L'expansion d'un univers infini

[clement...]

Aujourd'hui, la plupart des scientifiques acceptent que l'univers soit infini et qu'il soit en expansion. J'ai lu quelquechose à ce sujet, ou l'on donnait un exemple pour expliquer ma question, seulement je n'ai que feuilleté le bouquin, et donc je ne m'en rapelle plus. Voici la question:

 

Comment est-il possible d'avoir un univers d'une taille infini, et qui soit en expansion? Comment se peut-il que l'univers soit en train de s'élargir alors qu'il n'a pas de frontières?

['Bruno]

Non, on ne sait pas s'il est infini. Les mesures ne sont pas assez précises pour ça, la densité critique est toujours comprise dans l'intervalle d'erreur. Ce qu'on sait, par contre, c'est que si l'Univers est fini, alors il est "presque plat", donc largement plus grand que l'Univers observable.

 

Comment est-il possible d'avoir un univers d'une taille infini, et qui soit en expansion? Comment se peut-il que l'univers soit en train de s'élargir alors qu'il n'a pas de frontières?

Parce que l'expansion de l'Univers, c'est l'expansion de son espace.

 

Je vais prendre un exemple qui peut peut-être aider, mais je n'en suis pas sûr. Écris tous les nombres entiers relatifs (de moins l'infini à plus l'infini en passant par -2 ; -1 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3...) Il y en a une infinité. Imaginons que ces nombres numérotent les extrêmités des "pixels" de l'Univers. La distance entre 0 et 4 est de 4, parce qu'il y a 4 "pixels" (en gros, un "pixel" d'Univers est un intervalle élémentaire). À présent, ajoutons tous les demis. Donc -1,5 ; -1 ; -0,5 ; 0 ; 0,5 ; 1 et ainsi de suite. Il y a toujours une infinité de pixels, mais deux fois plus : on peut donc parler d'expansion. D'ailleurs il y a maintenant 8 pixels élémentaires entre 0 et 4 : leur distance a doublé.

 

Attention : l'Univers n'est pas pixélisé, bien sûr ! L'exemple précédent permettait juste de comprendre en quoi un truc infini peut continuer à s'agrandir, et comment l'augmentation des distances est liée à ça, mais l'analogie s'arrête là ! Il n'y a en fait rien qui apparaît entre les galaxies, c'est juste l'espace qui s'étend.

[clement...]

Merci beaucoup pour ton explication. C'est un bon exemple ça, les pixels. Il n'y a qu'une seule chose que je comprends pas, c'est quand tu dis "Il y a toujours une infinité de pixels, mais 2 fois plus" Comment peut-on doubler l'infini?

 

C'était un livre de Hubert Reeves il me semble, il donnait une explication de l'expansion, mais avec un exemple physique (ce n'était pas le ballon qui se gonfle). Si je retrouve son explication à la bibliothèque de l'école je la posterais sur ce forum (c'est là que j'ai trouvé le livre.) Va falloir que j'attende lundi, sniff.

[clement...]

Ah, voila! j'ai retrouvé le titre! C'est "Poussière d'Etoiles" d'Hubert Reeves effectivement, je ne m'était pas trompé. J'ai réussi à retrouver le nom grâce à la table des matières du livre dans la section Bibliographie de son site. Voila qui va faciliter les recherches

[ArthurDent]

Comment peut-on doubler l' infini

Rien de plus simple :

Prends par exemple l' ensemble des nombres pairs. Il est infini : 2,4,6,8,10, etc jusqu' à l' infini.

Si à chaque nombre N de cet ensemble, je fais correspondre N/2 , j' obtient non seulement l' ensemble des nombres pairs (2, 4, 6, 8, 10 ...) mais aussi l' ensemble des nombres impairs (1,3, 5 , 7 , 9...) : Je viens de doubler l' ensemble de départ !!!!

 

[En fait, ce n' est pas vrai, il y en a toujours autant. C' est un exemple de la difficulté de raisonner "avec les mains" sur l' infini, même quand il est dénombrable]

 

A+

--

Pascal.

[Jeff Hawke]

C' est un exemple de la difficulté de raisonner "avec les mains" sur l' infini, même quand il est dénombrable]

 

 

Et alors sur les infinis, il y a un truc qui m'a vraiment assis à l'époque, pour essayer de comprendre de quoi il retourne. C'est au sujet de Q et de R.

 

Q est l'ensemble des rationnels (les fractions).

 

Q est dénombrable. Donc on peut compter les rationnels.

 

R est l'ensemble des nombres réels (entiers, rationnels, et les autres...algébriques, transcendants). R n'est pas dénombrable. On ne peut pas compter les réels. Il y en a un max (la "puissance du continu"). R est dense dans lui-même, c'est à dire qu'entre 2 réels quelconques, il y a une infinité de réels... Jusque là, ça va encore...

 

Mais voilà que cela se corse : Q (dense dans lui-même, pas de souci de ce côté-là) est dense dans R !! C'est à dire qu'entre deux réels quelconques (et ils peuvent être sacrément serrés), il y a une infinité de rationnels (pourtant dénombrables).

 

C'est là qu'on voir que les infinis posent un pb ardu de représentation au cerveau humain. On arrive à caser une infinité d'éléments d'un ensemble dénombrable entre 2 élements quelconques d'un ensemble qui a la puissance du continu, c'est à dire un infini de magnitude supérieure à l'infini dénombrable.

[Alu]

Bonsoir,

cette question est récurrente ici, à chaque fois je lis les différentes réponses et à chaque fois je finis par me demander qu'est-ce qui est en expansion

 

Ça ne pose pas de problème de raisonner dans R, dans Q ou dans Z. De même ça ne pose pas de problème d'aborder la question avec une approche discrète comme c'est le cas des pixels de 'Bruno ou bien continue dans R. Mais qu'est ce qui est en expansion exactement : l'espace qui forme l'Univers, ou ce qu'il contient Je pose la question parce que quand je lis les explications j'ai l'impression qu'on subdivise un intervalle aussi petit soit-il par une infinité d'échantillons qu'on peut rajouter. Du coup j'ai l'impression qu'on garde les mêmes dimensions mais qu'on augmente la densité en échantillons (matière, atomes, particules ou je ne sais pas quoi d'autre).

 

Ma question peut paraître simpliste et la réponse est sûrement triviale mais qu'est ce qui est dénombrable voire constant là-dedans : la quantité de matière, le nombre de particules (on le connaît :?) ou autre chose ? òu bien tout est en expansion (matière et espace) L'expansion peut-elle se traduire par une diminution de la densité de l'espace en atomes (ou je ne sais quelle autre particule) ?

Sur le même thème on parle de décalage vers le rouge et de fuite des galaxies, mais pourtant il me semble avoir lu que la voie lactée et Andromède allaient se rencontrer.

 

J'arrête là, je ne suis pas physicien et j'avoue que quelque part je serais très déçu si on savait exactement comment fonctionne l'Univers et qu'on avait percé les secrets de ce système (origine, naissance, évolution, futur).

[clement...]

Les galaxies sont en fuite, il est vrai, c'est la gravité qui fait tenir les étoiles et ainsi l'espace au sein d'une galaxie n'augmente pas réelement, car la gravité contre l'expansion. C'est seulement entre les galaxies que l'expansion se mesure, l'attraction intergalactique étant trop faible.

Personellement, j'ai du mal à imaginer un univers qui sois à la fois en expansion et infini, cependant c'est comme l'espace en 4 dimensions de la relativité générale, qui est impossible à concevoir physiquement pour un être humain, ou bien la théorie des cordes avec plus ou moins d'autres dimensions, ou encore la dualité particule/onde de la mechanique quantique, la physique de nos jours regorge de choses qui peuvent paraître physiquement impossibles, cependant elles sont (on excluera ici la théorie des cordes) à peu près prouvées, mais on ne peut pas en avoir la certitude absolue (pour le moment du moins.)

Il est possible que tout ce raisonnement ait une faille, on peut citer par exemple ici la fin du XIXeme siècle, où tout le monde pensait que la physique était pratiquement achevée. Deux petites exceptions persistait encore et toujours à ne pas coller avec les observations: le rayonnement du corps noir et l'orbite de Mercure.

Cela peut paraître mal placé ici, mais il a suffit de deux petits grains de sables pour renverser la physique, avec l'avènement de la physique quantique et de la relativité générale. On note également quelques "bizarreries" en ce moment (l'effet Pionneer par exemple mais il ce peut qu'il ne s'agisse que d'une faille technique...)

 

Je vous tiens au courant pour l'exemple de Hubert Reeves.

 

Je ne comprends toujours pas comment on peut faire pour doubler un nombre infiniment grand, puisqu'il est infini! On peut doubler quelquechose quand il a une valeure finie, pour en creer 2 fois plus, mais le double de l'infini, j'ai du mal à representer ça...

Enfin voila pour les nombres.

 

En ce qui concerne le fait que Andromède et notre Voie Lactée ce rapproche, il me semble que c'est également dû à la gravité, plus forte ici que l'expansion de l'univers et qui fait donc en sorte qu'elle se rapproche de nous (ou qu'on se rapproche d'elle, ça dépend de comment on voit les choses !). Notre galaxie est très proche de celle d'Andromède, donc peut être que ici la gravité a un effet suffisamment puissant pour contrer, la encore, l'expansion de l'univers. Il me semble que c'est cela, après peut-être que ce que j'avance est faux, mais c'est ce qu'il me semble, c'est comment je vois la chose. Vous en pensez quoi vous?

[ArthurDent]

Pour les nombres et les hiérarchies dans les infinis, si tu veux creuser il faut aller voir du coté de Cantor ... Prévoir une boite d' aspirine

http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_transfini

 

En ce qui concerne les galaxies, l' expansion et l' avenir de la physique, je pense que tu as bien résumé la situation.

 

A+

--

Pascal.

['Bruno]

Mais qu'est ce qui est en expansion exactement : l'espace qui forme l'Univers, ou ce qu'il contient ?

L'espace qui forme l'Univers.

 

Ce qu'il contient (les galaxies) est en quelque sorte "entraîné" par l'expansion de l'espace.

 

Ma question peut paraître simpliste et la réponse est sûrement triviale mais qu'est ce qui est dénombrable voire constant là-dedans : la quantité de matière, le nombre de particules (on le connaît :?) ou autre chose ?

Dans la théorie du big bang classique, le nombre de particules, leur masse et leurs longueurs, tout ça est constant.

 

Dans la théorie de l'Univers stationnaire, la masse et la longueur des particules étaient constantes, mais le nombre de particule augmentait en même temps que l'espace s'étendait (pour "combler les trous", en quelque sorte). Cette théorie s'est écroulée après la découverte du rayonnement 3K, qui était incompatible avec elle.

 

Dans certaines "théories alternatives", la masse et/ou la longueur des particules augmentent avec l'expansion (mais leur nombre reste constant). Par exemple, les galaxies augmentent de taille en même temps que l'espace, un peu comme si elles étaient dessinées (et non collées) sur le ballon de la fameuse analogie. Mais ces théories ne ont pas aussi solides que le big bang, loin s'en faut aujourd'hui.

 

Remarque : quand je dis que le nombre de particules est constant, c'est en négligeant tous les phénomènes nucléaires (à l'intérieur des étoiles notamment) qui peuvent créer ou détruire des particules.

 

L'expansion peut-elle se traduire par une diminution de la densité de l'espace en atomes (ou je ne sais quelle autre particule) ?

Oui dans le big bang.

 

Sur le même thème on parle de décalage vers le rouge et de fuite des galaxies, mais pourtant il me semble avoir lu que la voie lactée et Andromède allaient se rencontrer.

Les galaxies ont des mouvements propres de plusieurs centaines de km/s. La galaxie d'Andromède est tellement proche de nous que sa vitesse de récession due à l'expansion est plus petite que son mouvement propre : celui-ci l'emporte, elle s'approche. Au-delà de l'amas de la Vierge, toutes les galaxies ont une vitesse de récession en éloignement, même si elles se déplacent en fait vers nous (l'expansion l'emporte sur leur mouvement propre).

[Alu]

Merci 'Bruno, ça permet de resituer les faits dans les grandes lignes. Je vois que le rayonnement 3K revient sur le tapis, après 5 à 10 tentatives râtées avec cette question sur le quizz je sais maintenant que c'est autour de 3K (mais le quizz propose 2,97 et d'autres choix très serrés qui changent sans arrêt). Je vais aller me documenter parce que je ne sais pas ce qu'est ce rayonnement cosmologique (ou cosmique comme c'est écrit dans le quizz il me semble).

 

Je vais téléphoner à Igor et Grichka, nul doute que tout sera limpide après ça

[clement...]

Bonjour tout le monde, j'ai été à la bibliothèque. Voilà l'example de Reeves. Imaginez un metre d'une longueur infinie qui traverse l'univers. On le chauffe, le métal duquel il est fait se dilate, cependant le nombre de graduations ne change pas. En observant cela au téléscope, on observe que la distance entre 2 graduations augmente.

A ne pas confondre trop avec l'univers cependant, car celui ci se dilate en refroidissant, alors que le metre se dilate en chauffant.

[patriick]

Aujourd'hui, la plupart des scientifiques acceptent que l'univers soit infini et qu'il soit en expansion. J'ai lu quelquechose à ce sujet, ou l'on donnait un exemple pour expliquer ma question, seulement je n'ai que feuilleté le bouquin, et donc je ne m'en rapelle plus. Voici la question:

 

Comment est-il possible d'avoir un univers d'une taille infini, et qui soit en expansion? Comment se peut-il que l'univers soit en train de s'élargir alors qu'il n'a pas de frontières?

 

Bonsoir , Clément

Pour moi qui ne suis pas une tronche d'astronomie, mais simplement quelqu'un qui pense, l'univers (ou espace) est sans fin. Ce que l'on appelle expansion de l'univers, c'est cette "grenade" de big bang qui a explosé, et dont les éclats partent dans tous les azimuts à la fois sans jamais s'arrêter. L'espace occupé par tous ces éclats (que l'on nomme aussi "univers") ne cesse de s'aggrandir. Et d'ailleurs pourquoi s'arrêteraient-ils, ces "éclats" ?

C'est pas la place qui manque! N'empêche que là, cela pose une question : comment imaginer qu'un évènement ait eu lieu à un temps T zéro pour durer indéfiniment alors que l'espace tout comme le temps n'ont ni début ni fin...

['Bruno]

Pour moi qui ne suis pas une tronche d'astronomie, mais simplement quelqu'un qui pense, l'univers (ou espace) est sans fin. Ce que l'on appelle expansion de l'univers, c'est cette "grenade" de big bang qui a explosé, et dont les éclats partent dans tous les azimuts à la fois sans jamais s'arrêter. L'espace occupé par tous ces éclats (que l'on nomme aussi "univers") ne cesse de s'aggrandir. Et d'ailleurs pourquoi s'arrêteraient-ils, ces "éclats" ?

Tu as l'air d'imaginer que l'espace en expansion, c'est l'espace occupé par la matière qui s'étend dans toute les directions à l'intérieur d'un espace pré-existant infini.

 

Ce n'est pas ça, la théorie du big bang. Dans la théorie du big bang, la matière ne s'étend pas, c'est l'espace total qui s'étend. Et on ne sait pas encore s'il est fini ou infini.

[clement...]

Je rajoute qu'on ne sais pas si le temps a commencé au moment du big bang, ni même si il a commencé avec une singularité. On n'a pas suffisamment de preuves pour appuyer ces théories là. Les scientifiques sont divisés sur ce sujet. On rentre dans le domaine de la cosmologie et de la physique théorique.

[loupdunord59]

Bonjour, on ne sera jamais ce qu’il sait passer avant le big bang, ni d ailleurs ce qu’il avait avant, car pour expliqué une chose il faut l avoir vécu ce n ai que des hypothèses a propos du big bang on n ai pas sur a 100% la théorie actuel sais celle qui parait la plus probable au scientifique, mais il on encore des doutes.

[Newton]

modération: un effort sur l'orthographe. Merci

Passage en mode normal: Il ne faut pas forcément avoir vécu quelquechose pour l'expliquer. Un exemple simple: un cratère sur la lune. Nous n'étions pas là mais nous savons très bien d'où ils proviennent.

[Jeff Hawke]

Et de plus, on y était au Big Bang, certes sous une forme moins structurée que maintenant (et aussi à un stade moins avancé de la différenciation )

[loupdunord59]

Vècu c est une fasons de parler, je voulez dire par la que on na plus de chance de raconté par exemple la guerre 14-18 avec plus de certitude, que le bing bang pour qui jusqu’ a l heure actuel reste une simple hypothèse

[Jeff Hawke]

Vècu c est une fasons de parler, je voulez dire par la que on na plus de chance de raconté par exemple la guerre 14-18 avec plus de certitude, que le bing bang pour qui jusqu’ a l heure actuel reste une simple hypothèse

 

Alors là, détrompe toi ! On a beaucoup plus de certitudes dans le domaine des "sciences dures" que dans des domaines comme par exemple l'Histoire, qui mettent en jeu la matière émotive et incertaine de l'humain, la mémoire, la politique, le point de vue des vainqueurs (souvent) et parfois des vaincus...

 

Il est plus facile de comprendre et d'élucider des "lois", que des "luttes"...

[loupdunord59]

Bon, alors je suis entièrement d’accord avec toi donc, je vais demander a la science ce qu’il avait avant le big bang (même pendant) ils seront en mesure celons t ai dire ce qu’il « avait » a « eux » avec une certitude exacte ? non je pense pas, comme tu dit l histoire il y a plein de chose qui rentre en compte vècu politique ,témoignage etc.….mais on peut dire (sur l histoire ) comme tu dit les vainqueur et les perdant car ce sont des choses que nous somme en mesure d’expliqué, car « vècu » ,le big bang on « suppose » qu’ il sais passer une XXXX chose mais quoi ?comment prouvé qu’ il n y avait (rien) ou (tout )question cratère lunaire ,trop facile comme preuve car ce sont des choses qui arrive pendant notre air donc….

[Newton]

Comme en histoire... comment prouver que ce qui s'est passé est exact ? Tiens, prends l'IRak par exemple... Que va t on retenir de l'histoire ? La version "européenne", "Irakienne" ou celles des USA ? Parce qu'à mon avis, tu auras 3 versions différentes d'un même évènement...

[loupdunord59]

Oui, mais on sait a la base ce qu’il y a eux « la guerre »la(s) question(s) que l on ce pose sur la guerre ou l’histoire sais pour qui, pourquoi…qui a raison mais elle a bien eux lieu tandis que on ce pose encore la question a-t-il eux un big bang ??, une autre question même si on arrive a prouver qu’il y a eux un big bang arrivera t on a savoir ce qu’il y a après (ou derrière) ce qu’il nous sert d’univers….comme l’espace les questions pleuve a (l infini)….

[Newton]

Je ne suis pas d'accord.... Tu pars d'une hypothèse sur le big bang qui n'est pas correcte. Il n'y avait pas d'avant.

 

Sinon, concernant les faits historiques, combien sont inexpliqués bien que nous étions présents ? Tiens, les religions par exemple... Nous étions bien là ? Et bien personne ne sait dire si un ou des Dieux existent... Et les légendes ? Combien sont vraies ?

[loupdunord59]

Pas, la même chose  dieu et autre croyance n ai que pure spéculation non fondé qui résulte de fait écrit, par la même occasion les légendes, mais comment peut tu comparé des choses comme sa !!!! Qui eux on plus de chance d’être vrai a tu trouver un livre daté de l an -4 million d’année qui par du big bang ?? Non je ne pense pas je veux bien croire au big bang, mais alors arrêtons les hypothèses et avançons des « vrai » preuve. …….. amicalement.

[Universus]

Salut à tous,

 

mais alors arrêtons les hypothèses et avançons des « vrai » preuve.

 

Et qu'est-ce qu'une vraie preuve? Une preuve, n'est-ce pas justement quelque chose de... vrai? Et comment distinguer les vraies des fausses? Par nos préférences?

 

Amicalement

[loupdunord59]

Oui, tu a des fausses preuves qui sont de pure invention !! (Une preuve n ai pas dure a fabriquer) encore faut-il le prouver.

[Newton]

Des preuves... on en a. Mais il faut savoir les interpréter et c'est ce que font les cosmologues. Ca reste innaccessible pour moi parce que je n'ai pas tous les outils pour les comprendre. Tout comme quelque'un ne sachant pas lire ne saurait pas déchiffrer un manuscrit.

 

En tout cas, j'ai plus confiance en un fait scientifique duquel on peut trouver des traces qu'un écrit d'une personne racontant un fait d'il y a plusieurs centaines d'années....

[loupdunord59]

D’où les scientifiques on t-il apprit leur savoir ? D’une personne qui lui a appris, qui lui a lu quelque part qui lui a reproduit etc.…. Donc comment savoir qui dit vrai, tu dis ne pas faire confiance a une personne qui a écrit il y a plusieurs centaines d’années je suppose que tu fais référence a la bible qui na absolument rien na voir avec le big bang.l’univers et absolument une chose formidable il reste a comprendre son passer, enfin je veux dire exploité tout ce qu’il nous le permet…..

[Newton]

Bon ok... la terre est plate