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| Auteur | Sujet : Y a-t-il un grand architecte dans l'univers ? |
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Gilgamesh d'Uruk Lui-même | Reprise du message précédent : --------------- Nation spatiale : la chaîne de l'Arche interstellaire. |
Publicité | Posté le 20-04-2019 à 14:34:13 ![]() ![]() |
bestiauvelu Modérateur |
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TZDZ |
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µjoshua wopr WOPR V 0.0.0 | La flêche qui tombe ?
Message édité par µjoshua wopr le 23-04-2019 à 13:35:28 --------------- Strange game! jovalise on soureforge.net |
µjoshua wopr WOPR V 0.0.0 |
--------------- Strange game! jovalise on soureforge.net |
river_tam Instable mentalement |
--------------- Une année s'écoula. Les jours défilèrent patiemment un à un. Au tout début du multivers ils avaient essayé de tous passer en même temps et ça n'avait pas marché. |
Modération | Posté le 23-04-2019 à 14:43:52 ![]()
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Publicité | Posté le 26-04-2019 à 19:58:08 ![]() ![]() |
sebmbalo métis ET de droite ET alors? |
--------------- "Je ne suis pas disposé à subir le terrorisme intellectuel d'une gauche moralement et intellectuellement décadente" - J.Chirac |
Gilgamesh d'Uruk Lui-même |
--------------- Nation spatiale : la chaîne de l'Arche interstellaire. |
donut78 Stop eating donuts |
--------------- Du calme, pose ce poireau et tout se passera bien. Ne m'oblige pas à faire une roulade arrière ... |
antipognon Sans-papiers cul |
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Profil supprimé | Posté le 18-05-2019 à 11:13:57 ![]() |
donut78 Stop eating donuts |
--------------- Du calme, pose ce poireau et tout se passera bien. Ne m'oblige pas à faire une roulade arrière ... |
talbazar morte la bête, mort le venin |
TZDZ |
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Altarius As de la digression |
Message cité 1 fois Message édité par Altarius le 19-05-2019 à 08:02:45 --------------- Dsl pour les fautes - ne pas juger est une clé qui change le monde - Mensonge, propagande et manipulation, bienvenue chez les médias. |
Gilgamesh d'Uruk Lui-même | On peut difficilement faire plus trompeur comme image. --------------- Nation spatiale : la chaîne de l'Arche interstellaire. |
Altarius As de la digression | L'important n'est pas l'illustration car oui,le big bang n'est pas une explosion. Mais la question qu'il y a derrière, "comment le néant peut produire quelque chose ?" Message cité 2 fois Message édité par Altarius le 19-05-2019 à 08:28:24 --------------- Dsl pour les fautes - ne pas juger est une clé qui change le monde - Mensonge, propagande et manipulation, bienvenue chez les médias. |
markesz Destination danger |
--------------- Le mur est bien là! Il y aura de la casse partout. |
Gilgamesh d'Uruk Lui-même |
Dans ce genre de débat, il y a quatre notions distinctes qu'il ne faut pas confondre : Le néant qui représente l'absence d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoi que ce soit d'intelligible. Le néant est une notion métaphysique, et non physique, c'est à dire qu'il réside dans sa simple définition : ce n'est rien. On ne doit, en droit, le faire correspondre avec rien d'existant, par définition. Le nombre zéro qui est une notion mathématique qui désigne quelque chose, de même que l'ensemble vide. En tant que nombre ou ensemble, ils sont pourvus de propriétés (nombreuses). On peut d'ailleurs distinguer zéro de l'ensemble vide, car ils expriment deux concepts distincts. Alors que "néant" et "rien" sont synonymes. Si un concept possède des propriétés qui permettent de le distinguer d'un autre autrement que par le langage, ce n'est pas rien. Le vide, qui n'est pas rien. Avec le vide, nous entrons dans la physique. Le vide se définit comme l'état d'énergie minimale des champs. Mais je n’en dis pas plus, on va abondamment développer ça plus bas. L'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriétés qui n'ont rien de triviales : Ce n’est pas rien, tout ça ! L'espace-temps n'a rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide. Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables. Bon, comment tout ça se combine avec l’idée d’un univers en expansion ? Commençons par un paradoxe. La théorie que l'on va qualifier de "classique" de l’expansion, dite du Big Bang, née dans les années 20 et confirmée dans les années 60, ne fait appel qu'à la matière, au rayonnement et à la relativité générale, et c'est une théorie sans "bang", c'est à dire qu'elle n'explique pas l'expansion de l'univers, et moins encore la création de l'univers, quel que soit le sens qu'on donne au mot création. Voilà un premier point à bien imprimer : c'est une théorie de l'expansion qui est absolument muette sur l'origine de l'expansion. La théorie, qui sur la plan théorique se résume au deux équations de Friedmann ne fait "que" relier la variation du taux d'expansion de l'univers avec son contenu énergétique. Si on prend la valeur actuelle du taux d'expansion, notée H0, on peut en déduire que la valeur qu'il avait à l'instant d'avant était plus élevée, et celui encore avant plus encore, etc. Cette "constante" d'expansion est en fait une fonction du temps que l'on note H(t). L'équation de Friedmann nous dit que dH/dt est négative si la densité d'énergie et la pression de l'univers sont positives. Cela rejoint l'intuition : de la même façon, la vitesse d'un caillou qui s'éloigne du centre de masse décroit dans un champs de pesanteur positif. Or la physique classique ne connait que des champs de pesanteur positifs. Si on en reste dans ce cadre, lorsque l'univers est plus petit, il est plus dense. Donc la décroissance de H est plus rapide dans le jeune univers que maintenant. Donc il faut que sa valeur initiale soit très grande, et tout le monde connait le résultat : quand on annule la taille de l'univers, la fonction fort logiquement diverge et il faut donner à H une valeur initiale infinie pour obtenir la valeur actuelle. Or, le contenu énergétique classique, matière et rayonnement est incapable de faire autre chose que de freiner l'univers, c'est à dire de diminuer H. C'est donc sans espoir de ce côté pour trouver un mécanisme qui serait susceptible de donner à H une valeur infinie, ou au moins très élevée. C'est ce qui fait dire que la théorie du Big Bang est une théorie "sans bang", le "bang" étant dans l'idée l'événement qui aurait donné cette valeur élevée initiale de H. D'aucuns pourraient se dire : ah mais oui, mais je sais, quand l'univers était tout petit et fortement comprimé, la pression était très élevée et, jouant contre la gravité, elle a propulsé l'univers dans toutes les directions ! D'où l'idée commune de se représenter le Big Bang comme une explosion. Mais ça ne marche pas. Un des ajouts majeurs de la théorie de la relativité générale à la théorie de la gravité newtonienne, c'est l'idée que la gravité est proportionnelle au quadrimoment impulsion-énergie. C'est un vecteur à quatre composantes : une composante énergie (liée à la coordonnée temporelle) et trois composantes d'impulsion (liées aux trois dimensions spatiales). Et cette triple composante impulsionnelle, ce flux de quantité de mouvement, c'est précisément ce qu'on appelle la pression. En relativité générale, la pression gravite, ce qui n'est pas du tout le cas avec Newton. Et ce qu'il advient, c'est que certes dans un milieu dense et chaud, comme le centre d'une étoile, la pression générée par l'agitation thermique s'oppose à l'effondrement, mais que subrepticement, en même temps qu'elle s'oppose à l'effondrement, la pression augmente la valeur du champs de gravité qui écrase l'étoile. Et que dépassé un seuil (élevé, et du reste pas facile à calculer précisément), le surcroît de gravité généré par la pression dépasse sa contribution à résister à l'effondrement. Dans le cadre de l'astrophysique, c'est ce qui explique le côté irrémédiable de l'effondrement gravitationnel en trou noir. Et dans le cadre de la cosmologie, c'est ce qui contredit l'intuition d'un début de l'expansion engendré par un milieu de forte pression. La pression, comme la densité d'énergie, freine l'expansion. La lumière elle même génère une pression, et c'est le même raisonnement, cette pression contribue positivement à la gravité. Exit l'idée d'un "bang explosif" c-à-d qui serait causé par la pression initiale, qu'il s'agisse de celle des gaz ou de celle de la lumière. Si on en reste aux composants classiques, il n'existe pas de termes susceptibles d'expliquer la valeur élevée du taux d'expansion initial. Les choses ont commencé à changer au début des années 80 avec la théorie de l'inflation, qui est précisément une théorie du "bang". C'est elle qui va nous expliquer de quelle manière on peut conceptualiser cette valeur initiale très élevée de H, qui va ensuite subir le freinage de la matière et du rayonnement. Et puisqu'on a dit que ces deux compères avaient pour effet de diminuer H, la théorie de l'inflation postule un espace dépourvu de matière et de rayonnement, autrement dit : on part d'un espace vide. Nous allons voir qu'étrangement, seul le vide peut faire bang. Pour comprendre ça, il va falloir déjà faire un gros détours conceptuel sur cette notion de vide. Le vide a priori, ce n’est rien. On est tenté de l'assimiler au néant. Mais la Physique, la philosophie naturelle autrement dit, se préoccupe de ce qui est et n'utilise donc pas ce concept de néant. Quand on parle du vide physique, il ne s'agit pas du néant. Mais le piquant de l'histoire, c'est que les deux branches maîtresses qui nous permettent appréhender la Nature à ses niveaux les plus fondamentaux, la relativité générale et la théorie quantique des champs (QFT pour quantum field theory), ont pour objets centraux les deux attributs que les primates visuels que nous sommes associent spontanément au néant. Bien que ce soit absurde quand on y réfléchit un tant soit peu, vu que le néant n'étant rien, il n'est pas représentable, si on demande néanmoins à tout un chacun de se représenter le néant en imagination, il visualisera probablement ça: un grand espace vide. L'espace, le contenant géométrique, est ce que décrit la relativité générale. Et le vide, le contenu de cet espace, est ce que décrit la QFT. Le moins qu'on puisse dire c'est que les deux concepts, espace et vide, ne représentent donc par "rien". La révolution scientifique commencée au XXe siècle peut se résumer à ce dé-niaisement intellectuel. Là où il semblait impossible d'imaginer des structures, tout repose désormais dessus, basé sur une physique théorique de très haute volée. Il faut au minimum un master pour commencer à en aborder les mystères autrement qu'avec des concepts vulgarisés. Et le point nodal de l'histoire pour envisager l'origine de l'univers, c'est que l'espace et le vide entretiennent une dialectique serrée. Le vide possède un état fondamental dont l’énergie n'est pas nulle et cela engendre une pression négative qui a son tour est la cause d'une expansion de l'espace qui en retour augmente le volume du vide. Et le changement d'état du vide vers un niveau de moindre énergie représente un mécanisme par lequel on va pouvoir faire apparaître de la matière, donc passer d'une univers vide en inflation à un univers de matière et de rayonnement en expansion. Matière et vide Ce qu'on appelle la matière, c'est un vide qui n'est pas à son état d'énergie minimal, c'est à dire un vide excité. Ce qu'on appelle le vide c'est un ensemble de champs, un pour chaque particule élémentaire, à leur état d'énergie minimal. Même dans cet état minimal, le champ conserve une activité résiduelle qui produit des couples de particules qui se résorbent en un temps très court (d'autant plus court que la particule produite est massive). Le vide est une ruche vibrionnante qui produit de la matière à jet continu. Mais il s'agit d'une matière virtuelle, c'est à dire que ces particules ne peuvent pas interagir avec une particule réelle, un détecteur de particules par exemple ; elles produisent par contre un effet collectif qui joue un rôle important dans la théorie des champs quantiques. L'énergie par unité de volume ρ autrement dit la densité d'énergie du vide (en Joule/m3, par exemple) résulte d'une sommation sur les champs quantique. L'énergie E d'un champ en théorie quantique c'est : E(n)=(n+1/2)hν avec n>0 représente l'état excité, le champ génère de la matière D'où l'énergie de point zéro du champ : E(n=0)=1/2 hν ...qui n'est pas nulle. Pour calculer l'énergie de vide, on intègre sur tous les modes des champs de toutes les particules (fermions, bosons) pour obtenir un total. Et là, c'est le drame... Même si on ne fait le calcul que sur une seule particule, par exemple le photon, l'intégrale donne une densité d'énergie de l'ordre de ρ∼10120 fois la densité d'énergie mesurée. C'est ce qu'on appelle une catastrophe ultraviolette : en intégrant les modes de fréquences croissantes qui sont aussi les plus énergétiques (si on part des fréquences optiques, c'est quand on va vers les ultraviolets), l'intégrale diverge, c-à-d que son résultat tend vers l'infini. Usuellement, on somme jusqu'à une fréquence dite de coupure, qu'il faut justifier physiquement. Or dans le cadre de la Physique actuelle, la fréquence de coupure c'est la fréquence de Planck. On obtient comme résultat que la densité d'énergie du champs est de l'ordre de la densité de Planck. Ok, ce n'est pas infini. Mais c'est quand même extraordinairement élevé. Ou pour le dire à l'inverse : notre vide apparaît extraordinairement peu énergétique par rapport à ce qu'il devrait être, si on se fie à la théorie quantique des champs. C'est le problème dit de la constante cosmologique. Sans doute le problème ouvert le plus brûlant de la physique actuelle. Mais bon... Si on passe ça sous le tapis, l'idée est que "naturellement" on a une "énergie plancher" qui se déduit du formalisme fondamental la théorie quantique des champs. Comme il s'agit de l'état fondamental des champ, l'idée d'une "dilution" est sans objet. Cela signifierait que les lois de la physiques changent avec l'expansion. Vide et expansion Si je prend un système constitué très simplement d'un volume de vide et que j'augmente ce volume, en lui faisant subir une expansion, que se passe t'il ? J'ai crée un volume plus grand d'espace remplis de vide. Comme ce vide représente une certaine énergie par unité de volume, j'ai augmenté l'énergie de mon système. Soit U l'énergie interne de mon système. En thermodynamique de base, j'ai l'équation de conservation de l'énergie qui s'écrit comme ça, pour un système adiabatique (=qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur, ce qui est le cas de l'Univers) et isentropique (= dont le nombre moyen de particules par unité de volume ne change pas, ce qui est le cas du vide) : dU=−PdV dU est la variation de mon énergie interne Très simplement, si j'ai un piston rempli de gaz sous pression et que je le laisse aller, son volume va augmenter (dV>0), et l'énergie interne va diminuer : une force travaille, et ce travail est fourni à l'extérieur, ce qui fait tourner le moteur de la Volvo, par exemple. Mais d’après ce qui précède, si j’augmente un volume de densité ρ, l’énergie augmente comme ça : dU=ρdV d'où : P=−ρ Autrement dit l'augmentation de l'énergie interne est compensée par une pression négative. Bon, ça c'est ce que nous dit la théorie quantique des champs, au sujet du vide. Que nous dit la relativité générale, au sujet de l'espace ? Que la gravité d'un fluide quelconque de densité d'énergie ρ et de pression P est donné par la trace du tenseur énergie-impulsion Tµv. Ce tenseur peut se représenter par une matrice 4x4. Le nombre 4 est le nombre de dimension d'espace-temps : 1 dimension temporelle (dénoté par l'indice 0 en général) et trois dimensions spatiale (notée 1, 2 et 3). Dans le cas d'un milieu homogène et isotrope, le tenseur est symétrique et seul les grandeurs en diagonale sont non nulle. La densité d'énergie est portée par la coordonnée temporelle, et la pression par les coordonnée spatiales. On vérifie ici ce qu'on a dit plus haut : en relativité générale, la pression gravite, c'est à dire qu'elle doit être comptabilisée dans la somme des termes qui produisent une courbure de l'espace. En gros la composante temporelle du tenseur (T₀₀) représente la gravité newtonienne, c'est à dire que si on s'en tient là on obtient le potentielle de gravité classique (potentiel de Poisson) et les composantes spatiales (T₁₁, T₂₂, T₃₃) vont être responsable de la (très) légère déformation de l'espace au voisinage d'un corps massif. T₀₀ = ρ Et la trace du tenseur, Tr(Tµv) c'est la somme de ces quatre termes diagonaux, ce qui nous donne : Tr(Tµv)=ρ+3P
On donne un petit nom à cette énergie du vide : la constante cosmologique, noté Λ. Et avec cet unique ingrédient, on a ce qu’on appelle un univers de De Sitter (un "toy univers" publié en 1917). La croissance du facteur d’échelle a(t) est une exponentielle du temps t : a(t)∼exp(Ht) avec H∼√(Λ/3) C'est le premier miracle de la Physique : le vide engendre une pression négative qui elle même engendre l'expansion, ce qui nous manquait cruellement dans la théorie classique. Bon, maintenant on pourrait se dire ok, le vide rentre en expansion, mais quand même... On a dit que la création de vide est "compensée" par la tension, la pression négative. Seulement, non, ici ça ne marche pas : cette tension ne travaille pas, vu que l'univers est un système isolé. Il ne fournit de l'énergie à personne, et on viole allègrement le Premier Principe de thermodynamique dans cette histoire : l'énergie n'est pas conservée, elle ne fait que croître ! Et c'est la connexion avec la relativité générale qui permet le second miracle de la Physique : tout se fait à bilan d'énergie nul. Cela fait intervenir l'idée que l'énergie d'un champ gravitationnel a une valeur négative, susceptible de compenser cette création d'énergie. Cette valeur négative de l'énergie gravitationnelle n'est pas un concept récent : c'est déjà classiquement vrai dans le cadre newtonien. La gravité est une force de liaison. Deux masses liées par une force ont moins d'énergie potentielle que deux masses libres. Cela signifie que pour les délier il va falloir leur fournir du mouvement. Si on se représente deux masses situées à l'infini l'une de l'autre, leur énergie est nulle. Elles tombent l'une vers l'autre : leur énergie cinétique augmente ce qui est compensé par une énergie potentielle gravitationnelle négative, et la valeur totale de leur énergie mécanique reste nulle. La valeur de l'énergie gravitationnelle dans le cadre de la relativité générale n'est pas un calcul simple, mais dans le cadre du scénario inflationnaire, on peut effectuer ce calcul avec une rigueur suffisante, et le bilan est nul. Si on rassemble toutes nos billes, on obtient donc le scénario suivant : on postule que l'état d'énergie typique du vide est très élevé, en se basant sur les résultat de la QFT. De façon qu'on explique pas encore, mais qui se constate simplement du fait que notre univers existe, il existe un état du vide de basse énergie. La thermodynamique classique permet donc de prédire que ce vide énergétique va décroître spontanément pour rejoindre le point bas. Avant et durant cette chute, l'univers est en inflation, et un volume élémentaire de vide de dimension subatomique (disons 10⁻²⁸ cm) va atteindre une taille centimétrique, c-à-d une croissance d'un facteur e¹⁰⁰ environ en une durée plus que brève de l'ordre de 10⁻³² s. Si on donne à la densité d'énergie initiale la valeur d'énergie dite de Grande Unification (GUT), de l'ordre de (10¹⁶ GeV)⁴ alors la bille d'univers qui sort de l'inflation est remplit d'un plasma dont l'énergie totale est suffisante pour donner naissance à toute la matière (baryonique et noire) et tous le rayonnement de l'Univers. Le vide initial a changé de phase, et convertit son énergie en matière et rayonnement. La pression qui était fortement négative est devenu fortement positive, le taux d'expansion de l'espace est maintenant freiné par son contenu. On raccroche ainsi les wagons avec un Big Bang chaud classique, mais on a une idée désormais de ce qui aurait pu faire "bang". Message édité par Gilgamesh d'Uruk le 19-05-2019 à 21:04:31 --------------- Nation spatiale : la chaîne de l'Arche interstellaire. |
Gilgamesh d'Uruk Lui-même | Pour aller plus loin, je conseille chaudement les cours d'Alan Guth (un des géniteurs de la théorie de l'inflation) qui est un excellent pédagogue et qui produit des cours remarquablement clairs et structurés. C'est la source essentielle de ce qui précède. Les cours sont en anglais mais avec un sous titrage anglais de qualité. 1. Inflationary Cosmology: Is Our Universe Part of a Multiverse? Part I Message édité par Gilgamesh d'Uruk le 19-05-2019 à 10:00:54 --------------- Nation spatiale : la chaîne de l'Arche interstellaire. |
TZDZ |
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Altarius As de la digression | Si vous voulez --------------- Dsl pour les fautes - ne pas juger est une clé qui change le monde - Mensonge, propagande et manipulation, bienvenue chez les médias. |
Ryan Foupoudav |
C'est ce fol espoir qui fait dire qu'en étudiant le cerveau que l'on percera l'énigme de la conscience, en dépit de l'existence du "hard problem of consciousness", on continue à vouloir faire rentrer le phénomène de la vie consciente dans un grille scientifique, qui ne correspond pas. --------------- "Nothing ever happens to the knowing with which all experience is known" |
donut78 Stop eating donuts |
--------------- Du calme, pose ce poireau et tout se passera bien. Ne m'oblige pas à faire une roulade arrière ... |
Captain Suruba Tropical Badass |
--------------- On prend vite l'habitude de se faire lécher les couilles |
SirAnneau |
TZDZ | Enfin, le retour de la pensée-citation. Génial.
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Altarius As de la digression | Ce n'est qu'une citation, hein
--------------- Dsl pour les fautes - ne pas juger est une clé qui change le monde - Mensonge, propagande et manipulation, bienvenue chez les médias. |
Gilgamesh d'Uruk Lui-même | Par contre "Dieu existe" ça, c'est bon, faut pas toucher. --------------- Nation spatiale : la chaîne de l'Arche interstellaire. |
Profil supprimé | Posté le 31-05-2019 à 10:00:43 ![]()
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Altarius As de la digression |
--------------- Dsl pour les fautes - ne pas juger est une clé qui change le monde - Mensonge, propagande et manipulation, bienvenue chez les médias. |
Profil supprimé | Posté le 31-05-2019 à 13:15:36 ![]() Plus de doute, tu trolles grassement. |
Altarius As de la digression | Alors je n'ai pas la même définition du trollage --------------- Dsl pour les fautes - ne pas juger est une clé qui change le monde - Mensonge, propagande et manipulation, bienvenue chez les médias. |
TZDZ |
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