Le temps relativiste est-il compatible avec la théorie du Big Bang ?

[invite1ab59cc3]

Bonjour,

La théorie du Big Bang présente une chronologie de l'histoire remontant, à quelques instants après le déclenchement de la singularité à l'origine de notre univers.

Or d'après la théorie de la relativité générale, le temps est une variable locale,fonction des champs de matière et d'énergie, ce qui me semble incompatible avec la théorie du Big Bang qui présente un processus temporel se déroulant dans un cadre de type "Newtonien", comme-ci l'univers avait son propre temps absolu.

D'autre part, on suppose qu'à un moment l'univers pré-atomique, est constitué de plasma. Or dans un tel environnement, comment concevoir un ordre des phénomènes, comment concevoir un cycle de référence pouvant servir d'horloge de référence ?

Il me semble que dans un tel environnement, le temps ne peut-être définit ni mesuré. Et donc toute forme de tentative d'établissement d'une chronologie, me semble contradictoire.

Cordialement,

Mumyo
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[invitebedc8ebc]

en effet ce n'est pas compatible ,apres le big bang c'est encore qu'une théorie , et c'est invérifiable... en effet tout ce qui est a eu un commencement , d'ou cette théorie , mais je pense qu'elle est a revoir , perso je pense qu'il n y a pas d'horloge absolue comme on voudrait avoir avec le big bang, l'age de l'univers est indéfinissable

[invite88ef51f0]

Salut,

en effet ce n'est pas compatible ,apres le big bang c'est encore qu'une théorie , et c'est invérifiable... en effet tout ce qui est a eu un commencement , d'ou cette théorie , mais je pense qu'elle est a revoir , perso je pense qu'il n y a pas d'horloge absolue comme on voudrait avoir avec le big bang, l'age de l'univers est indéfinissable

Et moi je pense qu'avant de remettre en question la théorie du big bang, tu devrais chercher à la comprendre.

Or d'après la théorie de la relativité générale, le temps est une variable locale,fonction des champs de matière et d'énergie, ce qui me semble incompatible avec la théorie du Big Bang qui présente un processus temporel se déroulant dans un cadre de type "Newtonien", comme-ci l'univers avait son propre temps absolu.

Très bonne remarque. En fait, dans le cadre de la théorie du Big Bang, l'Univers est homogène (le même partout) et isotrope (le même dans toutes les directions). Mais ça demande d'être dans un référentiel particulier. Si tu files à toute vitesse dans une direction, tu vas te rendre compte que toutes les galaxies te semblent aller dans la même direction et tu vas comprendre que tu te déplaces par rapport au référentiel préférentiel. On peut alors définir un temps particulier, celui mesuré dans ce référentiel. C'est ce qu'on appelle le "temps cosmique". Mais si tu te déplaces dans ce référentiel particulier, alors tu mesureras un temps différent.
Quand on parle de l'histoire de l'Univers, toutes les échelles de temps sont données en temps cosmique.

[invite8ef897e4]

Bonjour

ce sont effectivement d'excellentes questions. Je contribue comme je peux a

d'après la théorie de la relativité générale, le temps est une variable locale,fonction des champs de matière et d'énergie, ce qui me semble incompatible avec la théorie du Big Bang qui présente un processus temporel se déroulant dans un cadre de type "Newtonien", comme-ci l'univers avait son propre temps absolu.

Es-tu d'accord avec la construction suivante : comme tu l'indiques, le temps est une variable locale. On peut "bien" definir une fleche du temps (direction et etalon) en chaque evenement (point spatio-temporel), et cette definition est continue : la fleche varie arbitrairement peu entre deux evenements arbitrairement proches. Cela permet de reconstruire un "temps global" de la facon suivante. Choisissons la fleche aujourd'hui et maintenant. Etendons la fleche dans la direction "transverse", definissant ainsi une "(hyper-)surface" de type espace : c'est le volume de l'espace a l'instant "maintenant" pour notre fleche. Nous pouvons etendre cette construction vers le passe et le futur, obtenant ainsi un feuilletage de l'espace-temps indice par notre temps global (dit feuilletage de Cauchy). La construction n'est pas forcement unique, mais ce qui importe c'est qu'elle est possible.

Il serait bon qu'un cosmologiste ou apparente vienne corriger les betises que j'ai raconte, parce que je n'ai pas trouve de reference tout de suite et je l'ecris de memoire, mais grossierement je crois que ce n'est completement faux.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1ab59cc3]

La difficulté pour moi réside dans le fait que la conception d'un temps considéré comme variable locale, et un temps considéré comme variable globale semblent s'exclure mutuellement, par définition.
Ces 2 visions me semblent antagonistes. Soit le temps est une variable locale, soit il ne l'est pas. Du moins à ce qu'il me semble.
Par ailleurs si l'on considère l'hypothèse d'un temps propre de l'univers dans son ensemble, il me semble que se pose le problème de sa définition.Quel serait son rythme propre, permettant de définir un temps cosmologique ?

Cordialement,

Mumyo

[invite1ab59cc3]

En fait, dans le cadre de la théorie du Big Bang, l'Univers est homogène (le même partout) et isotrope (le même dans toutes les directions). Mais ça demande d'être dans un référentiel particulier. Si tu files à toute vitesse dans une direction, tu vas te rendre compte que toutes les galaxies te semblent aller dans la même direction et tu vas comprendre que tu te déplaces par rapport au référentiel préférentiel.

L'homogénéité et l'isotropie de l'univers, sont des postulats invérifiables, vu qu'on ne peut observer que notre environnement local ( regarder loin, c'est regarder dans le passé ). Donc cet argument me semble très fragile et repose sur une démarche fortement inductive.

Par ailleurs l'homogénéité de l'univers, ne peut résulter que d'une vision statistique de la répartition des masses ce qui constitue une vue de l'esprit et ne reflète pas la réalité des choses au niveau local.

Enfin d'un point de vue épistémologique, la relativité générale interdit dans les faits, l'idée même d'un point de vue extérieur à l'univers lui-même, puisque ce sont les masses de l'univers lui-même qui créent le temps.

L'univers ne se crée pas DANS le temps, il est la substance même du temps.

La théorie de la relativité générale me semble générer une incompatibilité de fond avec la théorie du Big Bang. Ce qui n'enlève rien par ailleurs à l'élégance explicative du Big Bang.

Cordialement,

Mumyo

[Urgon]

L'isotropie du fond diffus cosmologique montre, qu'à peu de choses près, tout l'univers est dans le même référentiel (vitesse relative des objets de l'univers faible).

Certes, les galaxies s'éloignent les unes des autres à grande vitesse a cause de l'expansion de l'univers, mais ce n'est pas une vitesse dans l'espace mais une vitesse de dilatation de l'espace lui-même. Donc même deux galaxies qui s'éloignent (à cause de l'expansion de l'univers) sont en fait (à peu près) dans un même référentiel relativiste, à leur (vraie) vitesse relative près qui est rarement relativiste.

Donc, tout l'univers semble bien dans (à peu près) dans un même référentiel et donc une chronologie pourrait s'appliquer..

[invite1ab59cc3]

La relativité générale associe la variable locale (t) à tout lieu de l'univers,
Mais si l'on reste dans ce cadre, en parlant d'un temps cosmologique, cela revient à associer une variable (t) non-locale, à l'univers lui-même, ce qui contredit l'idée de départ...

Par ailleurs l'univers, ne peut être définit en tant que lieu de l'univers...!ce serait une position absurde.

Cordialement,
Mumyo

[invite8ef897e4]

ce serait une position absurde.

Je te conseille de te procurer "La Nature de l'Espace et du Temps" par Hawking et Penrose. La construction que j'ai esquisse ci-dessus y est decrite, entre autres choses tres interessantes. Cette construction permet de definir un "temps global" qui certes n'est pas le (forcement) temps propre d'un observateur, mais permet neanmoins de donner un sens rigoureux au temps necessaire a la theorie du BB.

(1) pas forcement la seule possibilite non plus.

[invite1ab59cc3]

Bonjour,

Merci à tous pour vos explications, je viens de comprendre mon incompréhension, ce matin au réveil...

Je mettais sur un même plan, la relativité générale qui nous donne une description quasi ontologique du temps, et le temps du Big Bang, qui nous donne une vision historique du d'un temps cosmologique.

En gros la Relativité nous dit ce qu'est l'espace/temps, alors que le Big Bang nous raconte une Histoire de l'espace/temps.

Je peux raconter une histoire sans remettre en cause ma conception du temps, même si à une certaine époque, existait une autre conception du temps...


Cordialement,

Mumyo

[invité576543]

Bonjour,

La relativité générale associe la variable locale (t) à tout lieu de l'univers,
Mais si l'on reste dans ce cadre, en parlant d'un temps cosmologique, cela revient à associer une variable (t) non-locale, à l'univers lui-même, ce qui contredit l'idée de départ...

Je pense qu'il y a une confusion entre le temps et les dates.

Le temps peut se paraphraser comme une succession d'instants, ou des instants qui se succèdent.

Une date est un nombre que l'on associe à un instant. Quand tu utilises la notion de variable, en notant "t", tu parles d'une date, pas d'un instant. D'un nombre associé à un instant, pas d'un instant.

Un système de datation, qui associe un nombre à chaque instant, est arbitraire. Il en existe une infinité.

La relativité générale n'interdit pas de choisir un système de datation universel, tel qu'à chaque lieu et chaque instant de l'Univers on y associe un nombre, la date en ce lieu et instant, selon ledit système de datation.

Par contre, la relativité générale indique qu' à l'échelle de l'Univers il ne faut pas espérer comprendre un quelconque système de datation de la même manière que l'on comprend un système de datation localement.

Ou encore, les propriétés "locales" d'un système de datation, propriétés observées sur des courtes durées et dans un très faible volume d'espace (et cela reste très grand devant une vie humaine) ne sont pas les mêmes que celles du système de datation examiné sur l'ensemble de l'Univers. Un peu comme les propriétés de la surface de la Terre ne sont pas les mêmes si on se contente d'examiner un carré de 100 m sur 100 m ou si on la regarde depuis la Lune.

même si à une certaine époque, existait une autre conception du temps...

Le temps, en tant que concept, est unique en relativité générale. Ce qui "varie" est les systèmes de datation, et surtout la manière de "penser", de "concevoir" les systèmes de datation selon l'échelle d'observation (et pas selon l'époque).

Cordialement,

[invite1ab59cc3]

De même que la relativité générale établit un lien entre l'espace et le temps.

La théorie du Big Bang établit un lien entre la structure de l'espace-temps et son histoire.

Il s'agit d'un flux où la densité de matière, l' espace-temps ,la structure-histoire sont intimement liés.

Répartition de matière-énergie, espace-temps, structure-histoire sont différents aspects d'un même processus.

La densité de matière détermine la structure de l'espace-temps, mais cette densité, est elle-même déterminée par l'histoire de l'univers, donc dépend du déroulement singulier du temps cosmologique.

De fait la théorie du Big Bang apparait comme un prolongement logique et cohérent de la relativité générale.

Cordialement,

Mumyo

[invite8ef897e4]

La relativité générale n'interdit pas de choisir un système de datation universel, tel qu'à chaque lieu et chaque instant de l'Univers on y associe un nombre, la date en ce lieu et instant, selon ledit système de datation.

Je realise suite a cette remarque que la construction de feuilletage de Cauchy que j'ai proposee plus haut est essentielle pour les gens qui font de la theorie quantique des champs (on peut toujours construire une TQC sur une telle construction, pourvu que l'espace soit globalement hyperbolique) mais peut etre rejetee par un theoricien de la relativite generale. Il existe en effet des espace-temps "pathologiques" dont la signification physique n'est pas clair pour moi.

Quelqu'un sait-il si les conditions forte et faible d'energie, et/ou la condition generique, suffisent a assurer l'hyperbolicite ?

The Nature of Space and Time

[invite0e4ceef6]

salut, il me semble que la notion de temps que l'on associe a l'univers est plus la mesure du taux de variation de l'univers, au travers de son évolution, de son expension.

un peu comme si l'on mesurait le temps de dégradation d'un système en le prenant lui-même a un instant donné comme etalon. on peu aussi parler de demi-vie pour un atome. c'est un changement d'etat. et ici la mesure de changement d'etat au travers de modification de position de ses propres élements.

cela ne semble pas du tout en désacord avec la relativité, ou chaque système évoluant "physiquement" a son propre temps, temps propre lui-même modifié par l'accroissement de l'ensemble du système, et non d'une seule de ses parties.

dans le cas des jumeaux de langevin, auquel l'on peux associer un temps de référence (celui du jumeaux resté sur terre) le fait que l'autre séloigne a une vitesse relativiste ne change rien a la mesure de référence de ce système double, alors qu'en se positionant dans le repère du jumeaux relativisé, le système est modifié par l'accroissement de vitesse par rapport a la mesure de référence.

perso, je vois pas ou ça pourrait ne pas aller.

[invité576543]

Bonjour,

De fait la théorie du Big Bang apparait comme un prolongement logique et cohérent de la relativité générale.

Question: Qu'est-ce que l'expression "la théorie du Big-Bang" signifie pour toi, en 2 ou 3 lignes?

Cordialement,

[invité576543]

Question: Qu'est-ce que l'expression "la théorie du Big-Bang" signifie pour toi, en 2 ou 3 lignes?

Pour aider, je te propose une définition de mon cru, pour voir si ce que tu as en tête est bien la même chose:

"Théorie du Big-Bang" : Théorie selon laquelle l'Univers est homogène à grande échelle; et de densité d'énergie moyenne croissante quand on remonte le temps, sans borne supérieure qui serait négligeable devant c⁷/hG².

Voir cela comme "un prolongement logique et cohérent de la relativité générale" ne me semble pas une évidence, mais je suis intéressé par tout argumentaire.

Cordialement,

[mtheory]

Bonjour,

Je n'ai pas tout lu en détail mais voilà ce que je crois qu'il faut comprendre.

Oui, la RG n'implique pas forcément qu'on puisse parler d'un temps cosmique valable pour tous les observateur de l'Univers au moins approximativement.

La question est : " Existe-t-il des solutions cosmologiques de la RG où l'on peut parler d'un temps cosmiques"

La réponse est oui mais sous réserve de certaines hypothèses vérifiées par son contenu en matière/énergie.

Si l'on regarde l'Univers des amas de galaxies, on constate que passé une certaine échelle, il devient homogène. On peut alors trouver une fonction de temps cosmique pour décrire simultanément ce qui se passe dans un empilement de surfaces spatiales. Ces surfaces spatiales sont des hypersurfaces du genre espace, techniquement parlant, et l'on a ainsi réaliser un feuilletage de l'espace-temps avec donc des "coupes géologiques à temps constantes".
Premièrement, on a ainsi une évolution des surfaces dans le temps mais on n'a PAS une évolution de l'espace-temps considéré comme un bloc, cela supposerait un temps extérieur à l'Univers.
Deuxièmement, il est évident bien sûr que des mouvement ultra rapides et les inhomogénéité du champs de gravitation à l'échelle ne serait-ce que des étoiles vont réaliser des écarts locaux aux temps des observateurs par rapport au temps cosmique mais cela n'empêche pas de parler d'un temps cosmique pour la majorité de la matière/énergie de l'Univers avec une excellente approximation.

Maintenant, le sceptique peut toujours dire. Ok, mais à quel point la distribution de matière/énergie est-elle homogène dans l'espace et dans le temps?

Il a raison, en fait, on ne peut, si les observations l'indiquent, que définir un temps cosmique pour la portion d'Univers OBSERVABLE. Maintenant, l'observation du rayonnement fossile dans le cadre du modèle cosmologique avec un temps cosmique défini en première approximation par la distribution d'amas de galaxies montre que le rayonnement primitif de l'Univers était incroyablement homogène.

Nous sommes donc sûr que notre hypothèse d'un Univers homogène est en fait une très très bonne approximation mais encore une fois cela ne concerne à strictement parler que la portion de l'espace-temps observable.

La théorie du Big Bang ne nous parle donc que d'un temps cosmique pour notre Univers observable. A très, très grande échelle, l'espace-temps pourrait être très inhomogène et la notion d'un temps cosmique n'y a alors plus de sens automatiquement, mais peut-être que si quand même.

Dans le cas de la cosmologie inflationnaire c'est précisément ce qui se passe. Notre Univers observable, et une partie de l'espace-temps qui s'étend au delà, pourrait très bien n'être qu'une zone très limitée d'un multivers sans commencent ni temps cosmique et rempli d'Univers "poches" sans véritables connexions temporelles.

[invité576543]

Bonjour,

Oui, la RG n'implique pas forcément qu'on puisse parler d'un temps cosmique valable pour tous les observateur de l'Univers au moins approximativement.

La question est : " Existe-t-il des solutions cosmologiques de la RG où l'on peut parler d'un temps cosmiques"

Es-tu d'accord qu'il s'agit d'une "datation" cosmique, et non pas d'un concept de temps particulier?

On peut alors trouver une fonction de temps cosmique pour décrire simultanément ce qui se passe dans un empilement de surfaces spatiales. Ces surfaces spatiales sont des hypersurfaces du genre espace, techniquement parlant, et l'on a ainsi réaliser un feuilletage de l'espace-temps avec donc des "coupes géologiques à temps constantes".

Si on remplace "à temps constantes" par "à dates constantes", est-ce que le sens change?

Cordialement,

[invite1ab59cc3]

Voir cela comme "un prolongement logique et cohérent de la relativité générale" ne me semble pas une évidence, mais je suis intéressé par tout argumentaire.

Bonjour Mmy,

Je suis d'accord avec ta définition du Big Bang. Einstein a ouvert la voie en établissant un lien entre espace et temps.

Et de fait le Big Bang relativiste établit un lien entre structure (spaciale) et histoire (temps). Car si l'univers est homogène et plat aux grandes échelles ( structure ) cela implique qu'il ait subit une période inflationniste ( temps cosmologique ), ce qui a permit à densité de matière de rester homogène aux grandes échelles.


Cordialement,

Mumyo

[invite1ab59cc3]

Ne devons-nous pas considérer le temps cosmologique également de manière relativiste ?

Cela devrait impliquer que peu après la singularité, du fait de l'extrême densité d'énergie le temps devait se dérouler beaucoup plus lentement...

Et que plus l'univers s'expand, plus le temps cosmologique doit aller en s'accélérant ...

Sachant qu'en ce qui nous concerne le temps locale ne varie que très peu....

Est-correct ?

[mtheory]

Sachant qu'en ce qui nous concerne le temps locale ne varie que très peu....

Est-correct ?

La question est pertinente, mais en fait, l'homogénéité implique un temps cosmique dont le rythme est le même que le notre quel que soit l'intensité du champ de gravitation quand on remonte dans le temps...pas trop proche de la singularité. Si j'ai bien compris en tout cas.

En effet, dans la famille de solution homogène isotrope de FRW, on a ds²=-dt² + dsigma²
le coefficient du dt² ne dépendant ni du temps ni de l'espace, pour dsigma²=0, c'est à dire un observateur fixe dans la surface de genre espace précédente, les horloges battent donc toujours au même rythme.

[invite1ab59cc3]

l'homogénéité implique un temps cosmique dont le rythme est le même que le notre quel que soit l'intensité du champ de gravitation quand on remonte dans le temps...

Oui mais il s'agit du temps local d'un observateur de l'univers. Quelque-soit le stade de développement de l'univers le temps est relativement homogène pour tout observateur.

Mais la question que je me pose, est que plus on est proche du Big Bang, plus la densité au grandes échelles est importante, et donc plus le temps cosmologique, devrait ralentir, par rapport à une phase postérieure....

Ce qui ne peut évidemment pas être matérialisé par des horloges, car les horloges ne voient pas ces variations de l'écoulement du temps cosmologique...

Exemple : si le temps cosmologique se mettait d'un coup à battre 2 fois plus vite, cela ne changerait rien pour l'observateur, qui fait partie intégrante de ce temps....

Cordialement,

Mumyo

[invite1ab59cc3]

Mon idée et que si nous passions le film du déroulement de l'histoire de l'univers à l'envers, nous n'arriverions jamais à l'instant de la singularité, le temps cosmologique ne cessant de ralentir en fonction de la densité d'énergie...C'est paradoxale.

[Deedee81]

Bonjour,

Mon idée et que si nous passions le film du déroulement de l'histoire de l'univers à l'envers, nous n'arriverions jamais à l'instant de la singularité, le temps cosmologique ne cessant de ralentir en fonction de la densité d'énergie...C'est paradoxale.

Et il ralentirait relativement à quoi ???

Et si ton film se déroule rythmé par le temps cosmologique (dans l'autre sens, of course), un "cinéaste comobile" (son temps propre est le temps cosmologique), on atteindrait bien la "singularité", non ?

[invité576543]

le temps cosmologique ne cessant de ralentir

Et que plus l'univers s'expand, plus le temps cosmologique doit aller en s'accélérant ...

Ralentir ou accélérer par rapport à quoi

Quel sens peut même avoir "temps qui ralentit"

Cordialement,

[invité576543]

Et si ton film se déroule rythmé par le temps cosmologique (dans l'autre sens, of course), un "cinéaste comobile" (son temps propre est le temps cosmologique), on atteindrait bien la "singularité", non ?

Non.

1) Faudrait déjà définir ce qu'on entend par "singularité"

2) Faudrait s'entendre sur le "on"

Cordialement,

[mtheory]

Mais la question que je me pose, est que plus on est proche du Big Bang, plus la densité au grandes échelles est importante, et donc plus le temps cosmologique, devrait ralentir, par rapport à une phase postérieure....

Non, c'est exclu par ce que je viens de te dire. Par contre, on a de bonnes raisons de penser, même en RG classique qu'à l'approche du temps "zéro", l'Univers n'est plus décrit par une solution FRW....et là....

[invité576543]

Exactement.

En remontant dans le temps, on rencontre une densité d'énergie de plus en plus grande, jusqu'à une densité non négligeable devant c⁷/G²h. Et "après", plus de théorie...

Ou encore, les théories actuelles décrivent un passé que l'on peut remonter jusqu'à un point où les théories ne s'appliquent plus.

Cordialement,

[mtheory]

Non, c'est exclu par ce que je viens de te dire. Par contre, on a de bonnes raisons de penser, même en RG classique qu'à l'approche du temps "zéro", l'Univers n'est plus décrit par une solution FRW....et là....

Il faut passer à des théories anisotropes homogènes et ensuite ni homogènes ni isotropes et finalement on approche de la singularité avec le régime de Bélinski, Khalatnikov, Lifschitz

http://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_mixmaster

[invité576543]

on approche de la singularité avec le régime de Bélinski, Kalathnikov, Lifschitz

Et on a dépassé la densité de Planck?

Cordialement,