La flèche du temps

[invite3f9af307]

Bonsoir j'ai cru comprendre qu' au niveau microscopique toutes les lois de la physique etaient réversibles. Il n’y a pas de flèches du temps dans les interactions élémentaires?

Merci
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[inviteca4b3353]

Bonsoir j'ai cru comprendre qu' au niveau microscopique toutes les lois de la physique etaient réversibles.

C'est presque vrai. En physique des particules on a dans notre trousse à outil une transformation qui consiste à inverser l'ordre des événements (dans un référentiel donné). En gros pour une série de réactions, appliquer cette transformation revient simplement à regarder le film en marche arrière. On l'appelle T, renversement du temps. Dans le modèle standard de la physique des particules (qui régit les interactions à l'échelle microscopique, aussi bas que 10^-17 m !) on remarque qu'on observera (pratiquement) la meme chose quelque soit la direction dans laquelle on oriente le temps. On dit que la physique des particules est invariante sous la transformation T. Le pratiquement entre parenthèse signifie que si on regarde tres tres finement, ce n'est pas exactement le cas. A cause d'une tres tres faible (mais non nulle) violation de la symétrie CP, la symétrie T est légèrement brisée également (voir le film en marche arrière en partant de la fin ne nous ramène pas exactement dans la meme situation initiale), ce qui induit une flèche du temps meme au niveau microscopique. Mais c'est tres tres faible, et celle ne saurait etre la flèche (l'irréversibilité de la thermodynamique) qu'on observe macroscopiquement. Le fait que la tasse de café cassée ne se reforme toute seule dans la nature n'est pas du au fait que CP est violée, c'est simplement une irréversibilité qui émerge à notre échelle du à des effets statistiques.

[invitee0d7efe4]

J'ai vu au détour d'un article de Science et Avenir que la violation de la symétrie CP pouvait expliquer la disparition des antiparticules dans l'univers primordial, mais je me doute bien que l'explication doit être plus complexe que ça, et en plus comme la lecture de cet article date un peu ... Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer avec des mots cette dissymétrie ?? Parce que les équations et les dessins c'est joli ...

[Deedee81]

J'ai vu au détour d'un article de Science et Avenir que la violation de la symétrie CP pouvait expliquer la disparition des antiparticules dans l'univers primordial, mais je me doute bien que l'explication doit être plus complexe que ça, et en plus comme la lecture de cet article date un peu ... Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer avec des mots cette dissymétrie ?? Parce que les équations et les dessins c'est joli ...

Bonjour,

Il y a un bon fil récent là-dessus :
http://forums.futura-sciences.com/thread199881.html

Pour Hal, si ça l'intéresse il y a :
http://www.time-direction.de/

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteca4b3353]

'ai vu au détour d'un article de Science et Avenir que la violation de la symétrie CP pouvait expliquer la disparition des antiparticules dans l'univers primordial, mais je me doute bien que l'explication doit être plus complexe que ça,

Oui c'est beaucoup plus compliqué que cela. Disons pour faire simple que la violation de CP est un ingrédient nécessaire aux divers mécanismes qui auraient pu générer une asymétrie matière/anti-matière.

[invite6b1a864b]

Oui c'est beaucoup plus compliqué que cela. Disons pour faire simple que la violation de CP est un ingrédient nécessaire aux divers mécanismes qui auraient pu générer une asymétrie matière/anti-matière.

J'ai une question concernant l'antimatière..
Peut on imaginer le scénario suivant :
- l'antimatière va à rebourd dans le temps
- l'asymétrie dans l'univers vient du fait que l'antimatière forme un univers symétrique, avant le big bang (puisqu'elle va à rebourd dans le temps, son organisation va dans l'autre sens... ) ?
- l'antimatière aurait une masse négative : chaque univers explique(rait) l'expansion de l'autre.. par un effet scalaire intemporelle constant.. ?
(non pas en terme d'énergie mais en terme de gravitation, d'ou l'inversion temporelle de l'organisation)

[invite3f9af307]

Merci pour vos réponses, j'ai une dernière question, pourquoi a t'on postuler que le résultat d'une mesure quantique est fondamentalement indéterministe ?

merci

[inviteca4b3353]

pourquoi a t'on postuler que le résultat d'une mesure quantique est fondamentalement indéterministe ?

(indéterminé et non inderterministe.) Tout simplement parce que cette hypothèse permet de rendre compte des observations et des expériences qu'on a du monde qui nous entoure.

[chaverondier]

Pourquoi a t'on postulé que le résultat d'une mesure quantique est fondamentalement indéterministe ?

Parce qu'on ne dispose pas, à ce jour, de théorie logiquement cohérente (et faisant l'unanimité au sein de la communauté scientifique) permettant de faire émerger l'indéterminisme de la mesure quantique à partir d'une description de la physique parfaitement déterministe. C'est un peu comme si on disait de la dynamique d'évolution de l'univers qu'elle était fondamentalement irréversible (alors que les lois de la physique sont presque fondamentalement réversibles).

Une hypothèse peut-être envisageable mais qui, me semble-t-il, ne fait pas du tout l'unanimité (et que, pour ma part, je ne parviens toujours pas à digérer) serait qu'on ait besoin de faire rentrer en jeu l'observateur. C'est très génant car, jusqu'à présent du moins, on s'est toujours efforcé (et on a pensé réalisable) de faire reposer la description de l'observateur (voir même de sa conscience) sur la physique plutôt que de faire reposer la description de la physique sur l'observateur.

Ce programme d'objectivisation de la physique avait très bien marché et a produit des résultats éblouissants (résultats qui ont contribué au développement de notre technologie et de tout le confort de vie que nous procure ses productions ) avant que les premières failles apportées par la symétrie de point de vue entre observateurs en mouvement inertiels (symétrie découlant du principe de relativité du mouvement) puis agrandies de façon effrayante par les mystères de la mesure quantique ne viennent mettre un doute sur la possibilité d'atteindre cet idéal :

[invitee0d7efe4]

Oui c'est beaucoup plus compliqué que cela. Disons pour faire simple que la violation de CP est un ingrédient nécessaire aux divers mécanismes qui auraient pu générer une asymétrie matière/anti-matière.

Oui, je me doutais bien que ça ne pouvait pas être d'une grande trivialité Mais n'empêche que c'est intéressant et que j'ai hâte d'avoir les moyens de mieux comprendre patience, patience

[invite3f9af307]

Une hypothèse peut-être envisageable mais qui, me semble-t-il, ne fait pas du tout l'unanimité (et que, pour ma part, je ne parviens toujours pas à digérer) serait qu'on ait besoin de faire rentrer en jeu l'observateur. C'est très génant car, jusqu'à présent du moins, on s'est toujours efforcé (et on a pensé réalisable) de faire reposer la description de l'observateur (voir même de sa conscience) sur la physique plutôt que de faire reposer la description de la physique sur l'observateur.

Quelle travaux ont été réalisé dans cette branche la?

Merci

[chaverondier]

Quels travaux ont été réalisés dans cette direction la ?

L'hypothèse du temps thermique de Carlo Rovelli ( Diamonds's Temperature: Unruh effect for bounded trajectories and thermal time hypothesis Authors: P. Martinetti, C. Rovelli http://arxiv.org/abs/gr-qc/0212074 ) me semble aller dans ce sens. Dans cette approche, C. Rovelli se place dans le cadre d'une théorie quantique des champs conformément invariante sur l'espace-temps de Minkowski (donc dans le cadre restrictif des champs sans masse puisque la masse brise l'invariance conforme).

C. Rovelli modélise l'écoulement du temps (associé à un observateur O) à la fois par un flot temporel sigma_t sur l'espace-temps de Minkowski (engendrant au passage un référentiel privilégié, non nécessairement inertiel d'ailleurs, cad un feuilletage 1D privilégié de type temps dans l'espace-temps de Minkowski) et par un groupe modulaire sigma_s à un paramètre s (un flot aussi donc, de paramètre s). Ce paramètre s s'avère proportionnel au paramètre t du flot temporel sur l'espace-temps de Minkowski. Ce groupe modulaire sigma_s agit sur l'algèbre A des observables locales associée à l'observateur O.

Les possibilités d'action et d'accès à l'information de cet observateur O sont modélisées par la C*-algèbre d'observables A sur le diamant de Lorentz associé à cet observateur (dite algèbre d'observables locales (1)). Le diamant de Lorentz de l'observateur est, quant à lui, la partie de l'espace-temps de Minkowski "bi-causalement" reliée à l'observateur, cad contenue dans l'intersection du cône de futur de la naissance de l'observateur avec le cône de passé de la mort de l'observateur.

Le groupe modulaire sigma_s (à un paramètre s) agissant sur l'algèbre des observables locales A émerge (via le théorème de Tomita Takesaki) d'un état Oméga dit cyclique et séparateur de l'espace de Hilbert H de la théorie quantique des champs considérée (2). Cet état Oméga correspond au vide quantique (de la théorie quantique des champs conformément invariante sur l'espace-temps de Minkowski envisagée).

Restreint à son action sur l'algèbre A des observables locales, cet état Oméga reflète alors les limitations d'accès à l'information d'un observateur et c'est grâce à ça (le fait que le complémentaire causal du diamant de Lorentz de l'observateur O soit une partie non vide de l'espace-temps de Minkowski) que l'état Oméga (le vide quantique) s'avère être un état KMS vis à vis du groupe modulaire sigma_s associé l'état Oméga (3), cad un état d'équilibre vis à vis de ce groupe modulaire considéré comme groupe de translation temporelle de l’algèbre des observables locales A (dans la représentation de Heisenberg des évolutions quantiques).

A noter que la fermeture topologique forte de l’opérateur linéaire S (sur l’espace de Hilbert H de la théorie des champs quantique envisagée), qui a toute image de l'état Oméga par une observable locale "a" associe l'image de Oméga par l'observable locale conjuguée "a*", (star-conjugaison qui, normalement, représente la même action mais à rebrousse-temps) s'avère ne pas être anti-unitaire. La décomposition polaire de l'opérateur S sur l'espace de Hilbert H de la théorie des champs considérée fait apparaître un opérateur hermitien positif Delta (appelé opérateur modulaire et tel que S = J Delta^(1/2) où J est anti-unitaire) directement relié au flot modulaire privilégié sigma_s du théorème de Tomita Takesaki, cad défini par :

sigma_s a ≡ Delta^is a Delta^−is (quel que soit a appartenant à l'algèbre A)

J'ai quand même assez nettement le sentiment que l'existence d'un opérateur hermitien Delta non égal à l'unité, traduit l'irréversibilité de l'écoulement du temps (et la fait reposer sur le manque d'information de l'observateur, c'est à dire le caractère non vide du complémentaire causal du diamant de Lorentz de l'observatreur O) puisqu'en essayant de remplacer l'observable "a" par l'observable conjuguée "a*" (traduisant, me semble-t-il, une tentative d'appliquer "a" à "rebrousse-temps") on n'a pas une action anti-unitaire, c'est à dire que l'on a pas un renversement parfait du temps. Bref, même si l'hypothèse du temps thermique est présentée par C. Rovelli dans un cadre restrictif, l'écoulement privilégié et orienté du temps ne me semble pas facilement pouvoir se passer des considérations thermodynamiques de limitation d'action et de limitation d'accès à l'information d'un observateur.

Par ailleurs, dans une discussion sur ce présent forum (dans le fil équation de Boltzmann), un intervenant avait trouvé une page web du site cast.inist du CNRS confirmant l'interprétation de l'hypothèse du chaos moléculaire à l'origine de l'irréversibilité de l'évolution d'un gaz parfait « isolé » (cf le théorème H de Boltzman) comme modélisant une fuite d'information loin de l'observateur. Malheureusement, cette page web n'est plus accessible à l'adresse qui figure sur ce fil.

(1) L'algèbre des observables locales A est (me semble-t-il) l'algèbre des formes linéaires (bornées je suppose) sur l'espace des champs (de la théorie des champs quantiques considérée) à support dans le diamant de Lorentz de l'observateur O.

(2) L'action de l'algèbre des observables locales A sur l’état Oméga est injective dans l’Hilbert H de la théorie quantique des champs considérée et l’espace vectoriel des axOméga (pour a parcourant A) est dense dans H je pense, un état sur une C*-algèbre étant une forme linéaire (positive si ça a systématiquement un sens) sur cette C*-algèbre.

(3) Dans ce qui précède, j'ai dit pas mal de choses au feeling (je n'ai pas eu le courage de lire les choses jusqu'au point où je pouvais être sûr d'avoir bien compris). Il est donc possible qu'il y ait quelques erreurs.

[invite3f9af307]

J'ai pas tout compris mais merci d'avoir pris le temps de me répondre.

[jojo17]

A cause d'une tres tres faible (mais non nulle) violation de la symétrie CP, la symétrie T est légèrement brisée également (voir le film en marche arrière en partant de la fin ne nous ramène pas exactement dans la meme situation initiale), ce qui induit une flèche du temps meme au niveau microscopique. Mais c'est tres tres faible, et celle ne saurait etre la flèche (l'irréversibilité de la thermodynamique) qu'on observe macroscopiquement. Le fait que la tasse de café cassée ne se reforme toute seule dans la nature n'est pas du au fait que CP est violée, c'est simplement une irréversibilité qui émerge à notre échelle du à des effets statistiques.

Bonjour,
L'irréversibilité, d'après mes recherches sur wiki, concerne tous les phénomènes physique, et la réversibilité et un cas limite mathématique ou une modélisation (cf : ce lien).
D'abord une première question, pourquoi continue-t-on à considérer les lois de la physique invariantes sous les transformations CPT, si fondamentalement les phénomènes sont irréversibles?
Ensuite, puisqu'il faut passer,dans le cadre de la mécanique classique, par la physique statistique pour expliquer l'irréversibilité des phénomènes

Les problèmes résident dans l'approche microscopique ou particulaire de la mécanique classique où les objets étudiés sont des points matériels, ou bien des ensembles de points dont on oublie facilement la structure interne (comme pour le mouvement d'une planète dans le cosmos). A cette échelle et pour ce type d'objets étudiés individuellement, la physique semble réellement réversible. C'est la transition aux ensembles nombreux d'objets qui fait apparaitre le plus souvent les phénomènes irréversibles : c'est ce qu'on appelle le passage à la limite thermodynamique.

L'exemple le plus simple concerne les gaz. Alors qu'il est possible de déterminer un grand nombre de propriétés des gaz en considérant chaque particule comme ponctuelle et en utilisant exclusivement la mécanique classique[2], toutes les transformations des gaz sont irréversibles, et la plupart d'entre elles inexplicables sans la thermodynamique.

Les explications théoriques qui permettent de comprendre l'irréversibilité d'une transformation appliquée à une multitude d'objets microscopiques en évolution individuelle réversible sont fournies par la physique statistique et la théorie du chaos.

n'est-ce pas, à travers cette physique statistique, faire une approximation des phénomènes au passage de l'études d'1 "objet" à une multitude, et donc l'émmergence de l'irréversibilité dans ce cas, plus le resultat d'une incertitude (grandissante avec le nombres "d'objets" étudiés)?
Enfin, dernière question, qu'est-ce qui empêche fondamentalement l'irréversibilité thermodynamique d'être du à l'irréversibilité à l'échelle microscopique?

Merci.

[invite6b1a864b]

A quoi correspond pour vous l'accumulation d'information dans un observateur ?
pour moi c'est l'essence même de la fléche du temps : quand la chaine de causalité du message rencontre la chaine interne de l'observateur (sa conscience, ou simplement son état), on assiste à une perturbation qui garantie le maintient de la somme total de l'information (c'est ma théorie des vortex ) et qui correspond en contrepartie à l'expansion depuis le Big Bang, car finalement c'est l'augmentation de l'information disponible dans l'univers visible qui est l'augmentation d'information.. C'est une idée assez simple mais difficile à traduir : pour chaque systéme le temps qui passe est un flux d'information, auquelle il s'adapte (le principe d'action réaction en somme), c'est l'existence d'une possibilité infinitésimal de "mémoire", de mélange en somme de l'information, qui produit une évolution qui différentie le passé du futur du systéme..
Qu'en pensez vous et quoi ça peut correspondre dans vos termes ?

[sunyata]

Bonsoir j'ai cru comprendre qu' au niveau microscopique toutes les lois de la physique etaient réversibles. Il n’y a pas de flèches du temps dans les interactions élémentaires?

Merci

Bonsoir,

Non toutes les lois connues de la physique ne sont pas réversibles.

L'équation de Fourier, décrivant la propagation de chaleur dans les milieux continus (1811) contraste avec les équations fondamentales de la mécanique, en ce qu'elle n'est pas réversible par rapport au temps.
(Elle change de forme si l'on change (t) en (- t); en d'autres termes, elle n'est construite que pour s'appliquer à des prédictions vers le futur, et ne donne pas de résultats corrects si on l'applique à rebours.
Les autres équations décrivant les phénomènes irréversibles (équation de Fick pour la diffusion de matière) ont une forme semblable à l'équation de Fourier, sans doute parce-qu'elles traduisent toutes en définitive, une dissipation d'énergie sous forme de chaleur.

Cordialement,

[sunyata]

L'irréversibilité de l'équation de Fourier par rapport au temps, ne signifie pas que les lois de la nature feraient en droit, une distinction entre le passé et le futur. Simplement on constate que les systèmes qui obéiraient à l'équation de Fourier après renversement du temps n'existent pas dans la nature. Chez ceux qu'on observe réellement, les transferts spontanés de chaleur ont toujours lieu des corps chauds vers les corps froids; plus généralement, on les voit toujours "vieillir" et jamais "rajeunir".

[mach3]

Hors sujet! On parle de réversibilité microscopique. Fourier et Fick sont des resultantes macroscopique et personne n'a jamais dit qu'on avait réversibilité à l'echelle macro et c'est le coeur du problème : comment des lois microscopiques reversibles peuvent mener à des lois macroscopique irréversibles.

m@ch3