Thermodynamique et expansion de l'Univers

[quentief]

Bonjour à tous,

Tout d'abord j'espère que vous allez tous bien malgré ces temps difficiles.

Je me permets de poser cette question car j'avoue ne pas arriver à comprendre, voilà nous savons l'Univers est en expansion, accélérée si je ne dis pas de bêtise. Certaines mesures astrophysiques confirment que les objets célestes s'éloignent de nous de plus en plus vite.

Nous supposons également que notre Univers, et en particulier l'énergie et la matière qui le composent sont nés du Big Bang, donc d'après la première loi de la thermodynamique : l'énergie totale contenue dans l'Univers, depuis le Big Bang, ne devrait pas avoir varié d'un Joule. Pourtant-l’expansion accéléré de l'Univers démontre le contraire : si j'entends bien les objets célestes s'éloignent de plus en plus vite de nous, donc gagnent en énergie cinétique.

Ma question est donc, comment notre modèle actuel de la thermodynamique peut il-rester valable en dépit de ces faits ?
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[Newtonien]

Bonjour, je suis tout sauf spécialiste en cosmologie mais il me semble que le concept "d'énergie noire" assure justement cette fonction d'équilibre énergétique et d’explication des observations de Hubble...
Que quelqu'un m’arrête si je me trompe.

En revanche, il me semble que ce n'est pas seulement la loi de conservation de l’énergie thermique qui est hypothétiquement remise en cause mais la loi de conservation de l'énergie tout court !

[quentief]

Je voulais effectivement dire conservation de l'énergie tout court, je pensais que la première loi de la thermodynamique "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" s'appliquer à toute forme d'énergie, thermique comme autre chose.

Mais donc vous pensez que c'est le concept d'énergie sombre qui peut expliquer ce phénomène tout en respectant ce que nous dit la thermodynamique ? J'avoue que je suis assez perdu, s'il existe effectivement une énergie "sombre" qui se transforme en énergie cinétique en communiquant de la vitesse aux corps célestes de l'Univers, pourquoi accélèrent t-il tous ?

L'énergie devrait rester constante, donc vitesse constante. Je ne comprends pas.

[jacknicklaus]

Bonjour,

Cet article vous intéressera : https://www.pourlascience.fr/sd/cosm...ergie-1774.php

[A voir en vidéo sur Futura]

[quentief]

Merci beaucoup pour l'article, malheureusement je ne peux pas le lire en entier (je ne suis pas abonné à ce magazine), mais du coup pour reprendre ce qu'ils disent : "Mais à l'échelle cosmologique, l'énergie et sa conservation deviennent un concept subtil, et c'est là que les choses deviennent intéressantes." , qu'est ce qu'ils veulent dire par là ?

[Antonium]

Hello,

Je ne suis pas expert mais je peux essayer de vous partager ma compréhension actuelle du phénomène.

Je ne crois pas qu’on puisse parler d’énergie cinétique due à l’éloignement des autres étoiles, car elles ne se déplacent pas au sens usuel du terme. C’est l’espace entre nous et elles qui s’agrandit, donc il n’y a pas eu besoin de leur fournir de l’énergie pour les éloigner.

De plus je ne crois pas qu’on puisse parler de leurs vitesses, car il n’existe pas de bonne façon d’observer leur vecteur vitesse dans un espace courbé : pour cela il faudrait prendre le vecteur qui vit dans l’espace tangent de l’étoile, puis le déplacer jusqu’à nous pour voir son orientation, ce qui ne se fait pas de manière unique !
Par exemple si on imagine déplacer un vecteur depuis l’équateur au pôle Nord, en prenant 2 chemins différents pendant le déplacement il peut arriver avec des orientations différentes.

Par contre l’énergie n’est pas conservée dans un univers en expansion pour une autre raison. En mécanique classique on peut voir la conservation de l’énergie comme une conséquence de l’invariance temporelle de l’espace, ce qui semble ne pas être le cas pour un espace en expansion !
Mais je crois que ça dépend du contenu de l’univers. Elle serait conservée s’il n’était fait que de poussière, diminuerait s’il n’était fait que de lumière, et augmenterait s’il était vide.

Voilà j’espère ne pas avoir dit trop de bêtises, n’hésitez pas à me corriger si c’est le cas.

[Newtonien]

Quoiqu'il en soit il est vrai de dire que ce phénomène ne peut être abordé en tenant compte du "bon sens" commun de la mécanique classique...
Les physiciens auraient dû cesser de travailler à la fin du 19eme siècle !

[pm42]

On peut lire utilement https://forums.futura-sciences.com/q...radiction.html

et notamment les réponses de Deedee81 et de Gilgamesh. La question a été posée fréquemment et en cherchant, on doit trouver d'autres réponses détaillées.

[quentief]

D'accord je vous remercie, je n'avais pas compris que ce n'était pas vraiment les objets célestes qui étaient accélérés mais plutôt la distance les séparant, le vide qui "s'étire". J'avoue que j'ai encore du mal à bien comprendre. La mécanique classique (que j'ai pour habitude d'utiliser du coup), n'est pas du tout adaptée pour comprendre ce phénomène. Merci beaucoup en tout cas, je tâcherai de me renseigner.

[Le Bescond Mickael]

Bonjour quentief,

Je dois comme même rétablir un problème majeur à cette question, les lois de la thermodynamique ont été confirmé avec de très nombreuses expériences, MAIS pour l’expansion de l'univers ca reste une hypothèse par rapport à la théorie actuel, aucune expérience n'est possible à cette échelle.
C'est clairement spéculatif.

[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

Tout d'abord j'espère que vous allez tous bien malgré ces temps difficiles.

Je me permets de poser cette question car j'avoue ne pas arriver à comprendre, voilà nous savons l'Univers est en expansion, accélérée si je ne dis pas de bêtise. Certaines mesures astrophysiques confirment que les objets célestes s'éloignent de nous de plus en plus vite.

Nous supposons également que notre Univers, et en particulier l'énergie et la matière qui le composent sont nés du Big Bang, donc d'après la première loi de la thermodynamique : l'énergie totale contenue dans l'Univers, depuis le Big Bang, ne devrait pas avoir varié d'un Joule. Pourtant-l’expansion accéléré de l'Univers démontre le contraire : si j'entends bien les objets célestes s'éloignent de plus en plus vite de nous, donc gagnent en énergie cinétique.

Ma question est donc, comment notre modèle actuel de la thermodynamique peut il-rester valable en dépit de ces faits ?

Ce n'est pas un problème simple.
Un petit topo pour faire le point

https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post5174228

Là aussi (où je rajoute la courbure)
https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post5457215

Je déplace en Astronomie