Toile d'espace temps représentation et valeurs absolues

[tonius]

Bonjour,

J'essaie de me représenter l'espace temps et j'aimerai comprendre si il existe des valeurs absolues de résistances de la toile d'espace temps?

Je m'explique, la terre grandit chaque jour comme toutes les étoiles mais cet effet s'annule par le fait que l'espace temps se contracte sur lui même avec la masse de la planète. Cela permet donc un équilibre.

Mais dans le cas d'une étoile qui devient géante rouge la pression du noyau est telle que les parois extérieurs sont poussées à grande vitesse vers l'exterieur.
Ce qui veut donc dire que l'espace temps à un point de tension qui une fois dépassé (ici la force de poussé de l'etoile vers l'exterieur) permet la déformation de celui ci ?

Ensuite quand la géante rouge laisse échapper des nebuleuses et devient une naine blanche. On a toujours une masse phénoménale au centre du noyau restant mais pourtant l'espace temps se referme/contracte autour de ce petit noyau ?

Il n'est pas évident de se représenter visuellement cette toile d'espace temps et son fonctionnement.
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[f6bes]

Bjr à toi,
Heu , tu penses vraiment que la terre grandit...chaque jour ? ( tout comme une étoile )
La terre n'est pas une étoile !
Qu'est ce que tu nommes " résistancede la toile espace temps "?
Bonne journée

[tonius]

Bjr à toi,
Heu , tu penses vraiment que la terre grandit...chaque jour ? ( tout comme une étoile )
La terre n'est pas une étoile !
Qu'est ce que tu nommes " résistancede la toile espace temps "?
Bonne journée

La terre grandit bien chaque jour non ? la gravité est une illusion les pressions au sein de notre planète pousse celle-ci à augmenter de taille mais cela est annulé par la contraction de l'espace-temps qui se contracte du fait de la masse importante de la terre.

En fait ce que je nomme résistance de la toile d'espace-temps n'a pas de sens apparement car si cela se trouve la masse de l'étoile en devenant géante rouge diminue ! c'est pour ça qu'elle peut grossir car l'espace temps est moins contracté donc résiste moins à son expansion. Je viens de voir sur wikipedia "Une étoile géante rouge ou géante rouge est une étoile lumineuse de masse faible ou intermédiaire".

Masse et espace temps sont donc toujours liés ?

Pour cela qu'une etoile a neutrons très massive courbe énormement l'espace temps et peu former un trou noir

[Amanuensis]

C'est la matière qui a une "résistance" à l'effondrement. L'espace-temps ne fait que suivre le mouvement de la matière. L'équilibre est une illusion, traduisant juste la staticité de certains états de la matière.

Quand la matière ne peut plus résister, l'effondrement se poursuit inéluctablement vers ce que l'on mathématise comme un trou noir : cela illustre bien que l'espace-temps n'offre aucune "résistance" en lui-même, on suppose en général qu'il peut se dégénérer sous l'effet d'une masse volumique suffisamment importante.

[Il existe des théories différentes, invoquant des propriétés additionnelles de l'espace-temps, n'apparaissant pas dans l'équation de champs d'Einstein, et certaines présentent quelque chose qu'on pourrait comparer à une résistance. Mais 1) c'est spéculatif, 2) cela ne se manifesterait qu'à des masses volumiques très très au-delà de ce qui est observable ou expérimental.]

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

J'ai bien compris l'idée de fond, mais elle est tellement mal exprimée que peu de gens sauront à quoi cela correspond et considérons cela comme du nawak.

La façon dont l'idée est exprimée trahit une profonde mécompréhension (qui est normale pour un sujet si complexe).

Deux fils à (re)lire sur le sujet en attendant que j'ai vraiment du temps à consacrer (peut-être pas avant le mois prochain hélas...), et qui aiguilleront les participants qui aurait le temps, les compétences et l'envie d'eclaircir le sujet :

https://forums.futura-sciences.com/p...vite-19-a.html

https://forums.futura-sciences.com/p...deinstein.html

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement avec mach3 et Amanuensis !!!! Un tri-croisement

L'espace-temps n'est pas une toile de fond, ce n'est pas une scène de théatre sur laquelle les objets seraient posés. Mais attention, on la représente souvent comme ça dans la vulgarisation. Il n'y a donc pas de sens à parler de "tension" de cette toile.

Techniquement cela s'appelle l'invariance par difféomorphisme.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Diff%C3%A9omorphisme
https://forums.futura-sciences.com/p...morphisme.html

On parle aussi d'indépendance à l'arrière-plan :
https://fr.qaz.wiki/wiki/Background_independence

Et plus simplement (je trouve) : l'espace-temps c'est juste les relations géométrique (au sens large, temps inclus) entre événements, objets.

Il existe une formulation où l'on peut attribuer à l'espace-temps un tenseur de même unité que la tension élastique mais je ne sais ni l'utilité ni l'interprétation physique.
(et je ne sais même plus où j'ai vu ça)

Je m'explique, la terre grandit chaque jour comme toutes les étoiles

Heu, non, la terre ne grandit pas, pas plus que les étoiles dans la séquence principale (au contraire, le soleil rétrécit légèrement, mais il gonflera lors du stade géante rouge avec la combustion de l'hélium, il quittera la séquence principale).
Attention aussi au point 6 de la charte que tu connais bien maintenant.

Il n'est pas évident de se représenter visuellement cette toile d'espace temps et son fonctionnement.

Ah ça oui, quatre dimensions, courbe et avec une signature pseudo-euclidienne, c'est assez cauchemardesque. Ce ne peut être visualisé correctement que :
- mentalement dans des cas extrêmement simples, presque triviaux
- avec les équations (quand on arrive à penser en langage math), difficile même pour un spécialiste !!!!
- avec des diagrammes comme ceux de Penrose-Carter assez bien foutu. Et très pratiques (même s'ils ont aussi leurs limites car sur une feuille : donc à 2D et non 4D !!!!)

Masse et espace temps sont donc toujours liés ?

Oui mais pas de manière simple. Ce qui est lié (équation d'Einstein) c'est :
- le tenseur énergie-impulsion (qui n'est pas que la masse mais aussi l'énergie, la pression et même les contraintes, on l'appelle parfois tenseur de contraintes)
- le tenseur de courbure d'Einstein, une version un peu modifiée du tenseur de courbure de Ricci qui ne contient que 10 composantes indépendantes
(le tenseur de courbure de Riemann-Christoffel a 20 composantes, la solution s'obtient avec les 10 composantes ci-dessus et les "conditions aux limites"

Donc lien assez difficile à conceptualiser (d'ailleurs il existe d'assez bonne vulgarisation de l'équation des géodésiques mais je n'en ai jamais vu de bonnes et complètes de l'équation d'Einstein). Et pourtant l'équation en soi est courte, avec un choix approprié d'unités et en notations géométriques : G=T..... difficile de faire plus simple !!!!

[Amanuensis]

La terre grandit bien chaque jour non ? la gravité est une illusion les pressions au sein de notre planète pousse celle-ci à augmenter de taille mais cela est annulé par la contraction de l'espace-temps qui se contracte du fait de la masse importante de la terre.

C'est une manière acceptable de voir les choses. L'expansion est une modification de la métrique (pas de l'espace-temps pris comme un "matériau"), de la manière de mesurer les durées et les longueurs. Comme il y a covariance par difféomorphisme, on peut choisir du point de vue mathématique entre expansion métrique de l'espace-temps et rétrécissement métrique de la matière. Et l'invariance par difféomorphisme implique que les résultats observés (donc la physique) ne changent pas selon le point de vue adopté.

L'usage privilégie largement le premier, la notion de longueur propre (invariance de certaines longueurs, comme par exemple la distance interatomique de l'atome d'hydrogène), et son pendant, l'invariance de certaines durées propres (base de la définition universelle de la seconde !), étant très productives et conformes à l'intuition.

[f6bes]

La terre grandit bien chaque jour non ? la gravité est une illusion

Remoi,
C'est donc définitivement ..non . (autres réponses apportées)

Gravité , une illusion ??
Lorsque je suis tombé de 5m de haut ( échelle) et cassé la cheville....c'était pas une....illusion
du à la gravité !!
Question gravité , elle était bien là !! (et deux mois a etre coinçé !)
Bonne journée

[Deedee81]

C'est donc définitivement ..non . (autres réponses apportées)

J'avais donné une réponse physique (un gonflement mécanique, ça rappelle quelque chose ça n'ouvrons pas la boite de pandore).
Amanuensis a donné une réponse sur l'aspect mathématique.
Difficile de dire à quoi tonius pense exactement. Il en dira peut-être plus.

Gravité , une illusion ??
Lorsque je suis tombé de 5m de haut ( échelle) et cassé la cheville....c'était pas une....illusion
du à la gravité !!
Question gravité , elle était bien là !! (et deux mois a etre coinçé !)

Ah tiens, moi c'était un mètre dans le noir total sur des barres à béton (horizontales heureusement). A Tahiti. T-shirt en lambeau, ventre en sang et muscle froissé. Et j'ai failli faire une chute dans un puits en spéléo, j'ai rebondi sur le bord, un miracle malgré l'épaule très douloureuse. Je confirme que la gravité on la sent dans notre chair

[Amanuensis]

Gravité , une illusion ??
Lorsque je suis tombé de 5m de haut ( échelle) et cassé la cheville....c'était pas une....illusion
du à la gravité !!
Question gravité , elle était bien là !! (et deux mois a etre coinçé !)

Dans un habitat spatial cylindrique en rotation donnant une pesanteur de 1 g à la surface intérieure, le résultat aurait exactement le même.

Qu'est-ce qui "était bien là" ? Pas la gravitation !

Or il est courant de voir présentée l'accélération axifuge comme une "pseudo-force", "une illusion" de la même manière que ce qui a été indiqué par tonius pour la gravitation.


Alors, même résultat mais deux qualifications différentes ? En quoi l'expérience d'une chute d'une échelle peut-elle faire la différence ???

[mach3]

Autre façon de dire, complètementaire, ce n'est pas gravitation qui fait tomber de l'échelle, mais l'accélération propre du sol.

m@ch3

[tonius]

En effet je m'exprime mal, je comprends mieux à quel point il est important de bien choisir ses termes.
Je ne vois pas la gravité comme une illusion et encore moins l'espace temps comme une toile (excusez moi pour ces mauvais termes).

Je me penche sur chacune de vos réponses, certaines me sont plus difficile à aborder mais je vais prendre le temps.

Personne ne pourrait me conseiller quelque chose pour se représenter visuellement l'espace-temps en 4 dimensions même si cela est difficile.

Avant de passer par le calcul j'aime vraiment visualiser les choses. Je ne comprends pas ceux qui font des maths sans passer par cette phase de visualisation (je vais m'attirer les foudres à dire cela )

Si l'on est capable de calculer sans visualiser on doit être aussi capable de visualiser sans calculer.

[mach3]

Voir ici pour une tentative de représentation (probablement la meilleure que j'ai vue jusqu'à présent), avec en prime une ébauche de critique de cette tentative :

https://forums.futura-sciences.com/p...urbure-4d.html

m@ch3

[Amanuensis]

Personne ne pourrait me conseiller quelque chose pour se représenter visuellement l'espace-temps en 4 dimensions même si cela est difficile.

Comme nous vivons dedans, ce n'est pas bien difficile : c'est ce que nous "vivons" !!!!

Et ce n'est pas une tentative d'humour, ou d'ironie.

[tonius]

Voir ici pour une tentative de représentation (probablement la meilleure que j'ai vue jusqu'à présent), avec en prime une ébauche de critique de cette tentative :

https://forums.futura-sciences.com/p...urbure-4d.html

m@ch3

Merci pour le post très intéressant, c'est ce que je recherchais !

Comme nous vivons dedans, ce n'est pas bien difficile : c'est ce que nous "vivons" !!!!

Et ce n'est pas une tentative d'humour, ou d'ironie.

Je commence à comprendre le principe étant donné que nous vivons dedans il est très difficile d'essayer de voir la 4e dimension de temps. Puisque l'on vit dedans.

Le sujet est passionnant je vais essayer de voir si il n'existe pas des simulateurs avec des grilles et des géodésiques pour jouer un peu avec des paramètres , et voir au moins pour la dimension spatiale le fonctionnement de l'espace-temps

[Amanuensis]

Je commence à comprendre le principe étant donné que nous vivons dedans il est très difficile d'essayer de voir la 4e dimension de temps. Puisque l'on vit dedans.

Mon point était l'inverse : c'est facile à "voir" parce que nous vivons dedans.

La difficulté, c'est le terme "voir", d'où les guillemets. C'est très difficile à dessiner, et de même très difficile à imaginer (au sens originel de "mettre en images", c'est à dire en représentations analogiques).

La distinction est entre "voir" et "vivre", ce dernier au sens d'exister dans le monde, d'interagir avec ce monde, y inclus percevoir le monde, par tous nos sens.

Ce que nous vivons est une succession de perceptions essentiellement spatiales (la vue, le toucher, la proprioception, les accéléromètres de l'oreille interne), avec des rythmes présentant des régularités, notre temps propre, qui nous est révélé par notre mémoire des perceptions antérieures.

Eh bien, tout ça, c'est "voir" l'espace-temps. Et nous n'avons pas d'autre choix que le "voir".

Ce que nous présente la physique est des constructions symboliques (mathématiques) représentant non pas analogiquement mais symboliquement, les propriétés de l'espace-temps.

La difficulté, pas totalement insurmontable, est de relier l'espace-temps que nous "voyons" à cette représentation symbolique, sans a voir sous la main beaucoup de représentations analogiques comme intermédiaires pour notre intellect somme toute limité.

Le sujet est passionnant je vais essayer de voir si il n'existe pas des simulateurs avec des grilles et des géodésiques pour jouer un peu avec des paramètres , et voir au moins pour la dimension spatiale le fonctionnement de l'espace-temps

Caveat : cet aspect, qui est celui "représenté" par la vidéo citée, n'est qu'une toute petite partie du sujet, et n'est pas spécifique à la relativité générale, e, d'une certaine manière n'est pas la relativité générale. C'est une manière de représenter la gravitation et l'inertie, qui s'applique tout aussi bien à la gravitation et l'inertie de Newton. C'est une étape utile, mais seulement une étape sur un chemin bien plus long.

[tonius]

Mon point était l'inverse : c'est facile à "voir" parce que nous vivons dedans.

La difficulté, c'est le terme "voir", d'où les guillemets. C'est très difficile à dessiner, et de même très difficile à imaginer (au sens originel de "mettre en images", c'est à dire en représentations analogiques).

La distinction est entre "voir" et "vivre", ce dernier au sens d'exister dans le monde, d'interagir avec ce monde, y inclus percevoir le monde, par tous nos sens.

Ce que nous vivons est une succession de perceptions essentiellement spatiales (la vue, le toucher, la proprioception, les accéléromètres de l'oreille interne), avec des rythmes présentant des régularités, notre temps propre, qui nous est révélé par notre mémoire des perceptions antérieures.

Eh bien, tout ça, c'est "voir" l'espace-temps. Et nous n'avons pas d'autre choix que le "voir".

Ce que nous présente la physique est des constructions symboliques (mathématiques) représentant non pas analogiquement mais symboliquement, les propriétés de l'espace-temps.

La difficulté, pas totalement insurmontable, est de relier l'espace-temps que nous "voyons" à cette représentation symbolique, sans a voir sous la main beaucoup de représentations analogiques comme intermédiaires pour notre intellect somme toute limité.



Caveat : cet aspect, qui est celui "représenté" par la vidéo citée, n'est qu'une toute petite partie du sujet, et n'est pas spécifique à la relativité générale, e, d'une certaine manière n'est pas la relativité générale. C'est une manière de représenter la gravitation et l'inertie, qui s'applique tout aussi bien à la gravitation et l'inertie de Newton. C'est une étape utile, mais seulement une étape sur un chemin bien plus long.

Je me doute que ce n'est qu'une petit partie du sujet, mais ça donne déjà une première approche

Par contre je me pose la question qui est de savoir si les températures ont un effet sur l'espace-temps ?

Si l'on prend l'exemple de la cryogénisation d'un humain son corps ne vieillit plus ou très peu :

Cela veut donc dire que le froid à un rôle sur l'écoulement du temps ?
Ou alors le corps continue d'avancer vers le futur (donc dans la dimension de temps malgré son état d'immobilité apparent), mais par contre il reste figé dans l'espace en 3d ?

Je n'arrive pas à voir si le froid enfin des températures qui se rapprochent du zero absolu ont des effet sur l'espace, le temps ou les 2.

[Merlin95]

Le plus juste est peut-être de dire on en sait rien ça dépend de la théorie. La théorie qui a de bons résultats expérimentaux semble indiquer que la température ne "touche" pas à la structure de l'espace-temps (on me contredira peut-être) mais ralenti la "vitesse" cinétiques des interactions microscopique. La cryogénisation (qui ne fonctionne d'ailleurs pas sur l'humain en tout cas pour l'instant) vous donne seulement l'illusion d'un possible ralentissement du temps mais à priori rien de scientifique ne confirme cela.

[Deedee81]

Salut,

L'espace-temps est influencé par l'énergie (l'équation d'Einstein contient le tenseur énergie-impulsion).

Et la température est liée à l'énergie thermique (en gros E(thermique) = N.nkT, N nombre de molécules, n nombre de degrés de liberté de la molécule, k constante de Boltzman). Mais ce n'est pas la seule forme d'énergie ! C'est même rarement la forme d'énergie la plus importante (la plus importante étant mc²) sauf dans des cas extrêmes (peut-être lors des premiers instants de l'univers et je n'en suis même pas sûr, à vérifier).

En outre E = 0 n'implique pas absence de temps (ou temps figé), en fait dans le cas où le tenseur énergie impulsion est identiquement nul en tout point, une des solutions est l'espace-temps de Minkowski (il y a d'autres solutions possibles à l'équation) qui est celui de la relativité restreinte où le temps n'est pas nul.

[Mailou75]

Salut,

Comme il y a covariance par difféomorphisme, on peut choisir du point de vue mathématique entre expansion métrique de l'espace-temps et rétrécissement métrique de la matière.

Voilà qui est plaisant à lire ! Je me permets d’ouvrir une toute petite parenthèse : le résultat n’est pas totalement équivalent en termes de premier/arrière plan. Un CMB qui a une distance angulaire de 42millions d’Al («premier»plan) ou une distance angulaire de 46 milliards d’Al (arrière plan) c’est pas la même... le second cas, pour lesquels les positions comobiles restent fixes justifient mieux le terme «background». Fin de parenthèse...

[tonius]

Il serait sympa de procéder à l'experience si cela n'a pas été déjà fait.

De placer 3 horloges atomiques :
Une dans un milieu proche du zero absolu (la valeur la plus froide atteignable en laboratoire)
Une a température ambiante
Une à très haute température

Voir si des écarts se font et avoir la preuve ou non d'une dilatation du temps via la température.

Il faudrait faire attention que les horloges ne soient pas influencées par la pression du milieu ou par des forces extérieurs, pour pouvoir tester uniquement la température dans notre experience.

[Amanuensis]

Cette expérience n'amènerait aucune conclusion en termes de "dilatation du temps".

Faut commencer par comprendre ce que "le temps" signifie. Dans la philosophie du temps que contient la RG, le seul "temps" physique (autre qu'un simple choix arbitraire de paramétrage ou de coordonnées) est le temps propre.

Il y a des tas de manières de faire des horloges qui marquent, de façon plus ou moins approchée, ce qu'on pense être leur temps propre. Cette multitude de manières de faire permet le constat empirique qu'elles s'approchent toutes les unes des autres, si on les fait suivre des chemins le plus proche possible les uns des autres. Les différences sont alors attribuées à des effets parasites, que le métrologue cherchant à faire l'horloge la plus précise possible va chercher à identifier puis à supprimer ou sinon à limiter. Cette recherche de l'horloge parfaite n'est pas guidée par l'idée de "temps propre", mais par la cohérence avec toutes les autres manières de faire des horloges.

Il y a ainsi une supposition, une hypothèse forte (une croyance ?), qui est en gros qu'on ne pourra pas diviser les horloges en deux catégories, chacune avec cohérence interne, mais qu'on ne peut pas mettre en cohérence avec l'autre catégorie.

Voir des différences dues à la température ne réfutera pas cette hypothèse forte, elle amènera juste un facteur correctif en fonction de la température, et ce d'autant plus facilement que la température est mesurable.

Et c'est d'autant plus facile à présenter ainsi que c'est exactement ce qu'on fait, par exemple pour les horloges à balancier de haute précision, qui sont, évidemment, affectées par la température puisque les matériaux (le bras du balancier en particulier) se dilatent ou se contractent en fonction de la température.

[Deedee81]

Salut,

Notons que les horloges atomiques sont déjà refroidies à des températures proches du zéro absolu (enfin, leur coeur, pas toute l'horloge) et on s'intéresse maintenant même beaucoup aux condensats. Et il est impossible de les faire fonctionner à des températures trop grande car, à cause de l'agitation thermique et de l'effet Doppler : l'horloge devient imprécise.

[coussin]

La source de césium en tout cas est thermorégulée autour des 85 °C pour avoir de la vapeur...

[Deedee81]

La source de césium en tout cas est thermorégulée autour des 85 °C pour avoir de la vapeur...

Exact, je pensais aussi au fait qu'on doit avoir vapeur et ion. Je pensais.... mais trop tard

Donc vérifications et autres recherches de bon aloi