup de "probablement", on peut tout aussi "probablement" imaginer un Univers sans limite de vitesse où la synchronisation des horloges n'est pas un sujet. On le prend aussi euclidien, etc.

[Archi3]

Plus précisément, c'est de courbure de l'espace-temps qu'il est question plus que de gravitation. Rien qu'en restant "entre deux eaux", c'est-à-dire en considèrant un espace-temps courbe (ad hoc) sans pour autant mettre en relation sa courbure et son contenu (on n'est plus dans la RR mais on n'est pas encore dans la RG), le problème d'invariance se pose déjà.

m@ch3

bien sur, mais la courbure de l'espace-temps, c'est précisément une théorie métrique de l'espace temps , donc physiquement "la gravitation".

[Archi3]

Si on accepte l'idée d'un Univers très différent où on a viré des interactions à coup de "probablement", on peut tout aussi "probablement" imaginer un Univers sans limite de vitesse où la synchronisation des horloges n'est pas un sujet. On le prend aussi euclidien, etc.

la tu parles de RR mais mon argument est qu'un univers de RR ne peut pas exister, il faut la RG. Car si il a un âge, cet âge ne peut être défini que dans un référentiel galiléen particulier, ce qui contredit le principe de base de la RR : et c'est je pense l'idée que Trictrac avait, qui n'est pas totalement stupide, et qui oblige à mettre de la courbure (qui devient singulière à l'instant "initial") pour pouvoir être résolue.

[pm42]

la tu parles de RR mais mon argument est qu'un univers de RR ne peut pas exister, il faut la RG.
Car si il a un âge, cet âge ne peut être défini que dans un référentiel galiléen particulier, ce qui contredit le principe de base de la RR : et c'est je pense l'idée que Trictrac avait, qui n'est pas totalement stupide, et qui oblige à mettre de la courbure (qui devient singulière à l'instant "initial") pour pouvoir être résolue.

Je ne vais même pas relever les erreurs de raisonnement vu que c'est inutile.
Mais tu es d'accord avec TricTrac et ses raisonnements scientifiques de haut niveau, c'est très bien.

[Gilgamesh]

Donc qu'en quelque sorte, la gravitation était "nécessaire" à l'âge de l'Univers, ce n'est pas comme une interaction optionnelle dont on pourrait se passer. L'univers ne pourrait pas avoir d'âge (donc pas d'existence)

Un univers statique de Minkowski, en tant qu'objet global, n'aurait pas d'âge univoque, mais il existerait quand même, comme collection d'objets, chacun ayant un âge propre univoque.

[mach3]

la tu parles de RR mais mon argument est qu'un univers de RR ne peut pas exister, il faut la RG. Car si il a un âge, cet âge ne peut être défini que dans un référentiel galiléen particulier, ce qui contredit le principe de base de la RR : et c'est je pense l'idée que Trictrac avait, qui n'est pas totalement stupide, et qui oblige à mettre de la courbure (qui devient singulière à l'instant "initial") pour pouvoir être résolue.

On pourrait très bien faire une construction ad hoc, tant qu'on y est, un espace-temps plat borné par le cône de lumière futur d'un évènement initial. Ca donnerait un univers sans gravitation (en tout cas pas de gravitation causée par la courbure), mais avec expansion si on admet que toutes les lignes d'univers démarrent en cet évènement initial, comme cette image de cette page : https://astro.ucla.edu/~wright/cosmo_02.htm
L'age de l'univers en un évènement serait alors l'intervalle de l'évènement courant avec l'évènement initial, donc invariant. A voir.

m@ch3

[Archi3]

le problème de ta construction c'est qu'il n'y a pas de simultanéité naturelle. Ton cône de lumière est invariant, mais pas les plans isochrones. Sans gravitation les galaxies n'auraient "le même âge en même temps" que dans un seul référentiel (galiléen) particulier, probablement celles où elles seraient au repos, mais ça revient à définir un référentiel galiléen canonique parmi d'autres.

[oualos]

Ma question n'est peut-être pas pertinente mais tu dis qu'avec la gravitation, il n'y a pas de référentiel galiléen.
Au sens strict du terme c'est vrai mais c'est un modèle. Et on considère certaines forces d'attraction comme suffisamment faibles car provenant d'étoiles éloignées pour "approximer" dans les calculs.
L'alunissage de 69 s'est fait sans faire intervenir la RR juste avec les formules de Newton.
J'ai un peu du mal à comprendre l'objet de la discussion ceci dit.

[Archi3]

Ma question n'est peut-être pas pertinente mais tu dis qu'avec la gravitation, il n'y a pas de référentiel galiléen.
Au sens strict du terme c'est vrai mais c'est un modèle. Et on considère certaines forces d'attraction comme suffisamment faibles car provenant d'étoiles éloignées pour "approximer" dans les calculs.
L'alunissage de 69 s'est fait sans faire intervenir la RR juste avec les formules de Newton.
J'ai un peu du mal à comprendre l'objet de la discussion ceci dit.

Il y a des référentiels galiléens "tangents" (en chute libre) mais pas de référentiels galiléens "globaux" comme en RR

[Deedee81]

Salut,

mais ça revient à définir un référentiel galiléen canonique parmi d'autres.

Moi ça ne me gêne pas de faire ça (enfin, à part que du galiléen en RG est un peu grumpfffff ). C'est comme choisir le référentiel géocentrique sur Terre. Il est normal d'attacher un référentiel "canonique" (je préfère privilégié, mais c'est que de la terminologie) aux objets présents pour faciliter les calculs, la définitions de certaines grandeurs voire pour des raisons pédagogiques.

J'ai un peu du mal à comprendre l'objet de la discussion ceci dit.

Moi c'est plutôt son intérêt qui me chiffonne (je l'avais déjà manifesté au message 2). A part de discuter de certains modèles un peu particulier, comme celui signalé par mach3 (il me semble qu'il était brièvement évoqué dans le "Gravitation", mais il faudrait vérifier). Mais en tout cas ce n'est pas de la réhabilitation de la discussion fermée, TricTrac n'a jamais caché qu'il était "pur newtoniste" si je peux dire, ce qui n'est pas l'objet de cette discussion. Donc il n'y a pas de stress.

[Archi3]

Salut,



Moi ça ne me gêne pas de faire ça (enfin, à part que du galiléen en RG est un peu grumpfffff ). C'est comme choisir le référentiel géocentrique sur Terre. Il est normal d'attacher un référentiel "canonique" (je préfère privilégié, mais c'est que de la terminologie) aux objets présents pour faciliter les calculs, la définitions de certaines grandeurs voire pour des raisons pédagogiques.

canonique n'est pas du tout pareil que privilégié. Privilégié signifie un choix parmi d'autres possibles, arbitraire (exemple le choix d'une base dans un espace vectoriel) , et canonique signifie un choix unique naturel (aucun autre choix possible n'est naturel), par exemple la correspondance d'une base d'un EV avec un autre base de son espace dual des formes linéaires donnée par est canonique (aucune autre des infinités d'autres correspondances possibles n'est "naturelle").

Pour en revenir à la cosmologie sans gravitation je ne pense pas qu'il soit possible de construire un univers en expansion homogène isotrope sans gravitation (où les galaxies s'éloigneraient les unes des autres à vitesse constante autour de n'importe quel centre). A vérifier néanmoins.

[Deedee81]

Peu importe privilégié et canonique, ces termes ne sont pas .... canoniques
EDIT on parle bien de la même chose

Pour en revenir à la cosmologie sans gravitation je ne pense pas qu'il soit possible de construire un univers en expansion homogène isotrope sans gravitation (où les galaxies s'éloigneraient les unes des autres à vitesse constante autour de n'importe quel centre). A vérifier néanmoins.

Il y a le modèle que j'évoquais dans Gravitation, mais franchement, de tête, je ne saurais plus dire si ça correspond exactement à ces caractéristiques

[Trictrac]

TricTrac n'a jamais caché qu'il était "pur newtoniste" si je peux dire, ce qui n'est pas l'objet de cette discussion.

Pas du tout, je suis Lorentzien.

[stefjm]

Si on accepte l'idée d'un Univers très différent où on a viré des interactions à coup de "probablement", on peut tout aussi "probablement" imaginer un Univers sans limite de vitesse où la synchronisation des horloges n'est pas un sujet. On le prend aussi euclidien, etc.

C'est bien ce qu'on fait avec le cube des théories d'Okun.
https://en.wikipedia.org/wiki/CGh_physics

[Archi3]

On pourrait très bien faire une construction ad hoc, tant qu'on y est, un espace-temps plat borné par le cône de lumière futur d'un évènement initial. Ca donnerait un univers sans gravitation (en tout cas pas de gravitation causée par la courbure), mais avec expansion si on admet que toutes les lignes d'univers démarrent en cet évènement initial, comme cette image de cette page : https://astro.ucla.edu/~wright/cosmo_02.htm
L'age de l'univers en un évènement serait alors l'intervalle de l'évènement courant avec l'évènement initial, donc invariant. A voir.

m@ch3

j'ai réfléchi à cette idée mais elle me semble incompatible avec un Univers homogène . En effet au bout d'un temps t le cône de lumière passé croise le cône de lumière futur (facile à voir graphiquement) donc à tout moment on "voit" le bord de l'univers et on constate qu'il est de volume fini : c'est donc incompatible avec un univers homogène , on distingue qu'il y a de la matière à l'intérieur d'une sphère et rien dehors.

[xxxxxxxx]

Bonjour Archi

je ne me sans pas capable de répondre sur tous les points, aussi je ne retiendrai que trois petites contributions

Bonjour

...

Donc qu'en quelque sorte, la gravitation était "nécessaire" à l'âge de l'Univers, ce n'est pas comme une interaction optionnelle dont on pourrait se passer. L'univers ne pourrait pas avoir d'âge (donc pas d'existence), on retrouverait le paradoxe de Kant sur le temps qui ne pourrait avoir ni début (qu'y aurait il eu avant ?) ni "absence de début" (si il n'y a pas eu de temps zéro, pourquoi les choses se passent maintenant si il a fallu un temps infini avant pour qu'elles arrivent) ? (notons d'ailleurs que la cosmologie standard fixe bien un début mais ne répond du coup pas vraiment à l'objection de "l'avant" big bang).

- pour une présentation scientifique (et non philosophique) de la question de l'age de l'univers, un jour j'ai croisé ce papier : Bruno Valeixo Bento and Stav Zalel, If time had no beginning, Sept 27, 2021
https://arxiv.org/pdf/2109.11953.pdf. J'espère que tu y trouveras un début de réponse possible à tes interrogations sur ce sujet.

- un univers devrait forcément un age dans la MQ et la RG. Je ne vois pas comment il pourrait en aller autrement. Le fait que nous existons dans notre univers me semble une évidence scientifique qui justifie qu'il ait l'age que nous lui donnons. ... notamment en raison de ta déduction ci dessous.

Ainsi la gravitation est une interaction "nécessaire à l'existence d'un âge de l'univers" comme la mécanique quantique est nécessaire à l'existence de l'étendue de la matière - on ne peut pas construire un monde qui tienne debout sans méca Q. Je trouvais cette réflexion intéressante ...

Je la trouve aussi très pertinente

bonne continuation dans cette discussion.

Stéphane

[oualos]

si il n'y a pas eu de temps zéro, pourquoi les choses se passent maintenant si il a fallu un temps infini avant pour qu'elles arrivent

Ça fait partie du lot de questions à base de "pourquoi": comme Leibniz se demandant pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien.
On dispose du principe de causalité dans notre univers corrélatif avec la flèche du temps mais les physiciens se demandent si dans la MQ le temps existe bien: et s'il serait pas après tout issu de la décohérence quantique.
c'est une hypothèse que j'ai lu plusieurs fois de la part de gens très sérieux comme Rovelli je crois

[Archi3]

Ça fait partie du lot de questions à base de "pourquoi": comme Leibniz se demandant pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien.
On dispose du principe de causalité dans notre univers corrélatif avec la flèche du temps mais les physiciens se demandent si dans la MQ le temps existe bien: et s'il serait pas après tout issu de la décohérence quantique.
c'est une hypothèse que j'ai lu plusieurs fois de la part de gens très sérieux comme Rovelli je crois

Kant ne connaissait pas l'entropie, mais bien sur le principe de croissance de l'entropie pose un redoutable problème à l'hypothèse de "temps tendant vers moins l'infini".

[oualos]

Première question: le temps existe-t-il avant le Big Bang ??
Il faut prendre le temps d'y réfléchir: allez, vous avez 5' pour rendre vos copies

(certains ont dit que le temps était une illusion)

[papy-alain]

Première question: le temps existe-t-il avant le Big Bang ??
Il faut prendre le temps d'y réfléchir: allez, vous avez 5' pour rendre vos copies

(certains ont dit que le temps était une illusion)

Si le temps n'existait pas avant le bigbang, le processus de l'élément déclencheur n'aurait pu se produire et l'Univers ne serait jamais né.

[Archi3]

on retombe dans les paradoxes kantiens ....

[xxxxxxxx]

Si le temps n'existait pas avant le bigbang, le processus de l'élément déclencheur n'aurait pu se produire et l'Univers ne serait jamais né.

If time have no begining papy !

Bruno Valeixo Bento and Stav Zalel, If time had no beginning, Sept 27, 2021 https://arxiv.org/pdf/2109.11953.pdf.

[pm42]

Merci pour le lien qui permet de dépasser les habituelles discussion sur l'origine du temps sans qu'on cherche à définir ce qu'il est et à coup de "logique" basée principalement sur l'auto-référence du genre "si le temps n'existait pas avant".
Sauf que pour parler d'avant, il faut qu'il y ait un temps. On arrive donc à une contradiction mais elle est basée sur le langage courant et donc pas forcément valide, un peu comme le paradoxe de Xénon avant qu'on ne sache manipuler les infinis et ne découvre le concept de limite.

Il pourrait y avoir la même chose sur le temps notamment s'il est une propriété émergente de la structure de l'espace-temps à petite échelle. Dans certaines théories spéculatives, la causalité n'y existe pas et nous la percevons uniquement à notre niveau.
Cela a un coté choquant mais pas plus que la MQ qui nous dit la même chose : notre réalité macroscopique n'a ses propriétés qu'à partir d'une certaine échelle.