big bang et temps , relativité

[lorric]

Bonsoir a tous,
voici une réflexion qui doit être triviale mais je n'ai jamais lu quelque chose qui en parle :
On dit souvent que le big bang était un état de densité et d’énergie infini (ou presque) et beaucoup de physiciens nous disent ce qui s'est passé 1 nano seconde, une micro seconde et jusqu a les 3 premières minutes qui on suivi le big bang .
mais l'echelle de temps est elle la mème que maintenant ? on sait que le gravité agit sur le temps propre et pour moi avec une densité infini le temps devrait s’arrêter et donc parler de ce qui s'est passé 1micro seconde après le big bang ne correspond pas à 1us du temps propre au big bang ; cela resoud aussi le phénomène d'uniformité qui est expliqué autrement par l'inflation.
Qu'en pensez vous ?
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[mach3]

Il faut bien comprendre le cadre dans lequel le modèle du big bang est formulé.

On considère un univers homogène (identique partout) et isotrope (pas de direction privilégiée), avec un certain contenu en matière, rayonnement, et quelques autres choses. On résout les équations de la relativité générale pour cet univers, cela donne la solution de "Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker" (FLRW), qui décrit un univers qui est soit en expansion, soit en contraction (et qui peut être en expansion éternelle, ralentissant indéfiniment ou au contraire accélérant, ou encore en expansion puis en contraction : cela dépend du contenu en matière, rayonnement, etc). Dans cette solution, il y a un paramètre t, qui donne l'age des particules dites "comobiles", c'est à dire des particules qui voient l'univers comme homogène et isotrope (les autres particules, en mouvement par rapport aux comobiles, seront moins âgées que t). t est appelé le temps cosmologique, et quand on parle de date ou de durée dans le modèle du big-bang, c'est avec ce temps là qu'on travaille.

Il faut bien retenir que ce temps est hypothétique : l'univers n'est pas réellement homogène et isotrope (ce n'est qu'une approximation à grande échelle), mais la gravitation et la vitesse relative ayant pour effet de désynchroniser les horloges, il faut bien construire une échelle de temps de référence pour se repérer.

m@ch3

[sunyata]

Bonjour,

Dans le cadre de la relativité, il n'y a plus de temps absolu. Donc toute échelle de temps est arbitraire. L'important est que cette échelle permette de situer la succession des évènements les uns par rapport aux autres...Sur une ligne d'univers donnée l'ordre de succession des évènement est identique pour tout observateur...

Cordialement

[lorric]

Merci pour vos reponses mais ça ne m aide pas l'energie initiale du big bang avait elle une influence sur le temps ou pas ?. bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Merci pour vos reponses mais ça ne m aide pas

Pourtant la réponse de mach3 est plutôt complète. S'il y a des choses que tu ne comprends pas dans une explication, il ne faut pas hésiter à le dire. Ca permet de mieux progresser que de simplement répéter la question.

l'energie initiale du big bang avait elle une influence sur le temps ou pas ?. bonne journée

Sur le temps de quoi ? L'univers étant globalement homogène (surtout au début) tous les objets de l'époque (des particules) avaient un temps propre identiques et ce quel que soit la densité d'énergie.

Par contre au cours de l'expansion, il faut que la lumière sorte du "puits de potentiel" correspondant (passer d'un état dense à un état moins dense). Cela donne le redshift cosmologique (le décalage vers le rouge) qui correspond aussi à une dilatation du temps (par rapport à nous). Mais pour le tout début c'est inobservable car l'univers était opaque pendant les trois cent premier milliers d'années (il est devenue transparent quand il est devenu suffisamment froid pour que les électrons se lient aux noyaux, c'est l'époque de l'émission du rayonnement fossile, brûlant comme la surface du Soleil mais qui actuellement a une température de quelques Kelvin seulement).µ

[papy-alain]

Cette notion de temps cosmologique peut être comprise de manière simple, avec un exemple facile :
Si tu habites une planète où la gravité est différente de la mienne, on ne pourra pas coordonner nos horloges, mais on pourra tout de même se mettre d'accords en disant que l'Univers existe depuis un temps égal à celui qu'aurait mis la Terre pour faire 13,8 milliards de fois le tour du Soleil. Et là, plus de confusion possible : cela correspond au temps cosmologique.

[Deedee81]

Cette notion de temps cosmologique peut être comprise de manière simple, avec un exemple facile :
Si tu habites une planète où la gravité est différente de la mienne, on ne pourra pas coordonner nos horloges, mais on pourra tout de même se mettre d'accords en disant que l'Univers existe depuis un temps égal à celui qu'aurait mis la Terre pour faire 13,8 milliards de fois le tour du Soleil. Et là, plus de confusion possible : cela correspond au temps cosmologique.

Super bon exemple

[Mailou75]

Merci pour vos reponses mais ça ne m aide pas l'energie initiale du big bang avait elle une influence sur le temps ou pas ?. bonne journée

Il y a plusieurs façons de voir les choses, en page 3 ici tu as trois graphs :

1) temps actuel supposé constant + expansion de l’espace (ce graph correspond au discours consensuel)
2) temps actuel + diminution de la matière (l’espace est constant)
3) temps dilaté à chaque époque (ce dont tu parles ) + diminution de la matière

Le choix de 1) est «arrangeant» mais seule la relation mathématique compte : toutes les versions sont justes.

[Deedee81]

Il y a plusieurs façons de voir les choses, en page 3 ici tu as trois graphs :

Il doit manquer un lien là, non ?

[Mailou75]

Il doit manquer un lien là, non ?

Ouep sry : https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808.pdf

[Deedee81]

Ah oui, bon document.

Merci,

Lorric, attention, c'est en anglais.

[Lansberg]

Bonjour,

Il y a plusieurs façons de voir les choses, en page 3 ici tu as trois graphs :

1) temps actuel supposé constant + expansion de l’espace (ce graph correspond au discours consensuel)

Les trois graphes décrivent la même chose c'est à dire le modèle LCDM. Dans le premier graphe on a la distance propre (= distance angulaire pour un univers plat) pour différents redshifts (1 ; 3 ; 10 ; 1000) en fonction du temps cosmologique (ou du facteur d'échelle).

2) temps actuel + diminution de la matière (l’espace est constant)

"Diminution de la matière" ??
Distance comobile en fonction du temps cosmologique (ou du facteur d'échelle).

3) temps dilaté à chaque époque (ce dont tu parles ) + diminution de la matière

Distance comobile en fonction du temps conforme. On ramène un temps cosmologique infini en un temps conforme fini. C'est comme si on avait un univers statique et pour une distance comobile donnée correspond une valeur de temps conforme identique. Par exemple, la lumière (si on pouvait la voir) en provenance de l'horizon des particules met 46 milliards d'années de temps conforme pour franchir une distance de 46 milliards d'années lumière.

Mais je ne pense pas que ce soit en rapport avec la question posée par Lorric. J'ai l'impression qu'il voudrait savoir si une seconde de temps mesurée aujourd'hui correspond à une seconde de temps mesurée aux premiers instants de l'univers.

[zebular]

Peut on poser la question ainsi?

Si une horloge à fontaine de césium avait été mise en oeuvre dans les conditions primitives,donnerait elle pour un observateur exterieur(dans l'univers d'aujourdui) la même durée?

[papy-alain]

Pour l'observateur local, le temps est invariant.
Où est l'observateur extérieur dans l'Univers primitif ? Hors de l'Univers ?

[Mailou75]

Salut,

"Diminution de la matière" ??
Distance comobile en fonction du temps cosmologique (ou du facteur d'échelle).

Si la distance comobile est invariante alors la matière doit réduire, sinon comment justifier que des objets s’écartent dans le temps ? Ton affirmation «les trois graphes décrivent la même chose» en deviendrait fausse. Voir ici https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post6230024 pour le graph 2) (je ne souhaitait pas faire d’auto promote mais les graphs du lien sont «incomplets»)

Mais je ne pense pas que ce soit en rapport avec la question posée par Lorric. J'ai l'impression qu'il voudrait savoir si une seconde de temps mesurée aujourd'hui correspond à une seconde de temps mesurée aux premiers instants de l'univers.

Comme on fait de la RG, aucun repère n’a plus de sens qu’un autre. Ici un equivalent du graph 3) https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post6225701. Sur la gauche, on voit un axe de «temps propre/cosmologique» dilaté dans le passé.

Mais suivant le nouveau découpage du forum, je dirais que cette discussion n’a rien a faire ici...

[zebular]

Pour l'observateur local, le temps est invariant.
Où est l'observateur extérieur dans l'Univers primitif ? Hors de l'Univers ?

...oui,hors de l'univers mais j'avais peur de le dire si Mailou passait par là!

[Lansberg]

Si la distance comobile est invariante

Tu n'as toujours pas bien compris cette histoire d'où :

alors la matière doit réduire, sinon comment justifier que des objets s’écartent dans le temps ?

Mais en effet :

suivant le nouveau découpage du forum, je dirais que cette discussion n’a rien a faire ici...

A propos de l'excellente publication que tu cites (celle de Lineweaver - Davis avec les trois graphes du modèle LCDM), j'en ai fait une traduction que je joints. J'ai parfois ajouté des commentaires surlignés en jaune. il y a aussi de rares passages pour lesquels la traduction n'est pas forcément très évidente.

[Mailou75]

Tu n'as toujours pas bien compris cette histoire

L'argument est léger... Je ne relance pas car c’est «hors decoupage».

[papy-alain]

...oui,hors de l'univers mais j'avais peur de le dire si Mailou passait par là!

Le problème est que "hors Univers", ça n'existe pas. Du coup, une seconde reste une seconde pour tout le monde.

[JPL]

Si on ne veut pas ajouter de la confusion dans l’esprit de celui qui a posé la question initiale il serait bon d’arrêter ici parce que cela ne devient plus du tout pédagogique.

On a beaucoup de mal à veiller à ce que les intervenants restent dans les clous (même si les passages cloutés ont été remplacés depuis longtemps par une autre signalétique ).

[Mailou75]

Si on ne veut pas ajouter de la confusion dans l’esprit de celui qui a posé la question initiale il serait bon d’arrêter ici parce que cela ne devient plus du tout pédagogique.

La réponse a sa question nécessite de s’émanciper de la description standard : dans le passé, le temps propre s’écoulait plus lentement qu’aujourd’hui (sinon c’est que la lumière allait plus lentement dans un espace comobile fixe, option rejetée la plupart du temps). On ne compare par des ralentissements de temps propre suivant des points de l’espace comme en gravitation mais suivant des dates différentes. Sans en passer par là je ne vois pas comment répondre serieusement...

[papy-alain]

Si on ne veut pas ajouter de la confusion dans l’esprit de celui qui a posé la question initiale il serait bon d’arrêter ici parce que cela ne devient plus du tout pédagogique.

On a beaucoup de mal à veiller à ce que les intervenants restent dans les clous (même si les passages cloutés ont été remplacés depuis longtemps par une autre signalétique ).

La question initiale portant sur les notions de temps dans l'univers primordial, les réponses apportées me semblent parfaitement dans les clous.

[sunyata]

Super bon exemple

Bonsoir a tous,
voici une réflexion qui doit être triviale mais je n'ai jamais lu quelque chose qui en parle :
On dit souvent que le big bang était un état de densité et d’énergie infini (ou presque) et beaucoup de physiciens nous disent ce qui s'est passé 1 nano seconde, une micro seconde et jusqu a les 3 premières minutes qui on suivi le big bang .
mais l'echelle de temps est elle la mème que maintenant ? on sait que le gravité agit sur le temps propre et pour moi avec une densité infini le temps devrait s’arrêter et donc parler de ce qui s'est passé 1micro seconde après le big bang ne correspond pas à 1us du temps propre au big bang ; cela resoud aussi le phénomène d'uniformité qui est expliqué autrement par l'inflation.
Qu'en pensez vous ?

D'abord au tout début de l'univers la gravité n'est peut être pas une interaction dissociée des 3 autres interactions. Il n'y avait probablement qu'une unique interaction. On parle d'inflaton pour désigner l'état d'énergie particulier qui prédominait alors et qui n'existe plus aujourd'hui...
Pour l'univers si la somme des énergies est nulle,
Il n'y a pas de raison pour que la gravité soit plus prépondérante au début de l'univers qu'aujourd'hui.
Ce serait plutôt le contraire.
Plus l'univers s'étend plus la gravité devient forte.
Plus il se contracte plus elle s'afaiblit jusqu'à disparaitre en tant qu'interaction au moment du bigbang. Donc il n'y a rien qui empêche le temps de s'écouler au début de l'histoire de l'univers.

Le début de l'univers est fondamentalement différent de la physique des trous noirs.

Cordialement

[Pio2001]

beaucoup de physiciens nous disent ce qui s'est passé 1 nano seconde, une micro seconde et jusqu a les 3 premières minutes qui on suivi le big bang .
mais l'echelle de temps est elle la mème que maintenant ? on sait que le gravité agit sur le temps propre et pour moi avec une densité infini le temps devrait s’arrêter et donc parler de ce qui s'est passé 1micro seconde après le big bang ne correspond pas à 1us du temps propre au big bang ; cela resoud aussi le phénomène d'uniformité qui est expliqué autrement par l'inflation.
Qu'en pensez vous ?

Si je comprends bien la question, la réponse est que ces durées sont calculées "comme si on y était".
Quand on dit "3 minutes après le big bang", cela veut dire que si on y avait été, cela nous aurait paru trois minutes à nous.

Par contre, si on pouvait détecter aujourd'hui, à distance, des traces de ces évènements, ils apparaîtraient dilatés temporellement, et nous sembleraient durer beaucoup plus longtemps que trois minutes.

[sunyata]

Le temps cosmique est un temps imaginaire corrélé à l'expansion cosmologique.On parle aussi de facteur d'échelle.

[ansset]

Mais je ne pense pas que ce soit en rapport avec la question posée par Lorric. J'ai l'impression qu'il voudrait savoir si une seconde de temps mesurée aujourd'hui correspond à une seconde de temps mesurée aux premiers instants de l'univers.

c'est aussi ainsi que j'interprète sa question ( qui me trotte dans la tête aussi ).
et j'avoue humblement que les réponses ( qui me semblent justes ) ne me semblent pas y répondre directement.

[Lansberg]

Le temps cosmique est un temps imaginaire corrélé à l'expansion cosmologique.On parle aussi de facteur d'échelle.

L' échelle de temps additif suit beaucoup mieux l'expansion que le temps cosmique. On peut écrire la métrique de Robertson-Walker en ne tenant compte que du paramètre de Hubble, H(t), et du temps additif. Pour faire simple, il faut toujours la même durée (en temps additif) pour que le facteur d'échelle soit, par exemple, multiplié par 2. Ce n'est pas le cas avec le temps cosmique.
D'autre part, il n'y a pas de problème à l'origine de l'univers puisqu'elle est renvoyée à -∞.
Le grand nombre d'événements qui se produisent pendant les premières secondes de temps cosmique sont étalés sur des durées beaucoup plus grandes en temps additif.

Voir à ce sujet : Lévy-Leblond (l'âge de l'univers est-il vraiment fini : https://fermedesetoiles.com/document...iment-fini.pdf).

[ansset]

merci pour la présentation de cette approche ( ainsi que pour le lien )
Cdt

[lorric]

sunyata

• D'abord au tout début de l'univers la gravité n'est peut être pas une interaction dissociée des 3 autres interactions. Il n'y avait probablement qu'une unique interaction. On parle d'inflaton pour désigner l'état d'énergie particulier qui prédominait alors et qui n'existe plus aujourd'hui...
• Pour l'univers si la somme des énergies est nulle,
• Il n'y a pas de raison pour que la gravité soit plus prépondérante au début de l'univers qu'aujourd'hui.
• Ce serait plutôt le contraire.
• Plus l'univers s'étend plus la gravité devient forte.
• Plus il se contracte plus elle s'afaiblit jusqu'à disparaitre en tant qu'interaction au moment du bigbang. Donc il n'y a rien qui empêche le temps de s'écouler au début de l'histoire de l'univers.
• Le début de l'univers est fondamentalement différent de la physique des trous noirs.
• Cordialement

cette version me semble compréhensive . Merci bien pour cette réponse et aux autres participants aussi

[Lansberg]

[B][*]Plus l'univers s'étend plus la gravité devient forte.

J'ai un peu de mal avec ce concept.
Il y a quatre paramètres qui participent au potentiel gravitationnel : la matière (baryonique et noire), la rayonnement, l'énergie du vide (énergie noire) et la courbure (nulle à priori).
On sait que la participation de la matière au potentiel gravitationnel est proportionnelle à l'inverse du facteur d'échelle (1/a) et donc décroît avec le temps. La participation du rayonnement à ce même potentiel est proportionnelle à 1/a² et le rayonnement ne joue un rôle prépondérant qu'au début de l'univers. Quant à l'énergie du vide, sa participation est proportionnelle à a² et se comporte comme une anti-gravité qui prend le dessus sur tout le reste. Si elle demeure constante dans le temps et l'espace, cela conduit à une expansion de l'univers accélérée et exponentielle.
Du coup, je ne vois pas bien comment la gravité "devient plus forte avec l'expansion".