Les deux paradoxes du big-bang

[Oswald_le_fort]

Ils se sont eloignes les uns des autre plus vite que la vitesse de la lumiere, et seulement pendant l'inflation.

[Aldebaran]

Le taux d'expansion de l'univers est d'environ 72km/s/MPC.
Ca veut dire que pour deux objets distants d'un méga parsec, ils se fuient à 72km/s. Maintenant suffit de prendre deux objets distants de 10000 méga parsec, ça fait qu'il se fuient à 720 000 km/s (soit deux fois la vitesse de la lumière). Il n y a pas d'échange d'information entre les deux objets, ce ne sont pas les objets qui sont animés de cette vitesse mais bien l'espace qui s'agrandit entre les deux.

Ps : re bonjour à tous, après plusieurs mois d'absence, je suis de "retour", plus beaucoup de temps pour poster du fait de mon nouveau boulot mais j'en profite en ce moment car c'est les vacances et c'est plutôt calme

[shaman]

1 parsec = 3,26 AL
La distance qui les sépare étant de 32,6 milliards d'années lumière, ils ne sont donc pas dans la sphère observable l'un de l'autre. CQFD ?

Pour Znorg : En moyenne on a bien une vitesse égale à c (la vitesse des photons que l'on a observé provenant de cette galaxie). Pendant une fraction de seconde, la règle (de l'exemple d'Adruna) s'est étirée à une "vitesse" apparente de plusieurs milliards (?) de c, et depuis ça a ralenti (bien en-dessous de c) et les photons nous ont rattrapé...


Si vous le permettez, j'aurais une question sur le centre de l'univers : en reprenant l'analogie entre l'univers (hypersphère) et le ballon de baudruche (sphère), le centre du ballon se trouvant dans la troisième dimension pour les habitants en 2 dimensions de la surface, le centre de notre univers se trouve dans une dimension 'autre' que les 3 observables. Est-ce le temps ou une autre dimension ? Ou bien la question n'a aucun sens ?

[gzav]

Ah c'est pas con ca comme question...

[Michel]

Si vous le permettez, j'aurais une question sur le centre de l'univers : en reprenant l'analogie entre l'univers (hypersphère) et le ballon de baudruche (sphère), le centre du ballon se trouvant dans la troisième dimension pour les habitants en 2 dimensions de la surface, le centre de notre univers se trouve dans une dimension 'autre' que les 3 observables. Est-ce le temps ou une autre dimension ? Ou bien la question n'a aucun sens ?

En supposant notre univers comme étant l'hypersurface d'une hypersphère (rien ne dit que cette hypothèse soit exacte) alors son centre serait effectivement dans une 4ème dimension d'espace. Mais attention, cette 4ème dimension n'aurait pas besoin d'exister réellement pour autant, ce ne serait que des mathématiques.
Un peu comme si la surface (2D) de ton ballon existait avec sa forme intrinsèque sans que la 3eme dimension n'existe !!

[shaman]

De toutes façons, on reste dans de la pure spéculation... Michel, toi tu fais intervenir une dimension spatiale supplémentaire. Mais si on considère les 4 dimensions de l'espace-temps, à ce moment-là le "centre" de l'univers pourrait bien être... le Big-Bang ! L'univers croît en s'éloignant de son origine.

Voilà un peu où j'en suis de mes représentations : incapable de me représenter correctement 4 dimensions, j'en supprime 1 d'espace, pour avoir un plan représentant l'espace. Une dimension verticale représente le temps. On a un univers à peu près plat, sauf là où il y a concentration de matière : le temps s'écoule + vite près des étoiles, des planètes... On a donc des creux spatio-temporel. Ces creux deviennent franchement profonds près des étoiles à neutrons et des trous noirs.
En faisant le parallèle (grossier, sans doute) avec le ballon de baudruche, j'imagine que ces trous pointent tous vers un centre commun... A la manière des rayons d'une roue de bicyclette, si on veut.

Dans le foisonnement des modèles possibles, cette représentation n'a peut-être pas grand intérêt, mais je vais quand même vous poser une question, pour ceux que ça intéresse :
D'après vous, entre un petit trou noir et un grand trou noir, est-ce que le "fond du trou" est à la même profondeur ? En termes plus scientifiques (je vais essayer ) est-ce que la distortion spatio-temporelle atteint un maximum dès la transformation en trou noir (une sorte de fond absolu), ou bien est-ce que la matière à l'intérieur continuerait indéfiniment à se concentrer, et donc à plonger de + en + profond ?

[bongo1981]

De toutes façons, on reste dans de la pure spéculation... Michel, toi tu fais intervenir une dimension spatiale supplémentaire. Mais si on considère les 4 dimensions de l'espace-temps, à ce moment-là le "centre" de l'univers pourrait bien être... le Big-Bang ! L'univers croît en s'éloignant de son origine.

C'est pour une question de représentation que l'on est obligé de rajouter une dimension spatiale supplémentaire.
Il est parfaitement possible de définir dans un espace en 2 dimension une topologie homéomorphe à une sphère. Pour la représentation, l'on plonge cette surface 2D dans un espace 3D.

Définir un centre, avec 3 dimensions d'espace et une de temps n'est pas vraiment évidente (et l'on peut arriver à des conclusions complètement fausses, en voulant faire des analogies avec des situations familières).

Voilà un peu où j'en suis de mes représentations : incapable de me représenter correctement 4 dimensions, j'en supprime 1 d'espace, pour avoir un plan représentant l'espace. Une dimension verticale représente le temps.

oki (tu peux même te réduire à une dimension d'espace et une de temps pour faire des diagrammes d'espace-temps).

On a un univers à peu près plat,

Non là c'est faux, à moins que tu prennes cela comme hypothèse. (c'est ce que semble indiquer les dernières mesures de WMAP, mais ce n'est nullement une conséquence de la réduction d'une dimension).

sauf là où il y a concentration de matière : le temps s'écoule + vite près des étoiles, des planètes... On a donc des creux spatio-temporel. Ces creux deviennent franchement profonds près des étoiles à neutrons et des trous noirs.

C'est également faux, près des étoiles, où le champ de gravitation est plus intense, et donc là où la courbure de l'espace-temps est plus importante, le temps s'écoule plus lentement.

En faisant le parallèle (grossier, sans doute) avec le ballon de baudruche, j'imagine que ces trous pointent tous vers un centre commun... A la manière des rayons d'une roue de bicyclette, si on veut.

Explique-moi comment tu arrives à parler de "pointer vers une direction commune" sans introduire une dimension d'espace supplémentaire ?

Dans le foisonnement des modèles possibles, cette représentation n'a peut-être pas grand intérêt, mais je vais quand même vous poser une question, pour ceux que ça intéresse :
D'après vous, entre un petit trou noir et un grand trou noir, est-ce que le "fond du trou" est à la même profondeur ? En termes plus scientifiques (je vais essayer ) est-ce que la distortion spatio-temporelle atteint un maximum dès la transformation en trou noir (une sorte de fond absolu), ou bien est-ce que la matière à l'intérieur continuerait indéfiniment à se concentrer, et donc à plonger de + en + profond ?

Je crois que pour l'heure nous ne pouvons pas spéculer avec une assise théorique suffisante sur ce qu'il se passe dans la singularité.

[shaman]

Bonsoir, et désolé pour le temps de réponse, j'étais tombé dans un creux de l'espace-temps appelé l'îlé d'Oléron pendant 2 semaines (2 jours en temps subjectif )

sauf là où il y a concentration de matière : le temps s'écoule + vite près des étoiles, des planètes... On a donc des creux spatio-temporel. Ces creux deviennent franchement profonds près des étoiles à neutrons et des trous noirs.

C'est également faux, près des étoiles, où le champ de gravitation est plus intense, et donc là où la courbure de l'espace-temps est plus importante, le temps s'écoule plus lentement.

Contresens total de ma part... pardon pardon

Explique-moi comment tu arrives à parler de "pointer vers une direction commune" sans introduire une dimension d'espace supplémentaire ?

Pour moi, c'est le long de la dimension de temps que se fait ce 'décalage' par rapport à l'univers 'plat' (pris comme une hypothèse de départ dans un univers simplifié). Par exemple, dans l'histoire du paradoxe des jumeaux, celui qui reste sur Terre est plus "haut temporellement" que celui qui fait un voyage dans l'espace, parce que pour lui le temps s'écoule plus vite. Je suppose que deux masses générant la même déformation de l'espace-temps sont à la même "hauteur" le long de la dimension temps.

Je crois que pour l'heure nous ne pouvons pas spéculer avec une assise théorique suffisante sur ce qu'il se passe dans la singularité.

Est-ce par manque de modèles sur l'état de la matière à de telles densités ? Est-ce que le LHC pourra apporter des éléments de réponses ?

[bongo1981]

Explique-moi comment tu arrives à parler de "pointer vers une direction commune" sans introduire une dimension d'espace supplémentaire ?

Pour moi, c'est le long de la dimension de temps que se fait ce 'décalage' par rapport à l'univers 'plat' (pris comme une hypothèse de départ dans un univers simplifié). Par exemple, dans l'histoire du paradoxe des jumeaux, celui qui reste sur Terre est plus "haut temporellement" que celui qui fait un voyage dans l'espace, parce que pour lui le temps s'écoule plus vite. Je suppose que deux masses générant la même déformation de l'espace-temps sont à la même "hauteur" le long de la dimension temps.

Pas tout à fait, dans la relativité restreinte, le jumeau voyageur a parcouru une plus petite "distance propre" que le jumeau rester sur terre. (La distance propre est proportionnelle au temps propre, qui correspond au temps écoulé dans le référentiel en question).

c'est le fameux ds² = c²dt² - dx² - dy² - dz²

Est-ce par manque de modèles sur l'état de la matière à de telles densités ? Est-ce que le LHC pourra apporter des éléments de réponses ?

C'est surtout par manque de théorie, puisqu'à ces échelles, les phénomènes quantiques de la gravitation ne seront plus du tout négligeables.

[JoeGuilian]

Si une hypersphere est l'équivalent d'une sphère dans 4 dimensions, sa surface n'est elle pas dans 3 dimenssions ? Il s'agit donc d'un espace, notre espace. Il faut donc dire que notre espace est la surface d'une hypersphère et non une hypersphère.

En outre, si le rayon d'une sphère est une distance, le rayon d'une hypersphère n'est-il pas une vitesse, en l'ocurence la vitesse de la lumière propre à chaque point de la surface (de l'espace).

Les astres s'éloignent les uns des autres. Pourquoi ne pas envisager que c'est plutôt la vitesse de la lumière qui, globalement, est en train de décroitre. Dans la mesure ou cette vitesse est pour nous une référence absolue, on ne remarque que l'alongement des distances et non la décroissance de la vitesse de la lumière au fur et à mesure que l'univers se "refroidit".

Que pensez-vous de tout cela ?

[Ze Venerable]

Même en 4D, la définition d'une sphère fait toujours intervenir une longueur (comme en 1D, 2D,3D).
Je me demande aussi si la "surface" d'une sphère en 4D est en 3D.
Cette surface c'est l'ensemble des points dont les coord (a,b,c,d) vérifient
(a² + b² +c² +d²) = R². Je ne sais pas comment déterminer la dimension de cet ensemble. Je connais des méthodes numériques qui marchent avec un ensemble discret, mais en continue je sais pas faire (à part discrétiser).

[Michel]

Je me demande aussi si la "surface" d'une sphère en 4D est en 3D.

la "surface" d'une hypersphère est bien un espace 3D; de manière analogue la "surface" d'une sphère est un espace 2D (la surface de la Terre par ex.) et la "surface" d'une cercle un espace 1D (son périmètre).

Sur Terre, votre horizon est un cercle (cas courant ) dont vous êtes le centre et qui se déplace avec vous. Si vous êtes tres tres grand et au pôle Nord, votre horizon se rapproche de l'équateur et donc le disque dont vous êtes le centre et dont l'équateur est le périmètre represente la demi surface de votre monde. A vous d'imaginer l'autre moitié. (nous avons une vision bidimensionnelle, c'est bien un disque que l'on voit, en tournant sur soi-meme)

Sur un cercle, votre horizon serait 1 point devant vous, 1 point derrière vous.
De meme qu'en 3D mais ici avec une dimension de moins, si vous êtes très grand et sur un "pôle" du cercle vous voyez une ligne devant vous et une derrière dont les longueurs additionnées représente le demi périmètre du cercle. (ici notre vision n'est plus que unidimensionnelle, nous voyons des lignes).

A la surface d'une hypersphère, votre horizon serait la surface (interne) d'une sphère vous entourant qui se déplacerait également avec vous toujours au centre. Rebelote si vous êtes grand et si vous êtes sur un "pôle" de l"hypersphère, votre vision (3D ici, attention : vous voyez l'intérieur des objets 3D !!) vous permet de voir la boule (la sphère pleine) dont vous êtes le centre et dont la sphère (l'enveloppe) marque pratiquement l'"équateur" de l'hypersphère. Vous voyez donc une boule (objet 3D) de l'intérieur qui représente la moitié de la "surface" de votre hypersphère.

Enfin bon, tout cela pour dire que la "surface" d'une hypersphère 4D est bien un objet 3D

NB: A chaque fois que j'ai dit "vous êtes très grand" j'ai fait une approximation, mais c'est parce que je suis parti de l'exemple de nous à la surface de la Terre. Il faudrait dire :
pour le cercle: vous êtes un petit segment posé le long du périmètre et votre vision (linéaire) vous permet de voir juqu'à l'équateur.
pour la sphere (la Terre): vous êtes un petit disque posé à plat et votre vision (surfacique) vous permet de voir juqu'à l'équateur.
et pour l'hypersphère: : vous êtes une petite boule et votre vision (sphèrique)vous permet de voir juqu'à l'équateur.

... mais c'était déjà assez compliqué comme ça et de plus ce NB. comporte encore des abus de langage qui le rende approximatif lui aussi ....!!

[Pollux]

Pour la dimension de (a² + b² +c² +d²) = R²
il y a 4 variables (a, b, c, d) et une équation (qui définie une "courbe" dans un espace a 4 dim)
Donc, pour 3 variables libres, la 4eme est donné par l'équation.
Et la courbe (ou surface ...) à bien 3 dimension de libre, non ? Ou bien ?

Pour la vitesse de la lumière,
Elle reste bien constante (c'est mesuré), par contre c'est bien la longueur d'onde de la lumière qui augmente.

[Victor]

Je sais pas si vous connaissez ça dans l'espace temps
dS²= dX² + dY² + dZ² - C²t² et on appelle cela espace de Minkowski la courbure se fait par rapport au temps

[bongo1981]

Si une hypersphere est l'équivalent d'une sphère dans 4 dimensions, sa surface n'est elle pas dans 3 dimenssions ?

C'est exact, c'est difficile de se l'imaginer.

Il s'agit donc d'un espace, notre espace. Il faut donc dire que notre espace est la surface d'une hypersphère et non une hypersphère.

En toute rigueur nous ne savons pas du tout si notre espace est une hypershpère, dodécaèdre de Poincarré etc...

En outre, si le rayon d'une sphère est une distance, le rayon d'une hypersphère n'est-il pas une vitesse, en l'ocurence la vitesse de la lumière propre à chaque point de la surface (de l'espace).

Non, absolument pas. Un rayon est une distance.

Les astres s'éloignent les uns des autres. Pourquoi ne pas envisager que c'est plutôt la vitesse de la lumière qui, globalement, est en train de décroitre. Dans la mesure ou cette vitesse est pour nous une référence absolue, on ne remarque que l'alongement des distances et non la décroissance de la vitesse de la lumière au fur et à mesure que l'univers se "refroidit".

Que pensez-vous de tout cela ?

Je pense que ça pourrait être imaginable, mais c'est trop simpliste, puisque beaucoup de constantes fondamentale dépendent de la vitesse de la lumière, il faudrait penser à une variation d'autres constantes pour garder par exemple un même rapport d'intensité des interactions.

Même en 4D, la définition d'une sphère fait toujours intervenir une longueur (comme en 1D, 2D,3D).
Je me demande aussi si la "surface" d'une sphère en 4D est en 3D.
Cette surface c'est l'ensemble des points dont les coord (a,b,c,d) vérifient
(a² + b² +c² +d²) = R². Je ne sais pas comment déterminer la dimension de cet ensemble. Je connais des méthodes numériques qui marchent avec un ensemble discret, mais en continue je sais pas faire (à part discrétiser).

Il suffit de voir que tu localises un point P(x,y,z,t) dans un espace E4 avec 4 coordonnées libres.
Si tu as 4 paramètres reliées par une équation, tu as finalement 3 paramètres de libre, d'où le nombre de dimension qui sera à 3.

[Ze Venerable]

ok, merci à tous, Michel j'ai du mal quand tu passes à la 3D , mais j'ai compris l'essentiel ... fan de topologie ?

ok cet ensemble c'est en fait R3, espace vec de dim 3. Me suis mal exprimé, la question c'était de savoir si l'ensemble des point correspondants se répartissaient selon un volume.

Donc on a quelque chose de la forme (x,y,z,(f(x,y,z)). Si f est une fonction continue (c'est le cas ici, f(x,y,z)=sqrt(R²-x²-y²-z²)) alors je pense que les points forment un volume. Mais si f était très discontinue, genre une fonction aléatoire ?

[bongo1981]

ok, merci à tous, Michel j'ai du mal quand tu passes à la 3D , mais j'ai compris l'essentiel ... fan de topologie ?

ok cet ensemble c'est en fait R3, espace vec de dim 3. Me suis mal exprimé, la question c'était de savoir si l'ensemble des point correspondants se répartissaient selon un volume.

Euh non S3 plutôt... d'ailleurs tu verras que l'espace est courbe (somme des angles des triangles supérieurs à 180° etc...).

Donc on a quelque chose de la forme (x,y,z,(f(x,y,z)). Si f est une fonction continue (c'est le cas ici, f(x,y,z)=sqrt(R²-x²-y²-z²)) alors je pense que les points forment un volume. Mais si f était très discontinue, genre une fonction aléatoire ?

Fonction discontinue ? Bah ça serait dur de caractériser cet espace (genre adhérence de l'ensemble vide par exemple ? enfin je dis ça comme ça...)

[passant]

Où était le point central de l'univers au big-bang ?
Pourquoi les autres galaxies nous auraient dépassé?
Dépasser , cela suppose que les galaxies se suivent .

[Maulus]

masq, c'est toi ?
Bon je répond quand même

C'est une notion pas facile à comprendre, mais ya pas de centre...
Le centre, c'est ton centre, le centre de causalité, le centre qui te permet de dire, tel événement est encore relié (via la vitesse limite de la lumière) causalement à un autre.

Par exemple, le batement d'aile d'un papillon en relation avec un ouragan ou l'explosion d'un soleil a 10mds d'AL qui t'envoie ses photons ou même quelques atome à des vitesses relativistes.

C'est pourquoi le centre de l'univers, de ton univers, de ton référentiel, c'est toi. Ou disons, la terre.

Par extrapolation de la vitesse d'expansion, et par l'âge estimé de l'univers, celui ci doit faire environ 40 à 45 milliard d'AL de rayon. Soit 80 à 90 de diamètre.
Notre sphére causale du visible, fait 13,7mds d'AL de rayon. Aussi loin qu'un peu voir nous remonter des photons, du fond diffus cosmologique par exemple, sorte de halo primordial qui génère encore aujourd'hui la neige de ta télé hertzienne.

D'ou l'idée des univers "bulle" ou la limite de l'univers n'est pas la ligne d'expansion, mais la sphère causale. Et ceci n'est valable que si la vitesse de la lumière est effectivement indépassable. Ce que personnellement je pense dépassable un jour, peut être pas "naturellement" biensur.

En ce que concerne les galaxies, il faut savoir que dans un espace en expansion, le seul lien qui maintient les galaxies, c'est le lien gravitationnel. Lorsque celui ci faibli avec le carré de la distance, l'impact de l'accélération de l'expansion sur le déplacement relatif des galaxies dévient majoritaire sur la gravité, et le lien disparaît, les galaxies sont séparée à jamais... sauf si par un coup de chance, de yoyo gravitationnel, ou d'un orbite quelconque avec une amas plus massif, le lien se reconstitue.

[Khainyan]

Tu as une vision trop spacialle passant ce genre de question (enfin la première) n'a pas de sens si on considère la vraie nature de l'univers.
Un centre c'est le point à equidistance des bords, des limites d'un objet/espace. Ceci n'a aucun sens dans l'univers car il n'a pas de limite(ceci ne signifie pas qu'il est forcément infini: un cercle n'a pas de limite dans sa dimension 1..mais il n'est pas infini.. bin là ce le même principe). Au big bang l'univers était juste plus.. petit, contracté sur lui-même. mais sa nature profonde n'as pas changé il me semble (des observations et des expériences vont dans ce sens.. mais c'est loin d'être une évidence).
De plus il c'est un abus de language de dire que certaine galaxie nous on "dépassé".. elles n'ont jamais été derrière nous. D'ailleur cette notion d'ordre n'a aucun sens. On peut juste dire qu'elle sont plus loin que nous et s'éloigne de nous du fait de l'expansion de l'univers.

[Roy]

ton explication est bonne mais j'ai lu 2x ta reponse pour comprendre si tu vois ce que je veux dire. merci d'avoir fait la synthese

[Khainyan]

é, et le lien disparaît, les galaxies sont séparée à jamais... sauf si par un coup de chance, de yoyo gravitationnel, ou d'un orbite quelconque avec une amas plus massif, le lien se reconstitue.

je corrige juste cela: l'interraction graviatationelle a une portée infinie.
Et pour faire une petite précision: si les galaxie éloignées s'éloignent plus vite de nous c'est par ce qu'il y a plus d'espace entre nous et elles pour permettre l'expansion.

[passant]

A maulus : qui est masq ?
Je pense en rapport du texte de présentation de nirrey Khainyan .
Donc en fait vous avez répondu aux questions qu'il posait et non aux miennes puisque je reprenais simplement ses termes .

[Maulus]

A maulus : qui est masq ?

Un forumeux un peu délirant qui sévissait il y a quelques mois.
Et qui justement avait un peu la même syntaxe que toi les espaces avant et après les ponctuations, et aussi ce genre de phrase : Pourquoi les autres galaxies nous auraient dépassé?
Dépasser , cela suppose que les galaxies se suivent .

Sinon pour en revenir à nos moutons, faut juste se représenter l'univers comme un espace sans forme ni limite qui s'étire. Il y a création d'espace partout à la fois. Plus deux objets sont distant l'un de l'autre, plus il y a d'espace entre eux, plus il y a création d'espace, et plus il s'éloigne vite l'un de l'autre.

En se qui concerne le lien gravitationnel de portée infinie, peut être, mais il devient négligeable au bout d'un certain temps.
La création d'espace, l'expansion, l'emporte donc sur la gravité.
C'est pourquoi toutes les galaxies semblent nous fuir

Repose mieux tes questions si tu veux plus de détails

[Pollux]

ce genre de question (enfin la première) n'a pas de sens si on considère la vraie nature de l'univers.

Je crois que la "vrai nature" de l'univers nous échappera toujours.
Et sinon, lequel d’entre les deux du "sens du vrai" ou de "l'univers" étaient là en premier ?

je corrige juste cela: l'interraction graviatationelle a une portée infinie.

Infini ou limité par l'horizon cosmologique tout comme les photons ?

Moi, ce que je ne comprend pas, c'est cette notion d'expansion qui pourrait induire des vitesses relatives > à c.
Par principe dans la RR, si des objets atteignent cet au-delà… ils n’existent plus vraiment, leur temps relatif, pour nous, est figé… Et donc il ne se passerait plus rien la bas (pas même une augmentation de vitesse).

Et je lis sur le forum que cette expansion serait en accélération… Soit…

Mais par quel mécanisme de synchronisation, ce phénomène d’expansion parvient il à agir partout dans l'univers de la même manière ?
Je crois que cette question est liée à l'hypothèse d'un univers homogène...
Et comment cet enchaînement d’évènement, le big bang, serait il une séquence « d’événements » commun et synchronisé, qui a eut lieu à t=0 dans tous les référentiels ?