De bons reviews sur les modèles cosmologiques "à la mode" ?

[invitee3c8f0d6]

Salut,

Je lisais le bouquin de Brian Greene (The Hidden Reality) et au-delà du fait que je n'aime définitivement pas les bouquins qu'il écrit, je me demandais s'il y avait sur le net (reviews) ou en librairie (bouquins) des reviews présentant un listing des différents modèles cosmologiques les plus en vogues en ce moment, mais aussi et surtout les plus "sérieux". J'entends par-là, évidemment, que je ne cherche pas de bouquins présentant les milliers de modèles qui doivent avoir été imaginés par des chercheurs imaginatifs mais qui n'ont jamais amené à des discussions intéressantes par la suite (à tort ou à raison d'ailleurs) ou qui n'ont jamais dépassé le stade de l'acte de congrès.
Je lis beaucoup d'articles vulgarisés sur les travaux de Vilenkin, Linde, Guth, etc., mais je n'ai en fin de compte jamais trouvé d'articles qui présenteraient un "panorama" de ce qui s'est imaginé ces dernières années.

Vous avez des ressources à ce sujet ? S'il s'agit de différents "panoramas" spécialisés (The Hidden Reality traite des modèles impliquant un multivers, par exemple), je suis preneur aussi.

Merci !
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[Gilgamesh]

Je dirais que tu as un socle commun, le Modèle standard

Cosmology today–A brief review

incluant l'idée générale d'inflation pour résoudre les pathologies du Big Bang (pb de l'horizon, platitude de l'univers...). C'est en gros ce que tu trouveras dans n'importe quel cours de cosmologie.

Exemple : Lecture Notes in Cosmology

MODELES D'UNIVERS

Dans les années 90 le modèle standard rendant compte correctement de l'univers observé était le SCDM (pour Standard Cold Dark Matter). Depuis la mesure de l'accélération de l'univers et la nécessité d'introduire une constante cosmologique il a laissé la place au modèle ΛCDM.

A côté de ces modèles paramétrés pour rendre compte des observable, il y a un certain nombre de modèle d'univers théorique (toy universe) qui peuvent servir de cadre théorique pour des réflexions scientifiques plus élargie :

Modèle de de Sitter (dS): un modèle d'univers vide dans lequel la seule contribution à la densité d'énergie provient de la constante cosmologique Λ.

Modèle anti de Sitter n-dimensionnel (AdS_n) : idem que le précédent mais avec une constante cosmologique Λ négative.

Ces modèles dS/AdS présentent l'intérêt d'être maximalement symétrique (toutes les coordonnées ct, x, y, z sont sur le même plan) ce qui les rend très maniable par les théoriciens.

Modèle de Milne : classiquement interprété comme étant la limite d'un univers en expansion quand la densité de matière devient négligeable devant la densité critique. Donc un univers essentiellement vide, donc encore une fois très simple à manipuler, et notamment il peut être décrit dans le seul cadre de la relativité restreinte, sans avoir à utiliser la machinerie plus complexe de la relativité générale.



MULTIVERS
Le Modèle standard peut se prolonger vers diverse idées de multivers qui peuvent être de nature différente et de niveau spéculatif très variés et qui ont pour principal objets de rendre compte de l'origine du Big Bang.

On va reprendre la classification de Tegmark.

Tous les multivers sont inobservables depuis cet univers-ci, par définition. Cela pose un pb épistémologique fondamental mais on a quand même un multivers de niveau I assez incontournable, formé simplement des espaces qui s'étendent au-delà de l'horizon cosmologique. On peut dire qu'il est vendu avec le Modèle standard. On parle d'univers patchwork dans lequel chaque observateur ne voit qu’une partie de l’Univers total.

Ensuite on passe aux multivers de type II, qui sont nettement plus spéculatifs.

L'idée d'inflation donne naissance à un multivers de type II rempli d’un champ (l'inflaton) boostant le vide quantique à un haut niveau d'énergie, en inflation permanente mais qui s'effondre de place en place pour donner une infinité de Big Bang et autant d'univers. Notre Univers serait une de ces bulles (pocket universe) nées de l'effondrement du vide quantique. Ce multivers inflationnaire est l'idée actuellement la plus discutée, je pense, vu qu'elle est quasi indissociable de celle d'inflation. Tu connais les auteurs : Starobinski, Vilenkin, Linde, Guth...

Note de cours THE NEW INFLATIONARY UNIVERSE by Alan Guth (2018). Je conseille, c'est pas trop technique et les explications sont très claires, Guth est un excellent pédagogue.


A cette idée de multivers inflationnaire on peut associer la théorie du paysage (landscape theory) qui propose dans le cadre de la théorie des supercorde l'idée que le repliement des dimensions compactifiées et des flux autours de ces "trous" topologique pourraient naissance à un nombre considérable (ça va de 10⁵⁰⁰ à 10^{272 000} selon les estimations...) de configurations d'univers (3 + 1)D possible avec une constante cosmologique positive, le plus souvent bcp plus élevée que celle mesurée dans notre univers, et une physique différente. Notre univers serait un des rares compatibles avec l'existence d'un observateur (argument anthropique faible).
une revue : The String Theory Landscape by Michael R. Douglas

La théorie M a donné naissance à un autre multivers de type II le multivers branaire : il aurait 9 dimensions et nous serions sur une brane 3D spatiales. Le Big Bang serait le résultat d’une collision avec une autre brane. Elle produirait des ondes gravitationnelles. Les gravitons seraient des messagers entre les différents branes.
wiki : Cosmologie branaire
Article : Lectures on String/Brane Cosmology by Fernando Quevedo (2002)


On peut aussi citer l'hypothèse (on ne peut pas parler véritablement de théorie) de Lee Smolin avec l'hypothèse de sélection naturelle cosmologique dans laquelle les univers naisse des trous noirs. wiki : Cosmological natural selection


Toujours au niveau II, on a toutes les théories cycliques.

* théorie de "pré-Big Bang" de Veneziano-Gasperini-Damour qui propose que notre Univers provient d'une précédente phase de contraction d'un autre Univers.
Pour la Science : L'Univers avant le Big Bang

* la théorie quantique à boucle propose une idée du même genre un type d'univers en rebond (Big Bounce) avec Bojowald (2007), Rovelli, Barrau.

Compte rendu du livre : L'univers en rebond. Avant le big-bang, de Martin Bojowald
Concernant la cosmologie, la gravitation quantique à boucles fait disparaître la « singularité » lors de la contraction maximale de l'univers. Plus exactement, elle prédit que la force gravitationnelle devient répulsive peu avant le moment où la singularité serait autrement apparue. Ce qui génère le rebond de l'univers. S'il en est ainsi, il est possible que le rebond ne détruise pas toutes traces de l'avant big-bang. Il serait même envisageable que des indices de cette « préhistoire » de l'univers soient un jour observables.

L'Astronomie, mars 2011 : Cosmologie Quantique par A. Barrau


* théorie de temps cyclique (sans singularité) de Peter Lynds en 2003 - arXiv : On a finite universe with no beginning or end

* théorie CCC (conformal cyclic cosmology) de Penrose en 2010. Complètement déroutante. wiki : Conformal cyclic cosmology
Astrosurf : La cosmologie cyclique conforme


Ensuite dans la classification de Tegmark tu as le multivers quantique issue de l'interprétation des mondes multiples d'Everett, 1957. Chaque possibilité relative à une fonction d’onde se réalise dans un univers. Des univers se créent ou se séparent un nombre infini de fois.

Cela sort du cadre de la cosmologie stricto sensu, c'est plus un cadre d'interprétation de la mécanique quantique.

Et au niveau IV on multivers mathématique ou platonicien : chaque Univers mathématiquement possible est réalisé.

Un document de synthèse assez roboratif et en français sur les multivers Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers par A. Barrau.

-- à compléter

[Mailou75]

annulé.......

[invitee3c8f0d6]

Merci beaucoup pour ce message détaillé, j'ai de quoi bouquiner. ^^ Je réagirai ici au fil de mes lectures.

J'ai lu le livre de Tegmark sur l'univers mathématique. Pas forcément convaincu par son argumentation pour ce qui est du niveau IV mais c'était enrichissant philosophiquement d'envisager avec lui son hypothèse.

[A voir en vidéo sur Futura]