Qu'y a-t-il Avant le Big Bang ?

[Frelon1206]

J'ai écouté une vidéo d'Aurélien Barrau sur le sujet "qu'y at-il avant le Bing Bang". J'ai appris beaucoup de choses.

Je trouve intéressant de poser une question sans pour autant connaître la théorie de la relativité générale, en n'en ayant que quelques notions.
Ma question est donc simplement logique. De la même façon qu'un individu lambda, dans la rue, qui raisonnerait logiquement sans connaître les probabilités pourrait dire qu'une pièce lancée, lorsqu'elle retombe, n'a logiquement pas plus de chance de retomber sur le côté pile que sur le côté face, et qu'elle n'a quasiment aucune chance de s'immobiliser sur la tranche. Il penserait assez automatiquement qu'elle a une chance sur 2 de tomber sur pile.

Dans cette vidéo, Aurélien parle de ses travaux qui l'incitent à avoir une préférence pour une théorie au travers de laquelle l'univers serait soumis à un Big Bounce plutôt qu'à un Big Bang. Dans cette théorie, l'univers aurait une période d'expansion et une période de contraction, avec un état "central" où il serait réduit à une tête d'épingle (sur un seul cycle ? Plusieurs cycles ?).

S'il y avait un rebond, il y aurait quelque chose qui me semblerait illogique du point de vue de l'esprit. J'ai besoin qu'on m'explique.

Il semble clair que l'univers est aujourd'hui en expansion et il semble que cela ne s'inversera pas, ce que dit Aurelien Barrau en début de vidéo d'ailleurs. Par symétrie par rapport au point rebond, pourquoi le développement avant le rebond serait l'inverse d'une expansion ? Pour répondre à cette question, l'unique façon logique de voir en imaginant un rebond, est que l'univers soit dans une phase où il s'effondre sur lui-même jusqu'à une taille infime, puis soit en expansion jusqu'à une taille gigantesque.

On en vient à ce que je n'ai pas compris : quelle serait la raison logique qui aurait pu impliquer qu'il se contracte alors qu'il était dans une taille gigantesque (comme aujourd'hui). Cette raison semble contredire l'hypothèse assez sûre de départ qui dit qu'il est à peu près clair que l'expansion de notre univers va se poursuivre.
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[titijoy3]

peut être ça:"Qu'est-ce que le Big Crunch ?Définition : C'est le symétrique inversé du Big Bang, où toute la matière et l'espace se réduisent à nouveau à une densité infinie.Mécanisme : L'attraction gravitationnelle finit par l'emporter sur l'expansion cosmique, entraînant le rapprochement et l'écrasement des galaxies.Hypothèse cyclique : Certains modèles suggèrent qu'un tel effondrement pourrait rebondir et engendrer un nouveau Big Bang (univers phénix ou cyclique)"

en admettant que l'univers soit en expansion à cause de l'énergie noire qui parvient à être plus forte que la gravité, si l'énergie noire s'affaiblit au fur et à mesure de l'expansion la garvité pourrait prendre le dessus

jusque à il y a peu on considérait que l'expansion de l'univers était due à l'impulsion initiale du big bang et qu'elle devrait ralentir dans le temps et faire que l'univers se contracterait, sauf que l'expansion au lieu de ralentir accélère ce qui entraine l'hypothèse de l'énergie noire expansive

[bibifikotin]

Bjr Frelon 1206
j'extraie un partie du final de ta phrase:
"... l'expansion de notre univers va se poursuivre. ...".....mais personne ne sait jusqu' à quand ?
A notre échelle humaine , verrons nous qq chose......la le doute est permis lorsque l'unité de temps voisine avec...."millions d'années" (ou plus)
Millions d' années est un broutille vis à vis du temsp de l'univers.
A l'échelle du temps de l'univers rapporté sur 24 h....ça ne fait que qq secondes que l'homme est apparu. (ou guére plus)
Bonne soirée

[Gilgamesh]

J'ai écouté une vidéo d'Aurélien Barrau sur le sujet "qu'y at-il avant le Bing Bang". J'ai appris beaucoup de choses.

Je trouve intéressant de poser une question sans pour autant connaître la théorie de la relativité générale, en n'en ayant que quelques notions.
Ma question est donc simplement logique. De la même façon qu'un individu lambda, dans la rue, qui raisonnerait logiquement sans connaître les probabilités pourrait dire qu'une pièce lancée, lorsqu'elle retombe, n'a logiquement pas plus de chance de retomber sur le côté pile que sur le côté face, et qu'elle n'a quasiment aucune chance de s'immobiliser sur la tranche. Il penserait assez automatiquement qu'elle a une chance sur 2 de tomber sur pile.

Dans cette vidéo, Aurélien parle de ses travaux qui l'incitent à avoir une préférence pour une théorie au travers de laquelle l'univers serait soumis à un Big Bounce plutôt qu'à un Big Bang. Dans cette théorie, l'univers aurait une période d'expansion et une période de contraction, avec un état "central" où il serait réduit à une tête d'épingle (sur un seul cycle ? Plusieurs cycles ?).

S'il y avait un rebond, il y aurait quelque chose qui me semblerait illogique du point de vue de l'esprit. J'ai besoin qu'on m'explique.

Il semble clair que l'univers est aujourd'hui en expansion et il semble que cela ne s'inversera pas, ce que dit Aurelien Barrau en début de vidéo d'ailleurs. Par symétrie par rapport au point rebond, pourquoi le développement avant le rebond serait l'inverse d'une expansion ? Pour répondre à cette question, l'unique façon logique de voir en imaginant un rebond, est que l'univers soit dans une phase où il s'effondre sur lui-même jusqu'à une taille infime, puis soit en expansion jusqu'à une taille gigantesque.

On en vient à ce que je n'ai pas compris : quelle serait la raison logique qui aurait pu impliquer qu'il se contracte alors qu'il était dans une taille gigantesque (comme aujourd'hui). Cette raison semble contredire l'hypothèse assez sûre de départ qui dit qu'il est à peu près clair que l'expansion de notre univers va se poursuivre.

La question est parfaitement légitime, et il n’y a pas trente-six solutions :

Soit on a un rebond unique, donc pas de cycle perpétuel de type « accordéon ». On a simplement un univers qui s’est contracté depuis l’infini dans le passé, a atteint la limite de densité quantique (le rebond), et qui s’étend désormais vers l’infini dans le futur. L’univers « d’avant » n’était pas un univers en expansion qui se serait soudainement contracté ; c’était un espace géométrique en contraction depuis toujours.

Soit on envisage une forme d'évolution de l’énergie sombre : dans le modèle cosmologique standard actuel, l’énergie sombre est considérée comme une constante immuable (bien que les derniers résultats de DESI mettent le dooute). Cependant, de nombreuses théories avancent que cette énergie pourrait être dynamique (on parle parfois de « quintessence »). Si cette énergie s’inverse dans le futur, on peut envisager un arrêt de l’expansion suivi d’une contraction. Ou simplement, si elle tend vers zéro : la gravité reprendra le dessus pour provoquer un effondrement global, menant à un nouveau rebond. L’univers d’avant aurait simplement suivi cette même mécanique.

Soit on envisage une forme d’amnésie du rebond, engendrant des cycles asymétriques : rien n’oblige l’univers précédent à posséder exactement les mêmes caractéristiques que le nôtre. L’univers d’avant le rebond aurait pu contenir une densité de matière très supérieure à son énergie sombre, le condamnant inexorablement à s’effondrer sous son propre poids. Lors du passage extrême par le goulot d’étranglement quantique, les paramètres se redistribuent. Notre cycle actuel serait donc une version avec de nouvelles « règles » (expansion perpétuelle), là où le cycle précédent était destiné à s’effondrer.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Frelon1206]

Bonsoir,

Merci pour ces 3 réponses, et particulièrement à cette 3ème réponse qui me répond en me donnant une logique du champ des possibles.
C'est très clair et satisfaisant pour l'esprit.

je cite un point : "rien n’oblige l’univers précédent à posséder exactement les mêmes caractéristiques que le nôtre" que je trouve particulièrement intéressant, car si cette affirmation est possible, alors en considérant que "rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme", comme cela semble logique d'être... cela impliquerait forcément l'existence d'un contenant à notre univers. Hypothèse satisfaisante et effroyable à la fois...

[Gilgamesh]

Bonsoir,

Merci pour ces 3 réponses, et particulièrement à cette 3ème réponse qui me répond en me donnant une logique du champ des possibles.
C'est très clair et satisfaisant pour l'esprit.

je cite un point : "rien n’oblige l’univers précédent à posséder exactement les mêmes caractéristiques que le nôtre" que je trouve particulièrement intéressant, car si cette affirmation est possible, alors en considérant que "rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme", comme cela semble logique d'être... cela impliquerait forcément l'existence d'un contenant à notre univers. Hypothèse satisfaisante et effroyable à la fois...

Ce qui est en gras ne s’applique pas vraiment en cosmologie, dès lors qu’on fait intervenir une phase d’inflation, ce qui représente la majorité des scénarios cosmologiques.

Dans ce paradigme, on a, à un moment donné, un champ, l’inflaton Φ (en général un champ scalaire, mais ça n’a pas d’importance ici), de très haut potentiel V(Φ) qui remplit tout l’espace. Cela implique que le vide possède alors une densité d’énergie élevée. C’est une idée étrange, mais tout à fait légitime en théorie quantique des champs. Si on considère deux cubes d’espace, l’un vide, l’autre rempli d’un gaz, tous deux de même densité d’énergie ρ, le premier va développer une pression P négative (une tension), de même valeur que la densité d’énergie : P = –ρ, tandis que le second développera bien sûr une pression positive. La conséquence gravitationnelle de cette équation d’état du vide est qu’il va développer une gravité répulsive : le volume de la boîte va entrer en expansion, mais sans changer de densité. Le vide, parce qu’il a de l’énergie, crée toujours plus de vide, ce qui semble contredire le premier principe de la thermodynamique, vu que chaque nouveau volume de vide représente une forme de création d’énergie. Le secret de l’opération réside dans le fait que cette création est exactement compensée par le potentiel gravitationnel, qui est négatif. Tout cela se fait à bilan d’énergie nul. La gravité joue le rôle d’une banque à la capacité de prêt infinie et qui ne sera jamais remboursée.

Ce n’est pas une création ex nihilo : le vide, ce n’est pas rien. Mais au bilan, il y a bien apparition inépuisable d’une énergie potentielle qui ne demande maintenant plus qu’à se matérialiser.

Pour la suite, on postule qu’après un plateau en pente douce (condition de slow rolling), où le potentiel varie peu, il existe une région abrupte où une faible évolution de la valeur de Φ se traduit par un effondrement de son potentiel V(Φ). Le champ se désintègre brutalement, comme une réserve d’énergie qui se libère. Cette énergie est alors convertie en particules élémentaires (quarks, gluons, électrons, etc.) et en rayonnement. C’est le « réchauffement » (reheating), et cela nous donne un Big Bang chaud et dense.

De ce fait, dans n’importe quel scénario cosmologique où ce type de mécanisme est invoqué, on fait sauter le verrou quasi métaphysique de la « création de matière à partir de rien ». On peut, grâce à ce mécanisme, fabriquer des grands univers à la chaîne, remplis de particules, autant qu’on en veut, de manière absolument inépuisable, à partir du vide et sans violer le principe de conservation de l’énergie.

[ordage]

Bonjour

On peut aussi se demander si la question a un sens.

L'univers, tel que décrit par l'équation d'Einstein est un espace-temps, quelque chose qui n'a ni passé ni présent ni futur, ces notions résultant d'un feuilletage interne de cet espace-temps en espace et temps, eux-mêmes concepts non physiques comme l'avait souligné Minkowski (1907?).

C'est le sens probable des déclarations de J.Peebles quand il déclarait qu'il n'aimait pas le terme de Big Bang qui connotait un événement "situé" en un lieu (espace) à un moment donné (temps). Ce qu'on peut affirmer c'est que l'univers existe sans pouvoir pour autant expliquer cette existence.

Notons que c'est conforme à l'existentialisme, philosophie qui stipule que l'existence se constate mais ne s'explique pas.

Ajoutons que si le bigbang était issu d'une structure déjà existante il faudrait aussi l'expliquer, ce qui ne fait que reporter le problème.

Cordialement

[ThM55]

Cela ne le reporte pas si loin en fait. Les idées de ce genre ne sont pas neuves. Je me souviens par exemple de cet article qui avait fait parler de lui à l'époque car il avait reçu le premier prix de la Gravity Research Foundation: https://link.springer.com/article/10.1007/BF00757018 .

Incidemment, leur idée de "fireball" est une préfiguration de l'inflation qui a été initiée peu de temps après par Alan Guth, mais ce n'est pas le sujet de l'article. Ils décrivent le big bang comme le résultat d'une fluctuation quantique aléatoire dans le vide. Ce vide existe préalablement, et n'a pas besoin d'explication (ou est impossible à expliquer, je ne sais pas). La vraie question ici est de savoir ce qu'on entend par "expliquer". Dans l'article d'Englert, Brout et Gunzig, ils tentent d'"expliquer" le big bang en le rattachant à des principes physique relevant de la relativité générale et de la physique quantique, mais il n'expliquent pas ce qui existe avant cette fluctuation aléatoire.

[stefjm]

Une bête AD conduit à une oscillation de période 10^-104 seconde.

La quantique rebondit pas mal...

[Gilgamesh]

Bonjour

On peut aussi se demander si la question a un sens.

L'univers, tel que décrit par l'équation d'Einstein est un espace-temps, quelque chose qui n'a ni passé ni présent ni futur, ces notions résultant d'un feuilletage interne de cet espace-temps en espace et temps, eux-mêmes concepts non physiques comme l'avait souligné Minkowski (1907?).

C'est le sens probable des déclarations de J.Peebles quand il déclarait qu'il n'aimait pas le terme de Big Bang qui connotait un événement "situé" en un lieu (espace) à un moment donné (temps). Ce qu'on peut affirmer c'est que l'univers existe sans pouvoir pour autant expliquer cette existence.

Notons que c'est conforme à l'existentialisme, philosophie qui stipule que l'existence se constate mais ne s'explique pas.

Ajoutons que si le bigbang était issu d'une structure déjà existante il faudrait aussi l'expliquer, ce qui ne fait que reporter le problème.

Cordialement

Minkowski a effectivement déclaré que l'espace et le temps, pris isolément, étaient voués à s'estomper au profit d'une union des deux (l'espace-temps 4D). L'univers est modélisé par une variété géométrique à quatre dimensions, ça c'est OK. En revanche, dire que l'espace et le temps deviennent en eux-mêmes des concepts non physiques dans cette approche, certainement pas. En physique théorique, on utilise couramment un feuilletage « 3+1 » de l'espace-temps pour étudier l'évolution dynamique de l'univers. Ce feuilletage n'est pas « non physique » : il correspond à la perspective causale d'une famille d'observateurs.

De façon générale, faire de cet espace-temps un « univers-bloc », avec l'idée que le passé, le présent et le futur coexistent de toute éternité, constitue une interprétation philosophique (l'éternalisme) et non un argument contraignant.

Il n'est déjà pas sûr que cette vision d'univers-bloc, lisse et statique, résiste aux approches de gravité quantique, dans lesquelles il n'est qu'une approximation macroscopique qui s'effondre à l'échelle de Planck. Le principe d'incertitude et la nature probabiliste de la réalité s'accommodent très mal d'un futur déjà « écrit » dans un bloc figé.

Pour ma part, je préfère adopter une vision présentiste, avec un présent qui se tricote au fur et à mesure de son temps propre, en chaque point de l'espace-temps.

Concernant le Big Bang, dans la vision de l'inflation perpétuelle, il représente simplement un changement de phase local du vide. L'immense intérêt d'une telle approche est que « l'instant initial » devient un objet parfaitement manipulable, intégré dans une chaîne causale, et non une « singularité » sans causalité.

Cela introduit un nouvel objet, le Multivers, qui est le nouveau cadre où penser l'origine. Et effectivement, le problème des géodésiques incomplètes se reporte dans ce nouveau passé. Mais au passage, on a quand même expliqué de manière beaucoup plus satisfaisante notre univers. Ce n'est pas rien.

[Gilgamesh]

Cela ne le reporte pas si loin en fait. Les idées de ce genre ne sont pas neuves. Je me souviens par exemple de cet article qui avait fait parler de lui à l'époque car il avait reçu le premier prix de la Gravity Research Foundation: https://link.springer.com/article/10.1007/BF00757018 .

Incidemment, leur idée de "fireball" est une préfiguration de l'inflation qui a été initiée peu de temps après par Alan Guth, mais ce n'est pas le sujet de l'article. Ils décrivent le big bang comme le résultat d'une fluctuation quantique aléatoire dans le vide. Ce vide existe préalablement, et n'a pas besoin d'explication (ou est impossible à expliquer, je ne sais pas). La vraie question ici est de savoir ce qu'on entend par "expliquer". Dans l'article d'Englert, Brout et Gunzig, ils tentent d'"expliquer" le big bang en le rattachant à des principes physique relevant de la relativité générale et de la physique quantique, mais il n'expliquent pas ce qui existe avant cette fluctuation aléatoire.

1979 ! Oui c'est la préhistoire de l'inflation.

A noté que Gunzig a vulgarisé ça dans un bouquin très lisible par tous (et que j'ai dans ma bibliothèque). Je prend la liberté de recopier ce compte-rendu paru dans la revue Pour la Science, car mon navigateur fait un peu la gueule pour y aller, vu le site est non sécurisé.

Que faisiez-vous avant le big bang ?
d'Edgard Gunzig,
Éditions Odile Jacob (Sciences), 2008.

D'où vient l'univers ? Qu'est-il ? Quel est son destin ? Jusqu'à récemment, les cosmologistes n'offraient des réponses qu'aux deux dernières questions. La première leur apparaissait fondamentalement énigmatique. Ce n'est plus le cas. Comme le montre Edgard Gunzig dans ce livre, certains théoriciens proposent désormais une vision du cosmos où la singularité du big bang a disparu et où l'univers s'engendre de lui-même de manière récurrente. Ce processus d'auto-engendrement n'ayant ni début ni fin, l'univers est éternel. Bien sûr, comme Gunzig le reconnaît, ce nouveau scénario est digne des romans du Baron de Münchhausen qui s'extirpait de la vase en tirant sur… ses propres bottes ! Mais la crédibilité de cet apparent tour de passe-passe cosmologique repose sur la très sérieuse théorie du vide quantique.

Dans les théories modernes de la physique, le vide n'est pas le néant : c'est l'état minimal de la densité d'énergie de l'espace où des champs — comme le champ électromagnétique — peuvent être présents. Or dans le vide ainsi défini, en raison de fluctuations quantiques des champs, des couples de particules et d'antiparticules apparaissent de façon épisodique et s'annihilent après quelques fractions de seconde d'existence. Mais, selon Gunzig, avec une expansion de l'univers suffisamment rapide, comme tout semble indiquer qu'elle le sera dans plusieurs milliards d'années, ces particules s'éloigneront les unes des autres, avant qu'elles n'aient eu le temps de s'annihiler. De la matière sera créée de la sorte, en quantité suffisante pour reconstituer un nouvel univers, avec son lot de galaxies, d'étoiles, de planètes, etc. Ce processus de création sera même similaire au big bang d'où est né notre univers. Ainsi, indéfiniment, l'univers s'est recréé et se recréera à partir de lui-même.

Ce scénario est bien sûr très spéculatif. L'intérêt du livre de Gunzig est de montrer de façon très didactique sur quelles données observationnelles et théoriques il repose. On regrettera seulement que l'auteur n'ait pas discuté davantage des points les plus litigieux ou des scénarios concurrents. Par exemple, développant un modèle présentant de fortes similitudes avec celui proposé par Gunzig, le cosmologiste Alex Vilenkin soutient que l'univers doit néanmoins avoir une origine dans le temps (voir son livre Many Worlds in One, 2006). Ce désaccord aurait mérité une discussion approfondie. Il indique en tout cas que les cosmologistes n'ont pas encore de réponses assurées aux grandes questions concernant l'univers. Mais, grâce à ce livre, le non-spécialiste pourra maintenant découvrir quelques spéculations intéressantes à ce sujet.

Thomas Lepeltier, Pour la science, 377, mars 2009.

[stefjm]

Que faisiez-vous avant le big bang ?
d'Edgard Gunzig,
Éditions Odile Jacob (Sciences), 2008.
[...]
Ce processus de création sera même similaire au big bang d'où est né notre univers. Ainsi, indéfiniment, l'univers s'est recréé et se recréera à partir de lui-même.
[...]
Thomas Lepeltier, Pour la science, 377, mars 2009.

Comment est estimée la période de ce processus?

[ThM55]

1979 ! Oui c'est la préhistoire de l'inflation.

A noté que Gunzig a vulgarisé ça dans un bouquin très lisible par tous (et que j'ai dans ma bibliothèque). Je prend la liberté de recopier ce compte-rendu paru dans la revue Pour la Science, car mon navigateur fait un peu la gueule pour y aller, vu le site est non sécurisé.

Que faisiez-vous avant le big bang ?
d'Edgard Gunzig,
Éditions Odile Jacob (Sciences), 2008.
(...)

Le fils d'Edgard Gunzig, Thomas Gunzig, est écrivain. Il vient de publier un roman de science fiction, Spectres, dans lequel une jeune physicienne découvre l'accès à des dimensions parallèles. Il contient des allusions à la cosmologie et à la relativité générale. https://www.amazon.fr/dp/B0GX5H8C9M/...ix=Spectres%20

[stefjm]

Comment est estimée la période de ce processus?

Je n'ai pas posé la bonne question?

[ThM55]

Je n'ai pas posé la bonne question?

Si mais vous la posez aux mauvaises personnes puisque c'est une citation. Il faudrait demander à Edgard Gunzig et Odile Jacob.

[stefjm]

J’espérais naïvement que ceux qui les citent au moins partiellement avaient une réponse.

[ThM55]

Parce que si on reproduit une 4ème de couverture, on doit connaitre tout ce qu'elle dit? Je suppose que si Gunzig a écrit cela, il a dû faire une estimation par des calculs. Je n'ai pas la moindre idée de comment il a procédé et je n'ai pas lu ce livre.

[stefjm]

Disons que la 4ième de couverture ne permet pas de faire de la physique.

[trebor]

Bonjour à tous,
Peut être que cette vidéo pourra permettre de voir à 10' de la vidéo ce qu'était le big-bang quelques microsecondes après le début de son expansion et non son explosion.
et plus : https://www.youtube.com/watch?v=w9iN0iXu5qk
https://www.youtube.com/watch?v=mBfJAcPOLrM&t=6s