L'espace-temps est-il propre à l'univers ou l'univers est-il dans l'espace-temps ?

[invited5914f68]

Bonjour à tous,

Je suis nouveau sur le forum et j'aimerais vous poser une petite question concernant la physique:

Est-il envisageable que l'univers dans lequel nous vivons soit placé dans l'espace-temps ? Et donc que l'espace-temps ne soit pas propre à notre univers ? Je m'explique: pour qu'une particule quelconque (ou un groupe de particules) se mette en mouvement, interagisse avec d'autres, grandisse ou existe même, celle-ci (ou celui-ci) doit forcément se trouver dans ce qu'on appelle l'espace-temps. Or, l'univers tel que nous le connaissons peut être considéré comme un groupe de particules. Et, on sait aussi par observations qu'il grandit, s'étend et est donc en mouvement. Comment pourrait-il grandir et se mouvoir de la sorte si il n'est pas lui-même dans l'espace-temps ? Si il n'y est pas, ne devrait-il pas alors rester figé ?

Merci d'avance.
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[Deedee81]

Salut,

Bienvenue sur Futura.

L'espace-temps ce n'est rien d'autre (ni plus ni moins) que l'ensemble des relations existant entre les objets et événements. C'est vraiment la définition que l'on trouve par exemple dans Gravitation de Misner, Thorn et Wheeler : "l'espace-temps est défini par ce qui s'y passe".

Et bien entendu ces objets et événements constituent l'univers.

Donc, il y a identité entre espace-temps et univers (du moins sa composante relationnelle).

Et pas besoin d'être dans quelque chose pour grandir. Il suffit que la distance entre objets augmente, c'est tout.

[invited5914f68]

Merci beaucoup pour ta réponse Deedee81

Si l'univers provient d'un seul et même noyau qui aurait grandi par la suite pour donner ce qu'on connait aujourd'hui. Il a alors fallu que ce noyau soit à un moment donné "parcouru par le temps" (je ne sais pas trop comment l'exprimer plus clairement) pour pouvoir se transformer, non ? D'où la nécessité qu'il soit dans l'espace-temps.

Si il existe plusieurs univers, ne devraient-ils pas tous être dans le même espace-temps ? Cela correspondrait avec les définitions que tu m'as donnné: il se passe bien quelque chose (naissance, vie et peut-être mort de ces univers) et il existe aussi une relation entre des objets (les univers) et des événements (ce qui leur arrive).

Cordialement.

[inviteccac9361]

Bonjour,

Si l'univers provient d'un seul et même noyau qui aurait grandi par la suite pour donner ce qu'on connait aujourd'hui. Il a alors fallu que ce noyau soit à un moment donné "parcouru par le temps" (je ne sais pas trop comment l'exprimer plus clairement) pour pouvoir se transformer, non ? D'où la nécessité qu'il soit dans l'espace-temps.

C'est un bon exemple de raisonnement "qui n'a pas de sens", à mon avis.

Comme le disait Deedee :

L'espace-temps ce n'est rien d'autre (ni plus ni moins) que l'ensemble des relations existant entre les objets et événements. C'est vraiment la définition que l'on trouve par exemple dans Gravitation de Misner, Thorn et Wheeler : "l'espace-temps est défini par ce qui s'y passe".

Et bien entendu ces objets et événements constituent l'univers.

Il n'y a pas d'un côté le temps et de l'autre l'espace et donc tout raisonnement qui se base sur les concepts de temps et d'espace séparés, est potentiellement faux.
Notre sens commun attribue de plus, des propriétés fantaisistes à des notions tel le temps et l'espace, ce qui fait que l'utilisation de ces propriétés dans un raisonnement (par exemple la nécéssité d'un "écoulement" du temps pour pouvoir "se transformer") le rend encore plus faux.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteccac9361]

Un article interressant qui explique bien la chose.

Instantons
In practice, calculating probabilities in quantum cosmology using the full path integral is formidably difficult and an approximation has to be used.

This is known as the semiclassical approximation because its validity lies somewhere between that of classical and quantum physics.
In the semiclassical approximation one argues that most of the four dimensional geometries occurring in the path integral will give very small contributions to the path integral and hence these can be neglected.

The path integral can be calculated by just considering a few geometries that give a particularly large contribution.
These are known as instantons.

Instantons don't exist for all choices of boundary three geometry; however those three geometries that do admit the existence of instantons are more probable than those that don't.
Therefore attention is usually restricted to three geometries close to these.

Remember that the path integral is a sum over geometries with four spatial dimensions.
Therefore an instanton has four spatial dimensions and a boundary that matches the three geometry whose probability we wish to compute.

Typical instantons resemble (four dimensional) surfaces of spheres with the three geometry slicing the sphere in half.
They can be used to calculate the quantum process of Universe creation, which cannot be described using classical general relativity.

They only usually exist for small three geometries, corresponding to the creation of a small Universe.

Note that the concept of time does not arise in this process.
Universe creation is not something that takes place inside some bigger spacetime arena - the instanton describes the spontaneous appearance of a Universe from literally nothing.
Once the Universe exists, quantum cosmology can be approximated by general relativity so time appears.

There are many theorized instantons that explain how the Universe could come about.

http://www.ctc.cam.ac.uk/outreach/or...mology_two.php

[invite6754323456711]

Un article interressant qui explique bien la chose.

Laquelle de chose ? Le psyché humain qui a besoin de se donner du sens des idéalisations qu'il se construire ?

La signification d’un énoncé, c'est son usage syntaxique : « tout ce qui peut être dit peut être dit clairement, et sur ce dont on ne peut parler, il faut garder le silence.. »


Patrick

[inviteccac9361]

Laquelle de chose ? Le psyché humain qui a besoin de se donner du sens des idéalisations qu'il se construit ?

On peut dire ça comme ça.
Or sachant que c'est l'esprit humain qui emploi ces idéalisations en rapport avec son corps physique, ces idéalisations ont en général du sens et possèdent un intêret pratique.

[invited5914f68]

Donc, selon vous il est impossible que l'univers et l'espace-temps soient représentés de cette façon-ci (voir image) ?

En sachant que la couleur orange représente les différents univers, la couleur noir représente l'espace-temps et le gris ne représente rien ou le "vide". En sachant aussi que c'est une représentation très schématique

Sauf si je me trompe, ce type d'esquisse n'enfreindrait pas de lois physiques actuelles.

[inviteccac9361]

Donc, selon vous il est impossible que l'univers et l'espace-temps soient représentés de cette façon-ci (voir image) ?

C'est une question piège.
Il est toujours possible de fournir une représentation ou une autre d'une même phénomènologie.
Sous la forme d'une image, de symboles, d'un énoncé.
Cette structure informationelle est vide de sens avant d'en avoir fourni le "décodeur".
Une partie de celui-ci est fourni par la légende associée à l'image (ne jamais oublier le titre d'une image !)

En sachant que la couleur orange représente les différents univers, la couleur noir représente l'espace-temps et le gris ne représente rien ou le "vide".
En sachant aussi que c'est une représentation très schématique

On sait de plus que toute représentation est incomplète, ou mieux dit "image" un aspect de la nature.

Sauf si je me trompe, ce type d'esquisse n'enfreindrait pas de lois physiques actuelles.

La représentation proposée étant comme souligné, schématique, elle pourrait en effet n'enfreindre aucune loi physique.

Reste à en mesurer l'utilité face aux standards de la physique moderne, soit la deuxième partie du "décodeur".
Un détail par exemple; le vide en physique n'est pas "rien" dans le sens du néant.

[Deedee81]

Salut,

Les modèles actuels utilisent un univers homogène (à très grande échelle) car c'est ce qui est observé et c'est ce qui est..... le plus simple ! Ce n'est pas qu'une question de facilité, ce sont les seuls calculs analytiques que l'on sait résoudre (de grosses études sur des supercalculateurs sont en cours pour voir si les effets cumulés des hétérogénéités ne pourraient pas avoir des effets, par exemple du type "énergie noire").

Mais cela ne s'applique évidemment qu'à l'univers visible. Il est fort probable que cela reste vrai sur une certaine distance (sinon la coïncidence serait grosse). Mais bien au-delà ? Disons à un milliard de milliards d'années-lumière ? (à condition que l'univers soit assez grand, il pourrait avoir une topologie telle qu'après une certaine distance en allant tout droit on se retrouve.... à son point de départ, comme dans le jeu PacMan).

Personne ne peut le dire. On n'a pas d'observations et les modèles issus de la relativité générale autorisent une infinie variété de possibilités. Donc, oui, l'image ci-dessus est une possibilité.

Aura-t-on la réponse un jour ? Des réponses viendront-elles des théories de gravité quantique ou de cosmologie quantique ? Je ne sais pas. On verra (d'ici quelques années à quelques dizaines d'années, j'espère vivre encore assez pour avoir assez de bonnes surprises avec les découvertes )

[invited729f73b]

Bonjour,

je doute que des progrès viennent de ces sciences car elles sont paradoxales: la RG et les travaux de Stephen Hawking montrent depuis 1974 que certains trous-noirs, ont la propriété de subir une évaporation (Rayonnement de Hawking) c'est à dire qu'ils perdent de l'énergie et disparaissent au cours du temps mais avec toute l'information qu'il contenait; or un des piliers de la physique quantique, c'est que l'information ne se perd pas et se conserve; le paradoxe est donc consommé entre ces deux branches de la physique et de l'astrophysique; elles ne sont plus seulement incompatibles, elles sont paradoxales l'une à l'autre, ce qui est beaucoup plus grave.

[Deedee81]

Salut,

On a fait quelque progrès depuis (notamment en gravité quantique à boucles, ce paradoxe de l'information n'existe pas. En théorie des cordes non plus).

[invited729f73b]

Bonjour Deedee81,

si vous pouviez avoir raison, ce serait en effet intéressant; j'avais trouvé à ce propos cet article journalistique qui affirme le contraire; je vous le transmet et si vous pouvez m'en dire plus, je vous en saurait gré, au sujet de ces progrès dans ce domaine.

http://leplus.nouvelobs.com/contribu...-a-raison.html

[Deedee81]

C'est bizarre, l'article est vide.

Maintenant, bon, un journaliste n'est probablement pas la meilleure référence dans ce domaine.

En théorie quantique des champs en espace-temps courbe, le problème ne peut pas être résolu de manière immédiate car d'une part il n'y a pas d'encodage des micro-états du trou noir relié à la thermodynamique (la relativité générale y reste classique), en outre, le rayonnement de Hawking près de l'horizon est singulier (états d'énergies arbitrairement grands, on est dans le domaine transplancien).

En gravité quantique à boucles, le rayonnement de Hawking n'est pas strictement celui d'un corps noir. Il contient de minuscules irrégularités qui portent l'information sur le contenu du trou noir. Par conséquent, l'information n'est pas perdue et la théorie reste unitaire.

C'est expliqué par Rovelli dans la Living Review.

Je connais moins la théorie des cordes.

[invited729f73b]

Oui, en effet, j'ai retrouvé un article de FS, qui propose la meme solution et l'hypothèse de l'existence du dilaton pour l'expliquer:

http://www.futura-sciences.com/fr/ne...-sortir_15551/

Je retiens quand meme que ce résultat n'est valable que pour le modèle toy et que seul un certain optimisme faut penser que cette solution serait générique pour une extrapolation à 4 dimensions.

Je voudrais alors vous demander si la formation d'un trou noir est homogène à un big crunch ou s'il ne s'agit que d'une implosion comme l'expansion du vide ou big bang n'est pas une explosion à partir d'un centre ?

Pensez-vous qu'on doivent s'attendre à des surprises théoriques à 4 dimensions et que le débat soit relancé au sujet de l'incompatibilité de la RG et de physique quantique, ce qui, malgré tout serait le plus prévisible comme les travaux théoriques nous l'ont toujours montré jusqu'ici à 4 dimensions, ce qui laisserait intact le paradoxe ?

[invited729f73b]

Ceci est d'autant plus valide que nous savons désormais que la granularité de l'espace-temps nécessaire à la validité de ces explications en 2008, est de moins en moins vérifiée depuis les dernières expériences sue l'espace-temps non-moussant:

http://forums.futura-sciences.com/ac...-moussant.html

[Deedee81]

Je retiens quand meme que ce résultat n'est valable que pour le modèle toy et que seul un certain optimisme faut penser que cette solution serait générique pour une extrapolation à 4 dimensions.

Toutes ces théories et modèles doivent en effet encore être vérifié expérimentalement..... on s'y évertue (pour ce qui est actuellement abordable).

Je voudrais alors vous demander si la formation d'un trou noir est homogène à un big crunch

Non, pas du tout. C'est totalement différent.

ou s'il ne s'agit que d'une implosion

C'est une implosion (ou plutôt un effondrement)

comme l'expansion du vide ou big bang n'est pas une explosion à partir d'un centre ?

Non, le big bang n'est ni une explosion, ni une implosion. Le big crunch non plus.

Pensez-vous qu'on doivent s'attendre à des surprises théoriques à 4 dimensions

On est déjà à quatre dimensions.

Mais, des surprises, bien sûr qu'on en aura. On en a toujours dès qu'on avance. Et le débat sur le mariage gravité - MQ n'a pas a être relancé : il est toujours en cours (essentiellement pour des raisons expérimentales. Maintenant, on a des formulations qui sont compatibles mais comme on ne sait pas encore les vérifier......)

.... de moins en moins vérifiée depuis les dernières expériences sue l'espace-temps non-moussant:

En effet.

On a encore besoin de vérifications plus précises. Mais c'est déjà des résultats troublants (d'ailleurs plutôt en faveur d'une approche comme la théorie des cordes).

[inviteeb096d8f]

Bonjour à tous,

Je voudrais revenir au coeur même du sujet afin de le commenter.
L'espace-temps, n'est relatif qu'à l'Homme. En effet, les animaux ont une vision du temps différente de la notre (cf les mouches). On ne peut pas conclure cependant sur un espace-temps différents.

Néanmoins, des études ont montré que si un homme allait au niveau d'un trou noir, il verrait le "temps" défiler à vitesse grand V (quelques minutes dans le trou noir correspondraient à des dizaines d'années sur Terre). En revanche, si nous pouvions observer ce même homme depuis la Terre, nous le verrions d'une façon statique si je puis dire.
J'espère ne pas être trop hors-sujet :/

Cordialement.

[Deedee81]

Salut,

Petite précision :

quelques minutes dans le trou noir

Au bord du trou noir (près de l'horizon). Pas dans le trou noir (sinon il y a coupure causale totale).

Et on ne peut pas dire qu'il verrait le temps défiler rapidement (s'il mesure ses battements de coeur par rapport à sa montre, il ne verra rien de particulier) mais il verrait le monde extérieur défiler très vite (s'il n'a pas les yeux brulés , le rayonnement lui parvenant étant fortement décalé vers les rayons ultraviolets ou X ou plus encore, et l'intensité surmultipliée. Je parle ici d'un voyageur stationnaire au bord du trou noir).

Tu n'es pas vraiment H.S. dans la mesure où le sujet en soit est assez flou.... ce qui est fréquent dans le forum des débats !

[inviteeb096d8f]

Bonjour,

Oui, comme j'ai oublié de le préciser, je voyais ce Goldorak au bord du trou noir.
Quand je parle de la vue du temps défiler rapidement, je parle de sa vision qu'il aurait de la Terre s'il avait des yeux si puissants qu'il puisse apercevoir une ville comme Paris, par exemple vu du ciel.