L'univérs fini ou infini

[guik]

...Ton "sinon" est faux : l'expansion de l'espace est une conséquence de la gravitation' date=' et la force de gravitation est une force très faible à côté de celles qui maintiennent la cohésion de la matière qui, pour cette raison, ne s'étend pas.[/quote']

 

Complétement d'accord ! Et oui, l'espace est en "expansion de lui même".

Et cela n'est en rien comparable au "déplacement propre" de la matière...

 

Guik.

[minautor]

Chaque cercle ne représente PAS une hypotétique "limite" de l'univers à un instant donné. Le but est de représenter notre univers possédant 4 dimensions sur un écran à deux dimensions. Les trois dimensions spatiales sont donc réduites à une seule et unique dimension spatiale, formant une ligne circulaire. Ainsi. chaque cercle (je parle bien de la ligne, pas de l'intérieur du cercle qu'on appelle "disque") représente l'univers entier à un instant donné, alors que le schéma représente l'univers dans sa globalité, incluant passé, présent et futur.

 

Tu comprends donc que ce point BB (qui disparait d'ailleurs dans les schémas suivants, plus élaborés, car on ne sait RIEN de la toute première fraction de seconde de l'univers) correspondrait donc à l'univers naissant. Il ne s'agit PAS d'un point de l'univers actuel, qui ne comporte à priori pas de centre (regarde le cercle correspondant à l'univers actuel, et cherche un point sur ce cercle correspondant au centre de l'univers ?

 

Quéstion béte je pense mais je me lance

Y'a quoi à l'intérieure du cércle qui s'apelle "disque" ?

 

 

(Je croit que j'ai toujours rien comprit )

[Pipo]

Quéstion béte je pense mais je me lance

Y'a quoi à l'intérieure du cércle qui s'apelle "disque" ?

 

 

(Je croit que j'ai toujours rien comprit )

 

 

Je réexplique. De la même manière que l'on est incapable de s'imaginer une nouvelle couleur, notre esprit ne peut se représenter que des objets à 3 dimensions ou moins et des espaces à 2 dimensions ou moins.

 

La surface d'une feuille de papier est un espace à deux dimensions : si tu t'imagines comme un minuscule acarien dessus, incapable de lever ou de baisser la tête et avec un masque sur les yeux ne comportant qu'une fente horizontale, tu n'as absolument aucune notion de "haut" ou de "bas", tu peux juste regarder ou te déplacer devant/derrière ou à droite/à gauche.

Maintenant, imagines-toi une feuille courbée (peu importe de quelle manière), il s'agit d'un objet dans un espace à trois dimensions. Mais la surface de cette feuille est toujours, elle, est un espace à deux dimensions : le petit acarien ne peut que se déplacer devant/derrière et à gauche/à droite, le long de cette espace courbe.

 

Maintenant, le problème, c'est que notre modèle d'esapce-temps à 4 dimensions, trois spatiales, une temporelle. Pour n'avoir que deux dimensions, il faut donc virer deux dimensions spatiales. L'ensemble de notre univers est donc représenté dans le schéma de Bruno comme un espace à 1 dimension, soit une ligne, en l'occurence courbée, formant un cercle, le rayon de ce cercle formant l'axe temporel. Notre petit acarien n'a donc pas d'autre choix que d'avancer ou de reculer le long de l'univers-cercle à une dimension. Tu ne dois surtout pas oublier que l'on a viré deux dimensions, et que pour savoir à quoi correspond un élément du dessin, il faut les rajouter ! Un point (0 dimension) correspond donc à une surface à 2 dimensions, soit une sphère. Une ligne (1 dimension), correspond à un espace à trois dimensions, donc... notre univers à un instant donné!

 

Dans ce diagramme, l'ensemble de l'Univers, à un moment donné, correspond donc à une ligne formant un cercle. Il ne s'agit PAS d'un dessin de l'apparence de l'univers. Je répète : chaque cercle (ligne) représente l'Univers entier à un moment donné, et pas son hypotétique bord.

 

L'intérieur du cercle correspondant à notre univers actuel est un disque (deux dimensions), il correspond donc à quelque chose qui s'étend sur 4 dimensions... Soit l'univers actuel ET passé (l'univers actuel, plus l'univers ily a une fraction de seconde, puis l'univers il y a une autre fraction de seconde, etc...)

[minautor]

Je réexplique. De la même manière que l'on est incapable de s'imaginer une nouvelle couleur, notre esprit ne peut se représenter que des objets à 3 dimensions ou moins et des espaces à 2 dimensions ou moins.

 

La surface d'une feuille de papier est un espace à deux dimensions : si tu t'imagines comme un minuscule acarien dessus, incapable de lever ou de baisser la tête et avec un masque sur les yeux ne comportant qu'une fente horizontale, tu n'as absolument aucune notion de "haut" ou de "bas", tu peux juste regarder ou te déplacer devant/derrière ou à droite/à gauche.

Maintenant, imagines-toi une feuille courbée (peu importe de quelle manière), il s'agit d'un objet dans un espace à trois dimensions. Mais la surface de cette feuille est toujours, elle, est un espace à deux dimensions : le petit acarien ne peut que se déplacer devant/derrière et à gauche/à droite, le long de cette espace courbe.

 

Maintenant, le problème, c'est que notre modèle d'esapce-temps à 4 dimensions, trois spatiales, une temporelle. Pour n'avoir que deux dimensions, il faut donc virer deux dimensions spatiales. L'ensemble de notre univers est donc représenté dans le schéma de Bruno comme un espace à 1 dimension, soit une ligne, en l'occurence courbée, formant un cercle, le rayon de ce cercle formant l'axe temporel. Notre petit acarien n'a donc pas d'autre choix que d'avancer ou de reculer le long de l'univers-cercle à une dimension. Tu ne dois surtout pas oublier que l'on a viré deux dimensions, et que pour savoir à quoi correspond un élément du dessin, il faut les rajouter ! Un point (0 dimension) correspond donc à une surface à 2 dimensions, soit une sphère. Une ligne (1 dimension), correspond à un espace à trois dimensions, donc... notre univers à un instant donné!

 

Dans ce diagramme, l'ensemble de l'Univers, à un moment donné, correspond donc à une ligne formant un cercle. Il ne s'agit PAS d'un dessin de l'apparence de l'univers. Je répète : chaque cercle (ligne) représente l'Univers entier à un moment donné, et pas son hypotétique bord.

 

 

L'intérieur du cercle correspondant à notre univers actuel est un disque (deux dimensions), il correspond donc à quelque chose qui s'étend sur 4 dimensions... Soit l'univers actuel ET passé (l'univers actuel, plus l'univers ily a une fraction de seconde, puis l'univers il y a une autre fraction de seconde, etc...)

 

Sur ça on est ok

 

Mais si je rajoute la hauteur à ce shéma ça me donne une sphére,chacune étant l'univérs actuel à un moment donner.

 

Donc l'univérs ressemble à des amas de galaxies formant une sphére qui s'agrandie de plus en plus.

La grande sphére de T=13.7 était une toute petite sphére à T=0.0003 et un point à T=0.

 

Donc le point BB est partout.

 

Si on fait un shéma de l'univérs actuel (T=présent) sans méttre les sphéres du passée et du future on peux considérer que l'univérs actuel à un centre,le centre de cette sphére (Je ne suis pas sur que mon résonement est bon mais ça me parrais logique ).

 

Avec un vaisseau , peut-on aller vérs ce centre ? Peut-on décoller et quitter cette sphére ?

[Pipo]

Le problème dans ton raisonnement, c'est que tu as oublié que l'on à viré deux dimensions spatiales, et pas une seule. En rajoutant une dimension spatiale, tu obtiens donc une sphère (surface à deux dimensions spatiales). Si tu as l'impression qu'il y a des points n'appartenant pas à cette sphère (à l'intérieur et à l'extérieur), c'est que tu es toujours dans une représentation de l'univers avec deux dimensions spatiales et une temporelle ! L'univers actuel correspond à la sphère, et chaque point à l'intérieur ou l'extérieur correspond à un point de l'univers passé ou futur : il ne s'agit toujours pas d'une représentation de l'apparence de l'univers mais encore d'un diagramme espace-temps, donc l'idée de "décoller de la sphère" n'a aucun sens. L'axe radial (pas sur du nom...) correspondant à la dimension de la sphère, décoller de la sphère signifierait aller dans le futur.

 

Si tu veut avoir un schéma de l'univers actuel, il faudrait rajouter encore une autre dimension spatiale (n'oublie pas qu'on en a viré deux pour obtenir le cercle)... Mais l'esprit humain est malheureusement incapable de visualiser un espace-temps à quatre dimensions (ni même un espace à trois dimensions spatiales, pour peu qu'il soit courbé). De la même manière que l'on rattache la sphère (2 dimensions) à la surface d'une boule (3 dimensions), pour s'imaginer un espace courbé à 3 dimensions, il faudrait connaitre des objets à 4 dimensions...

[ChiCyg]

Ton "sinon" est faux : l'expansion de l'espace est une conséquence de la gravitation' date=' et la force de gravitation est une force très faible à côté de celles qui maintiennent la cohésion de la matière qui, pour cette raison, ne s'étend pas.

Je citais la terre et le système solaire dont les tailles n'ont pas varié, il ne s'agit pas des forces nucléaires qui maintiennent la cohérence des noyaux, ni de la force électrique ! C'est bien la gravitation qui maintient la terre et qui maintient aussi le système solaire.

 

L'éloignement des galaxies qu'elles soient proches ou lointaines, comme le mouvement des galaxies dans le groupe local, comme le mouvement de la terre et des planètes autour du soleil, comme l'accrétion de matière sur les planètes est le fait de la gravitation. Il n'y a pas une expansion de l'espace qui serait un phénomène distinct du mouvement propre des galaxies ou de n'importe quel objet. Tous les mouvements, expansion ou pas, sont régis par une même dynamique.

Je suis certain que l'expansion de l'univers n'est pas décrite par des galaxies qui filent droit devant elles à plus de 100.000 km/s dans l'espace.

Et pourquoi pas ? Tu ne crois pas que Himiko s'éloigne de nous avec une vitesse correspondant à un redshift de 6' date='6 ? Et que la galaxie d'Andromède se rapproche de nous à 300 km/s ?

 

Tu vas avoir un problème, il y a un moment où tu devras dire : "c'est plus du mouvement propre, c'est de l'expansion" .

Pas d'accord ! Si l'on prends 2 points de l'univers suffisamment éloignés, la constante d'Hubble autorise un éloignement des ces deux points supérieur à C si l'on parle de vitesse...

La constante de Hubble n'autorise rien du tout :) . La constante de Hubble est une observation faite à petite échelle et extrapolée jusqu'au big bang. Je te rappelle que le fond diffus cosmologique est censé être ce qu'on voit de plus loin et de plus ancien. Or son redshift ne peut être mesuré. Il est fixé PAR MODELE aux environs de z=1000. C'est avec ce MODELE et en SUPPOSANT que la constante de Hubble mesurée peut s'extrapoler jusqu'à ces temps lointains, qu'on obtient l'âge de l'univers.

On peut se faire plaisir en disant aujourd'hui Himiko, s'éloigne de nous avec une vitesse supérieure à celle de la lumière, mais cela n'a aucun sens, parce que selon la relativité notre maintenant n'est pas celui de cet objet.

Sur le plan physique ce n'est donc pas la même chose... Puisque c'est justement cette même physique qui interdit le dépassement de C.

Pour cette raison, on ne peut pas vraiment parler de "vitesse". Sinon la relativité restreinte ne fonctionne plus !

Bien sûr que si, c'est la même chose et le nier, revient à nier la relativité.

 

Tiens, imagine qu'il y a 10 milliards d'années, quand Himiko était proche de nous, un vaisseau spatial high tech ait été envoyé vers Himiko. C'est théoriquement possible de la rejoindre, vu que son redshift actuel est de 6,6. Il suffisait de s'éloigner un peu plus vite par exemple à z=10. Donc le vaisseau rejoint Himiko. Tu crois qu'un jour il s'eloignera de nous à plus que la vitesse de la lumière ? Tu es d'accord que c'est impossible d'après la relativité. Mais alors comment tu expliques que Himiko, au sein duquel notre vaisseau vogue pourrait s'éloigner de nous à plus que la vitesse de la lumière ? Ils vont être arrachés l'un de l'autre par l'expansion ?

['Bruno]

Je citais la terre et le système solaire dont les tailles n'ont pas varié, il ne s'agit pas des forces nucléaires qui maintiennent la cohérence des noyaux, ni de la force électrique ! C'est bien la gravitation qui maintient la terre et qui maintient aussi le système solaire.

Dans ce cas, c'est parce que la force de gravitation dépend de l'inverse du carré de la distance, donc la force de gravitation due à la présence du Soleil l'emporte largement sur la force de gravitation due à l'ensemble des autres objets de l'univers.

 

Par contre, lorsqu'on est au fin fond de l'espace extragalactique, il n'y a rien dans le voisinage pour nous attirer aussi fortement que le Soleil (les galaxies les plus proches sont très massives, mais aussi très très loin) et du coup l'influence de l'ensemble des objets de l'univers peut apparaître, avec pour effet de nous éloigner des autres galaxies.

 

Et pourquoi pas ? Tu ne crois pas que Himiko s'éloigne de nous avec une vitesse correspondant à un redshift de 6,6 ? Et que la galaxie d'Andromède se rapproche de nous à 300 km/s ?

Tu serais en train de dire que cet objet se déplace vraiment par rapport à nous à six fois la vitesse de la lumière ?

 

1) La relativité restreinte l'interdit.

 

2) Tu as donc une vision de l'expansion de l'univers comme étant une expansion de la matière dans un espace statique pré-existant. C'est bien ça ? Or la relativité générale décrit l'espace comme étant une entité dynamique, c'est elle qui intervient dans l'expansion.

 

Il n'y a pas une expansion de l'espace qui serait un phénomène distinct du mouvement propre des galaxies ou de n'importe quel objet. Tous les mouvements, expansion ou pas, sont régis par une même dynamique.

Qui n'est pas la dynamique d'objets se mouvant dans un espace statique pré-existant.

 

Il faut raisonner dans l'espace-temps (dynamique). Dans l'espace-temps, tout le monde suit le mouvement le plus court : une géodésique. La gravitation a pour effet de courber l'espace-temps au point que les géodésiques ne sont pas des lignes droites.

 

Le mouvement des galaxies ne dépend que de la courbure de l'espace local, puisqu'une galaxie, en quelque millions ou milliards d'années (le temps qu'il lui faut pour tourner autour d'une autre, par exemple), ne se déplace que dans l'espace local. Eh bien la courbure locale de l'espace-temps est due aux galaxies proches. C'est pourquoi le mouvement propre des galaxies ne dépend en fait que des galaxies proches, pas du reste de l'univers.

 

L'influence du reste de l'univers a un effet global sur l'ensemble de l'espace : le reste de l'univers cause une courbure de l'espace-temps qui a pour effet de dilater l'espace. Mais cette influence est négligeable localement : le mouvement propre des galaxies ne dépend que de la courbure locale, due à la présence des galaxies voisines.

 

L'expansion de l'espace est distinct du mouvement propre dans le sens où on a distingué l'influence à grande échelle de l'influence à petite échelle. Ce n'est en fait pas un phénomène distinct, c'est le même phénomène mais à des échelles complètement différentes. C'est un peu comme les perturbations gravitationnelles de la Lune qui provoquent une oscillation du mouvement de la Terre sur son orbite képlérienne : l'orbite képlérienne est due au Soleil, les oscillations sont dues à la Lune, et l'orbite képlérienne n'est pas un truc distinct des oscillations, il n'y a en fait qu'une seule orbite, mais on peut distinguer ce qui dépend de la Lune et ce qui dépend du Soleil. Les oscillations, c'est le mouvement propre des galaxies ; l'orbite képlérienne, c'est l'expansion de l'espace.

['Bruno]

Le mouvement propre des galaxies, c'est la même chose que l'expansion de l'espace

 

Et je l'explique avec des schémas. Voici un diagramme d'espace-temps, c'est celui de "À quoi ressemble l'univers", donc je suppose que vous le connaissez déjà :

 

 

Rappel : les cercles représentent une espace tridimensionnel, les rayons représentent la flèche du temps. On voit bien que l'espace se dilate (sur ce schéma, seul l'espace est courbe, mais en réalité c'est l'espace-temps qui est courbe).

 

Voici maintenant un gros plan de ce schéma :

 

 

(Désolé pour la qualité déplorable, mais aujourd'hui mon logiciel FTP bloque systématiquement au bout de 16384 octets de transfert, bizarre... Du coup j'ai comprimé à mort.)

 

Les cercles sont très tourmentés : ils sont courbés localement par la présence de matière (d'ailleurs je crois que la masse est la courbure). On distingue bien la courbure globale, à grande échelle (qui dessine un arc de cercle, en gros), qui est due à l'influence gravitationnelle de l'ensemble de l'univers, de la courbure locale, qui "défigure" le cercle. La courbe "défigurée" représente toujours l'espace tridimensionnel.

 

Décrivons-le : à gauche il y a deux groupes de galaxies séparés par un peu de vide. À droite il y a un amas compact de galaxies (la courbure locale est plus importante).

 

Les trajectoires temporelles sont elles aussi affectées par la courbure de l'espace-temps, au point que les lignes radiales ne sont plus des droites. D'ailleurs on voit bien que A et B, deux galaxies voisines, ont des lignes radiales entrelacées : ce sont des géodésiques de l'espace-temps, mais ce ne sont pas des droites : A et B orbitent l'une autour de l'autre. La galaxie C, elle, se rapproche peu à peu de A et B : c'est un effet de la courbure locale de l'espace-temps, qui fait qu'en cette région, les lignes radiales ont légèrement tendance à s'approcher (mais ça ne durera pas éternellement : l'expansion globale de l'univers, c'est-à-dire la dilatation des cercles (à grande échelle ce sont des cercles) finira par éloigner tout ce monde là.

 

Enfin, la galaxie D a un mouvement spatio-temporel très compliqué : les oscillations sont plus rapides. C'est parce que l'amas de galaxies est très massif et compact (donc la courbure est plus grande), du coup D tourne autour du centre de l'amas à grande vitesse (c'est connu : au coeur des galaxies, les vitesses atteignent de l'ordre de 1000 km/s, contre quelques centaines dans les groupes moins denses comme chez nous).

 

Le schéma montre bien, aussi, que D s'éloigne de A et B plus rapidement que son mouvement propre. C'est dû à la courbure globale (le fait que l'espace-temps est fait de cercles concentriques). Pourtant, D reste au même endroit de l'espace (à part son mouvement d'oscillation).

 

Bref, je trouve que le schéma aide à comprendre en quoi l'expansion de l'espace ou le mouvement propre d'une galaxie, c'est la même chose : c'est une conséquence de la courbure de l'espace-temps, l'une à grande échelle, l'autre à petite échelle. Mais c'est bien l'expansion de l'espace (la courbure globale de l'espace-temps) qui cause l'éloignement des galaxies et non leur mouvement propre, lequel est dû à la courbure locale de l'espace-temps.

[koikso]

Oui oui...O.K.! C'est quand même génial les schémas!

[Invité D.JeeP]

.

[Invité akira]

Bonjour.

Alea jacta est (je m'appelle Jules ?).

Ce qui est «comique», c'est qu'une discussion comme celle-ci n'aurait pas lieu d'être s'il existait parmi les scientifiques un consensus largement médiatisé concernant LA «vérité» de l'interprétation de la théorie du Big Bang. Malheureusement, on ne peut que constater le «black-out» à ce sujet. Curieux, non ? Nous, profanes, devons nous en contenter, mais aller au-delà de ce qui est dit est très hasardeux ! TRES.

 

Ce consensus existe tout a fait parmi les scientifiques qui pensent a 90 ou 95% (meme peut etre 99% mais je m'avance peut etre un poil) que le modele de concordance (nom classique du modele actuel du BB) est correct au moins dans ces grandes lignes. Je suis scientifique, j'ai un doctorat de cosmologie et je bosse dans la recherche donc j'ai une assez bonne vision de l'interieur ... meme si je suis un peu passe du cote obscur (ingenieur de recherche) et moins recherche theorique pure et dure.

 

Les theories alternatives sont beaucoup plus mediatisees par les journaux scientifiques a sensations qu'elles n'ont d'impact dans la recherche. A tort ou a raison, mais c'est comme ca.

 

Les échelles sont différentes ! Donc les lois aussi !

 

C'est un postulat et pas du tout une evidence. Et la base de la cosmologie est que les lois de la physique sont les meme partout ... sinon on ne peut meme pas commencer a batir une theorie. C'est egalement un postulat on demontre mais on ne peut pas commencer la cosmo si on ne le fait pas.

[Invité D.JeeP]

.

[Invité akira]

Tout a fait d'accord avec toutes tes remarques !

[ChiCyg]

Par contre' date=' lorsqu'on est au fin fond de l'espace extragalactique, il n'y a rien dans le voisinage pour nous attirer aussi fortement que le Soleil (les galaxies les plus proches sont très massives, mais aussi très très loin) et du coup l'influence de l'ensemble des objets de l'univers peut apparaître, avec pour effet de nous éloigner des autres galaxies.[/quote'] Que veux-tu dire ? Lointains ou proches, c'est la gravitation qui fixe la dynamique des objets de l'univers une fois les conditions initiales données. Si la masse initiale est suffisamment faible et/ou la vitesse initiale suffisamment grande, l'expansion se poursuit indéfiniment, si la masse est grande et/ou la vitesse initiale faible l'expansion se ralentit et s'inverse.

L'expansion de l'espace est distinct du mouvement propre dans le sens où on a distingué l'influence à grande échelle de l'influence à petite échelle. Ce n'est en fait pas un phénomène distinct' date=' c'est le même phénomène mais à des échelles complètement différentes.[/quote']Nous sommes d'accord. La gravitation agit à toutes les échelles sur les objets en présence et modifie leurs vitesses.

Tu serais en train de dire que cet objet se déplace vraiment par rapport à nous à six fois la vitesse de la lumière ?

1) La relativité restreinte l'interdit.

Pour la relativité restreinte un décalage vers le rouge de z= 6' date='6 correspond à une vitesse d'environ 290.000 km/s pas à 6,6 fois la vitesse de la lumière ! De nombreux exemples permettent de le vérifier, des rayons cosmiques aux accélérateurs de particules.

2) Tu as donc une vision de l'expansion de l'univers comme étant une expansion de la matière dans un espace statique pré-existant. C'est bien ça ? Or la relativité générale décrit l'espace comme étant une entité dynamique, c'est elle qui intervient dans l'expansion.

C'est tout le contraire ! Tu sais bien qu'un "espace statique pré-existant" ne marche pas, il ne peut expliquer la constance de la vitesse de la lumière. La relativité a justement pour objet de contourner cette difficulté en rendant l'espace et le temps dépendant de l'observateur.

 

Concernant les schémas, il y a trois problèmes :

1) l'observation montre un espace parfaitement plat, la courbure des schémas en donne une idée fausse beaucoup trop "courbée",

2) dans un espace plat, il est plus simple de se représenter les mouvements en terme classique, que comme une déformation de l'espace-temps. Pas facile d'expliquer le mouvement des planètes en utilisant uniquement la déformation de l'espace-temps et pas les forces !

3) ces schémas sont vus par un observateur virtuel qui vivrait dans un temps fictif, le temps cosmologique qui est une astuce de calcul mais n'a pas de réalité.

[ArthurDent]

Ah, ChiCyg, je vois que tes arguments se raffinent .

Quand tu dis que expansion et vitesse, c' est physiquement la même chose, je suis presque d' accord. Mais entendons nous bien sur ce qu' on entends par vitesse :

- En physique "intuitive", la vitesse c' est juste la longueur parcourue par unité de temps. Facile : es longueurs et les durées sont les mêmes pour tout le monde.

- En RR, ça se complique : la vitesse c' est la longueur parcourue (mesurée par un observateur) par unité de temps (du même observateur). Les longueurs et les durées changent avec la vitesse relatives des observateurs, ça devient moins intuitif, la notion de vitesse.

- En RG, ça se complique encore plus : La vitesse, c'est longueur parcourue (mesurée par un observateur) par unité de temps (du même observateur). Les longueurs et les durées changent avec la vitesse relatives des observateurs ET avec le champ de gravitation. Deux observateurs "immobiles" au sens de la RR, mais soumis à des champs de gravitation différents, ou situés à grande distance l' un de l' autre dans un champ de gravitation uniforme, ne mesureront pas toujours les même "vitesses" au sens de la RR.

ça devient NETTEMENT moins intuitif, la notion de vitesse.

 

Séparer "expansion de l' espace" et "mouvement propre", c' est juste se raccorcher à un modèle plus intuitif :

 

On met dans le terme "expansion" tout ce qui est attribuable aux effets gravitationnels "à grande échelle", et dans le terme "mouvement propre" tout ce qui est attribuables aux effets gravitationnels locaux et autres sources d' accélération locales (genre, explosions stellaires et autres propulseurs). ça permet de continuer à faire de la physique intuitive (Newton dans 99% des cas, RR dans le 1% des cas où les vitesses propres sont relativistes), même pour des objets lointains (pour lesquels les effets gravitationnels à grande échelle ne sont pas négligeables).

 

Par contre , écrire "un redshift de 6.6 correspond à une vitesse de 290000 Km/s" est exact dans le cas où les effets gravitationnels sont négligeables, mais si ce redshift est celui d' un objet astronomique lointain, alors c' est complètement faux :

Les objets astronomiques lointains ont des vitesses "au sens RG", qui ne sont PAS des vitesses au sens RR. Les longueurs et les durées, vu d' un observateur "immobile par rapport à nous" et proche de l' objet qui se déplace (situé à des milliards d' années-lumières de nous), et les nôtres n' ont pas grand chose à voir, à cause de l' influence de l' univers observable sur les objets qui en font partie.

 

Ecrire que le redshift correspond à un déplacement de 290000 de nos Km pendant une de nos secondes, revient à négliger la masse de l' Univers ... C' est une approximation extrêmement discutable.

 

[en me relisant je vois que je ne suis pas clair. C' est la faute à l'espace-temps: Je rentre de Tokyo, j' ai un jet-lag de 7h et 12 heures d' avion comme excuse.]

[Invité D.JeeP]

.

['Bruno]

Que veux-tu dire ? Lointains ou proches, c'est la gravitation qui fixe la dynamique des objets de l'univers une fois les conditions initiales données.

Les conditions initiales ? Houlà, ce qui se passait au départ de l'univers, je préfère ne pas trop y penser...

 

Si la masse initiale est suffisamment faible et/ou la vitesse initiale suffisamment grande, l'expansion se poursuit indéfiniment, si la masse est grande et/ou la vitesse initiale faible l'expansion se ralentit et s'inverse.

Je ne parlais pas du tout de ça. Je disais juste que si on est au fin fond de l'univers, quelque part dans les grands vides entre amas de galaxies, il n'y a aucun objet proche (genre le Soleil) pour avoir une influence gravitationnelle plus grande que celle de l'ensemble de l'univers. C'était histoire de dire que l'influence gravitationnelle du reste de l'univers est négligeable, dans notre coin de l'espace, devant l'influence gravitationnelle du Soleil.

 

Pour la relativité restreinte un décalage vers le rouge de z= 6,6 correspond à une vitesse d'environ 290.000 km/s pas à 6,6 fois la vitesse de la lumière !

Non, c'est plus compliqué que ça. C'est ce que je croyais au début, mais ArthurDent m'avait expliqué que ce n'est pas du tout ça, il nous avait même indiqué une référence vers un article en ligne passionnant sur ce qui signifie l'expansion (mais pas évident à lire...) S'il passe par là... (Ah, Arthur passait par là et a bien expliqué que ça ne marche pas comme ça.)

 

1) l'observation montre un espace parfaitement plat, la courbure des schémas en donne une idée fausse beaucoup trop "courbée",

L'observation ne montre pas un espace parfaitement plat :

- Localement il est on ne peut plus courbé !

- À grande échelle (observations de WMAP par exemple) il est "presque plat", mais la différence est plus petite que l'erreur de mesure. Pour les schémas, par souci pédagogique je les ai fait bien courbes dans un premier temps, mais j'ai bien expliqué dans "À quoi ressemble l'univers" comment il fallait prendre en compte la presque platitude.

 

dans un espace plat, il est plus simple de se représenter les mouvements en terme classique, que comme une déformation de l'espace-temps

Même si l'espace étant pile poil plat, l'espace-temps ne l'est pas ! L'espace-temps parabolique a un espace euclidien (je crois) mais c'est un espace-temps courbe. Donc je ne pense pas qu'il soit correct de faire de la physique classique là-dedans. Si tu utilises un espace-temps plat, comme l'a dit Arthur tu négliges la masse de l'univers...

[ChiCyg]

Par contre , écrire "un redshift de 6.6 correspond à une vitesse de 290000 Km/s" est exact dans le cas où les effets gravitationnels sont négligeables, mais si ce redshift est celui d' un objet astronomique lointain, alors c' est complètement faux :

Les objets astronomiques lointains ont des vitesses "au sens RG", qui ne sont PAS des vitesses au sens RR. Les longueurs et les durées, vu d' un observateur "immobile par rapport à nous" et proche de l' objet qui se déplace (situé à des milliards d' années-lumières de nous), et le nôtre n' ont pas grand chose à voir, du fait de la gravitation.

ArthurDent, je pense que tu te trompes. Le décalage observé se décompose en trois termes :

1) le décalage Doppler classique v/c avec v vitesse par rapport à l'émetteur, c vitesse de la lumière

 

2) le décalage relativiste (qui n'intervient que lorsque la vitesse v n'est pas trop petite par rapport à la vitesse de la lumière) : 1-2/(z^2+2z+2) avec z décalage spectral observé, (on trouve de l'ordre de 0,96 c pour z=6,6 donc 290.000 km/s

 

3) la correction gravitationnelle qui dépend de la masse et de l'inverse de la distance de cette masse par rapport à l'émetteur - mais aussi par rapport au récepteur. z = 1 / racine( 1 - 2GM / (rc^2) ) - 1 avec M masse de l'objet à proximité de l'émetteur, r distance de l'émetteur à la masse, c vitesse de la lumière et G constante de gravitation. Tu noteras que si la masse est uniformément répartie entre émetteur et récepteur, l'effet gravitationnel est le même pour l'émetteur et le récepteur donc nul.

 

Dans le cas d'Himiko l'effet gravitationnel le plus important est la masse d'Himiko. Or, pour une galaxie, cet effet est négligeable. Il est déjà négligeable à la surface du soleil z= 10^-6 (un millionième).

 

Il me parait donc correct de dire qu'Himiko, de notre point de vue (avec notre échelle de temps et d'espace), s'éloigne de nous à la vitesse relativiste d'environ 290.000 km/s.

 

Encore une fois, cette notion d'expansion d'espace crée beaucoup de confusion, aboutit à des paradoxes insoutenables, genre le petit photon qui commence à reculer avant de reprendre du poil de la bête pour finalement nous atteindre.

 

Je pense qu'il est bien plus important de faire comprendre que le temps d'Himiko n'est pas le nôtre compte-tenu de sa vitesse d'éloignement et donc dire "aujourd'hui Himiko s'éloigne à une vitesse supérieure à celle de la lumière" n'a physiquement PAS DE SENS parce que notre aujourd'hui n'est pas celui d'Himiko parce que notre temps ne bat pas au rythme de celui d'Himiko.

[ArthurDent]

ChiCyg, je pense que tu te trompes. Du moins, si tu te places dans le cadre d' interprétation admis implicitement (celui de la cosmologie dite du "modèle de concordance". Sinon, il te revient de préciser la théorie dans laquelle tu te places : Copernic, Platon, Univers vide de Milnes, que sais-je ...)

 

Comme tu l' écris très justement, le temps d' Himiko (mais aussi, l' espace d' Himiko) n' est pas le même que le notre.

1) L' effet 'Doppler classique' ne peut donc contribuer qu' à la partie du décalage vers le rouge de l' objet tel qu' on le mesurerait dans l' espace-temps de l' émetteur (à proximité de l' émetteur, donc). On va dire qu' à proximité de l' émetteur, en vertu du principe cosmologique admis dans le modèle, les choses se passent comme ici, c' est à dire que l' effet Doppler classique est minime. Disons qu' on trouve une vitesse de 1000 km/s à partir du Doppler classique.

 

2) Idem pour le décalage relativiste : A proximité de chez nous, les amas de galaxie, et les galaxies dans les amas, vont à des vitesses "pépères". La correction au Doppler classique due au décalage relativiste, dans l' espace-temps local de l' objet en question (pas loin de lui, donc), est totalement négligeable.

 

3) Reste les termes correctifs dûs à la gravitation. Si le décalage dû à la perturbation locale par la masse de l' objet est, je te l' accorde, négligeable, il n' en est pas de même du terme dû à la métrique "moyenne" de l' espace-temps qui nous sépare de l' objet. Métrique déduite du contenu de l' Univers observable qui contient l' objet ET l' observateur, contenu dont il faut tenir compte dans le cadre du modèle de concordance (je ne vais pas revenir là dessus, l' article de Bruno sur le modèle ainsi que les papiers que tu as lu en parlent suffisament).

 

Si dire qu' "Aujourd'hui Himeko s' éloigne à 'x fois' la vitesse de la lumière " n' a pas de sens, dire qu'il s'éloigne à 290000 Km/s sous prétexte que c' est ce qu' on trouve par le calcul lorsqu' on utilise la formule de l' effet Doppler en relativité restreinte n' en a pas plus, tout bêtement parce que la relativité restreinte ne s' applique pas au système considéré (Himiko et nous, plongés dans l' Univers Observable). Parce que la masse de l' Univers Observable n' étant pas nulle, l' espace-temps d'un observateur "comobile" (généralisation de l' observateur "inertiel") de l' Univers observable n' est pas l' espace-temps de Minkovski "tout du long".

ce que dit la relativité générale, c' est qu' à proximité de l' émetteur, l' espace-temps est [assimilable à] un espace-temps de Minkovski : la relativité restreinte s' applique.

A proximité de l' observateur, c' est aussi [assimilable à] un espace-temps de Minkovski (et la relativité restreinte s' applique aussi).

Mais ce n' est PAS le MEME espace-temps de Minkovski.

De même (c' est une analogie, hein) qu'en n'importe quel point, un segment infinitésimal de cercle est assimilable à un segment de droite, mais PAS au MEME segment de droite.

 

C' est pourtant pas bien compliqué à comprendre ?

 

Maintenant, si tu tiens absolument à dire de combien de nos kilomètres Himiko s' éloign(ait) pendant une de nos secondes , sachant que le redshift est de 6,6, tu n'as pas d' autres choix que de le calculer avec la formule du modèle de concordance. Et ça te donnera effectivement une vitesse supérieure à c.

 

D.JEEP : Effectivement, "intuitif" est un mauvais terme. J' aurais du écrire vitesse "habituelle" : Celle dont on fait l' expérience tous les jours, celle qui est décrite par la physique de Galilée, quoi. Celle dont on a l' habitude.

Et effectivement, la notion de vitesse en relativité générale, (autrement que localement), ça n' a pas tellement de sens.

La meilleure définition, c' est de la mesurer depuis un observateur fictif qui serait dans un espace-temps identique au notre, mais à proximité de l' objet considéré, ce qui fait intervenir l' opérateur de "transport parallèle".

Mais le sens physique d' une telle grandeur "vitesse", ne m' apparait pas clairement (et, à ma connaissance, n' est jamais utilisé dans les articles de recherche. On parle toujours de redshift, jamais de vitesse de récéssion, sauf pour les objets proches.

Dans les articles de vulgarisation, c' est une autre histoire, évidemment.

[ChiCyg]

ArthurDent, il me semble que ce que tu dis n'est pas tout à fait exact. Tout simplement parce que les observations montrent que l'espace est pratiquement plat (sans courbure). En fait on ne sait pas dire s'il est légèrement sphérique ou légèrement hyperbolique. Donc, il ne doit pas avoir une grosse erreur à le considérer sans courbure. C'est pourtant pas bien compliqué à comprendre ? Je me trompe ?

[Invité D.JeeP]

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['Bruno]

Tout simplement parce que les observations montrent que l'espace est pratiquement plat (sans courbure). En fait on ne sait pas dire s'il est légèrement sphérique ou légèrement hyperbolique. Donc, il ne doit pas avoir une grosse erreur à le considérer sans courbure.

C'est au contraire une erreur fondamentale : c'est comme de considérer que la Terre est plate sous prétexte que, localement, elle a l'air à peu près plate au point qu'on ne sait même pas si elle est concave ou convexe. En faisant cette approximation, on peut réfléchir localement, mais sûrement pas réfléchir à la structure de la Terre.

 

Il me semble qu'il faut considérer les choses de la façon suivante.

 

1) Nous subissons fortement l'influence gravitationnelle de notre région d'univers. Ça correspond sur mon schéma aux irrégularités des cercles et des lignes de temps. C'est cette influence là qui explique le mouvement des planètes et des galaxies, le Grand Attracteur, tout ça. Elle ne s'exerce qu'au voisinage (masse petite ==> négligeable quand la distance est trop grande). Dans ce cas, on peut faire comme si l'espace était plat.

 

2) Nous subissons également l'influence gravitationnelle du reste de l'univers. Pas seulement l'univers observable, mais bien au-delà. Certes, aujourd'hui seul l'univers observable nous est causalement lié, mais ce n'était pas le cas par le passé or nous vivons dans un espace-temps et le passé à de l'influence sur le présent (d'ailleurs tu as parlé plus haut de conditions initiales, c'est là que ça intervient). C'est cette influence ci qui fait que l'espace-temps est dynamique à grande échelle (c'est elle qui fait que les lignes d'espace sont des cercles sur le diagramme d'espace-temps de la page précédente), d'où les décalages vers le rouge des galaxies, même des galaxies voisines : le décalage vers le rouge des galaxies voisines est dû en partie aux effets locaux de la gravitation (Grand Attracteur, tout ça), mais aussi aux effets à grande échelle que l'ensemble de l'univers exerce sur notre petite région. C'est l'influence de tout l'univers qui s'exerce sur chaque point d'espace. L'expansion n'a pas lieu qu'à l'autre bout du monde mais aussi dans notre voisinage, et elle est due à l'ensemble de l'univers (ou en tout cas une bonne partie). Notre petite région est peut-être aproximativement plate et statique, mais pas ce qui cause les décalages vers le rouge : l'ensemble de l'univers.

 

Donc si on veut comprendre les décalages vers le rouge des galaxies, même des galaxies voisines, cette fois on ne peut pas se placer dans l'approximation précédente.

 

En fait, Arthur l'a bien expliqué en disant qu'en chaque point de l'univers l'espace-temps est assimilable à un plan, mais que c'est à chaque fois un plan différent (pareil que sur la Terre d'ailleurs : on peut tracer une carte très précise de n'importe quelle région de la Terre, mais il est impossible d'assembler ces cartes pour obtenir une carte aussi précise de toute la Terre).

[ChiCyg]

Le problème avec ces discussions c'est qu'on voudrait répondre dans tous les détails aux interventions très intéressantes mais déjà très longues, il faudrait alors écrire encore plus longuement et plus personne ne lirait.

 

Je voudrais répondre (trop brièvement) à 'Bruno : si tu te places dans le cadre orthodoxe du modèle de concordance (pour faire plaisir à akira ) et tu lis les conclusions de l'équipe de WMAP au deuxième point du paragraphe 9 page 69 : ( http://fr.arxiv.org/pdf/astro-ph/0603449v2 )

"Les données de WMAP sont cohérentes avec un univers presque plat"

J'en conclus que, dans le cadre de ce modèle, les effets gravitationnels sur les photons qui nous parviennent sont négligeables. Si on pouvait observer l'univers à des distances 10000 fois le rayon actuel observable de l'univers, peut-être les effets de courbure seraient sensibles, mais ce n'est pas le cas.

 

Pour reprendre ton exemple, si je suis une fourmi et que je raisonne sur mon univers observable de quelques mètres, je peux interpréter toutes mes observations dans le cadre d'une terre plate, la précision de mes mesures ne me permettront pas de faire la différence, je me tromperai très peu.

 

Je voudrais répondre aussi (trop brièvement) à D.JeeP (dont le style et la pensée ne me semblent pas totalement inconnus et que, si je ne me trompe pas, je retrouve avec plaisir). Sauf erreur de ma part, le décalage cosmologique n'est pas un décalage qui s'ajouterait aux décalages dus à la vitesse et à la gravitation. Autrement dit, on n'a pas :

décalage observé = décalage relativité restreinte + décalage gravitionnel + décalage cosmologique

 

Si on interprète le décalage dans le cadre de la relativité, il faut tenir compte du terme relativité restreinte et du terme gravitationnel, point final. Si l'univers est plat, ce deuxième terme est nul. Il ne reste donc que le premier terme.

 

Le décalage cosmologique est une interprétation des observations dans le cadre d'un MODELE qui s'appuie sur la relativité générale ET sur un certain nombre d'hypothèses. Le temps utilisé par ce modèle n'est pas notre temps physique, mais le temps COSMOLOGIQUE qui est une fiction. Les distances ne sont pas nos distances ordinaires qu'on pourrait mesurer par exemple avec un radar, mais sont des distances comobiles qui sont aussi une fiction. Les vitesses sont des vitesses d'expansion qui ne sont pas des vitesses physiques, car elles sont basées sur des distances comobiles et des temps cosmologiques. Que le modèle change, ces distances et ces temps changent, ce qui n'est pas très satisfaisant.

 

L'arnaque, c'est que le modèle cosmologique en vogue dit de concordance, se fait passer pour une théorie qui englobe et dépasse la relativité générale, alors qu'elle n'en est qu'une médiocre application.

[Invité D.JeeP]

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[Invité akira]

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[Invité akira]

L'arnaque, c'est que le modèle cosmologique en vogue dit de concordance, se fait passer pour une théorie qui englobe et dépasse la relativité générale, alors qu'elle n'en est qu'une médiocre application.

 

 

C'est ridicule et pathetique. Aucun chercheur ne pretend cela, une telle affirmation les fait bien rigoler. C'est lamentable la facon dont tu essaies de decredibiliser un modele qui te deplait par des arguments completement menssongers.

['Bruno]

Si on pouvait observer l'univers à des distances 10000 fois le rayon actuel observable de l'univers, peut-être les effets de courbure seraient sensibles, mais ce n'est pas le cas.

Les effets de la courbure de l'univers, c'est notamment son expansion, et cet effet est visible en n'importe quel point de l'univers, par exemple chez nous, car la géométrie locale de l'univers dépend en partie de l'ensemble de l'univers, y compris les 10000 fois le rayon actuel.

 

le modèle cosmologique en vogue dit de concordance, se fait passer pour une théorie qui englobe et dépasse la relativité générale, alors qu'elle n'en est qu'une médiocre application.

Ah bon ? Jamais entendu une chose pareille.

[Smith]

 

2) Nous subissons également l'influence gravitationnelle du reste de l'univers. Pas seulement l'univers observable' date=' mais bien au-delà. Certes, aujourd'hui seul l'univers observable nous est causalement lié, mais ce n'était pas le cas par le passé or nous vivons dans un espace-temps et le passé à de l'influence sur le présent.

 

[/quote']

 

Question d'un ignorant : J'ai du mal à comprendre en quoi l'univers non observable a une influence gravitationnelle sur notre galaxie et système solaire. Je croyais que les ondes gravitationnelles n'allaient pas plus vite que la lumière ?

['Bruno]

Le fait que l'espace-temps est parabolique, ou elliptique, ou hyperbolique (ou autre), est lié à l'ensemble de l'univers. Ce n'est pas seulement l'espace-temps de l'univers observable qui est parabolique, etc., c'est tout l'espace-temps. Aujourd'hui nous ne sommes pas liés causalement à une bonne partie du reste de l'univers, mais nous l'étions autrefois, et la géométrie actuelle de l'univers dépend du passé.

[ArthurDent]

Chicyg:

L'arnaque, c'est que le modèle cosmologique en vogue dit de concordance, se fait passer pour une théorie qui englobe et dépasse la relativité générale, alors qu'elle n'en est qu'une médiocre application.

Il n' y a aucune arnaque : Le modèle cosmologique en vogue est une application de la relativité générale, un cas particulier.

Même les extensions à ce modèle comme l' inflation ne sont que des applications de la R.G (une résolution dans le cadre de certaines conditions initiales). Pas une théorie "englobante".

 

On peut trouver les hypothèses simplistes, ok; mais pas "médiocres". Après tout, ces hypothèses simplistes (principalement, l' hypothèse d'homogénéité et d' isotropie) permettent de rendre compte d' un certains nombre d' observations.

 

Si on interprète le décalage dans le cadre de la relativité, il faut tenir compte du terme relativité restreinte et du terme gravitationnel, point final. Si l'univers est plat, ce deuxième terme est nul. Il ne reste donc que le premier terme.

Certainement. Mais je vais reformuler ce que dit D.Jeep (que moi aussi j' ai plaisir à relire ) plus haut : l' univers n' est pas plat : il est en expansion. C' est l' espace, vu d' un observateur approximativement comobile (ceux qui observent un univers homogène et isotrope) qui est plat. Pas l' espace-temps.

 

Le décalage cosmologique est une interprétation des observations dans le cadre d'un MODELE qui s'appuie sur la relativité générale ET sur un certain nombre d'hypothèses. Le temps utilisé par ce modèle n'est pas notre temps physique, mais le temps COSMOLOGIQUE qui est une fiction.

Le temps cosmologique est une fiction, tout comme le temps de ta montre est une fiction.

Physiquement, le temps cosmologique est le temps propre d' un observateur pour lequel le principe cosmologique (l' univers est homogène et isotrope) serait parfaitement vérifié. En première approximation (c' est à dire, si on se place au delà de l' échelle des plus grosses structures, genre 1000 MPc), le temps cosmologique correspond à notre temps propre, puisqu' au delà d' une échelle de 1000 MPc, l' univers nous apparait comme homogène et isotrope.

 

ChiCyg, je trouve que ta position (le modèle de concordance est imparfait, et probablement faux) est défendable, mais je ne peux pas accepter aveuglément que la relativité restreinte seule permet de décrire correctement les observations à échelle cosmologique. En tout cas, pas avec les arguments que tu présentes, et qui me semblent résulter d' une mauvaise compréhension de ta part, plutôt que d' une erreur de modélisation de la part de la communauté scientifique.