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 Courbure de l'Univers et infini ou fini?

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chocolatman21
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MessageSujet: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Mar 13 Mar - 16:50

Salut tout le monde ! Cette fois-çik, j'aimerais parler de la courbure de l'Univers. Certains pensent que l'Univers est un espace à trois dimension courbé et trouve cette idée trés bizarre. Pourtant, moi je la trouve pas du tout bizarre et meme plutot courante dans le monde ou l'on vit. alors peut etre que ce à quoi je pense n'est pas juste. Je vais vous donner pour cela, ma vision d'un univers courbé. Ce serait par exemple une sorte de cerceau. Est-ce juste?

Et encore une question sur l'infini ou la courbur de l'Univers est lié. Il y a toujours le débat infini ou fini, mais sérieusement, si l'on considére la théorie du Big Bang, l'expansion de l'Univers, l'energie sombre on ne peut pas dire que l'Univers est infini, non? Et l'univers pourrait-t-il etre fini, sous forme de cerceau et illimité? Comme par exemple, la terre quand on voyage en avion, on pourrait ne pas arreter de voler et on se heurtera jamais à quelque chose. Pourtant la Terre n'est pas infini.

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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Sam 17 Mar - 15:31

L'Univers semble bien être fini en volume, car courbé positivement. On prend comme preuve les mesures effectuées par le satellite WMAP voici trois ans environ. Un satellite du même acabit mais de nouvelle génération sera lancé cette année, Planck Surveyor, pour réaliser les mêmes mesures mais bien plus précisément. Aussi, ces mesures concernent le fond micro-onde cosmologique...

L'Univers courbe n'a cependant pas la forme d'un cerceau, car strictement parlant, la surface d'un cerceau n'est pas courbe, c'est un espace euclidien, que l'on qualifie à tort de "plat".

L'espace adopte une courbure du même type que la surface de la Terre, comme dans ton exemple avec l'avion. L'Univers est une bulle, une coquille, mais étendue dans trois dimensions. C'est une forme que le cerveau humain est incapable de se représenter.
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chocolatman21
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Sam 17 Mar - 18:52

Mais je ne comprends pas pourquoi on dit que l'on est incapable de se représenter cela. C'est comme si on était à l'intérieure d'une boulle, mais qui n'est pas totalement circulaire.

Et est-ce que tu pourrais m'expliquer Naos comment on peut calculer la courbure de l'UNivers? Si tu le sais, bien sur, mais bon ton savoir m'impression à chaque fois. heuresement que tu es la quand meme.

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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Sam 17 Mar - 22:23

On ne peut pas se reprénter cette figure car elle fait intervenir une quatrième dimension d'espace, alors que nous ne pouvons raisonner que dans trois. Pour comprendre de quoi il retourne, on peut heureusement construire des raisonnements dans lesquels les formes géométriques ont des dimensions en moins, ce qui permet d'appréhender ce qui se passe.

L'Univers est un volume qui comporte trois dimensions, mais qui est courbé dans une quatrième. Prenons pour réfléchir à cela un cercle. Ce cercle, ce n'est jamais qu'une ligne refermée sur elle-même. Le cercle n'étant qu'une ligne, il ne possède qu'une seule dimension. Pourtant, on doit absolument disposer d'une feuille de papier pour dessiner un cercle, et cette feuille possède deux dimensions ; c'est un plan. On ne peut faire rentrer un cercle dans un support à une dimension : le cercle est un espace qui comporte trois dimensions, mais qui est courbé dans une seconde.

On peut faire pareil avec la feuille de papier. Si on colle ensemble les deux longueurs de la feuille, on construit un cylindre, un tube de papier. Ensuite, si on colle ensemble les deux extrémités du tube (c'est très difficile en pratique mais je ne demande que d'imaginer la manipulation), on fabrique une sorte de beignet en papier. Cela me ramène à ma remarque précédente : un cerceau est en réalité un espace "plat", euclidien, car on peut le contruire à partir d'une surface "plate", euclidienne, et (surtout !) facilement déformable.

Mais reprenons notre bricolage imaginaire : le tube ou le beignet sont des espaces qui comportent deux dimensions, mais qui sont courbés dans une troisième. J'espère que tu entrevois où je veux en venir.

Prenons un cube : c'est un solide qui comporte trois dimensions. Imaginons qu'il soit aussi facilement déformable. On relie dans un premier temps deux faces opposées les faisant se toucher, et on les colle l'une à l'autre. On se retrouve avec une sorte d'anneau carré. Cet anneau contient quatre faces : une à l'intérieur, une autre à l'extérieur, et deux faces latérales.

Dans un second temps, relions les deux faces latérales l'une avec l'autre comme nous l'avons fait précédemment : le "dessus" de l'anneau communique avec le "dessous", et on se retrouve désomrais avec une espèce de beignet creux. Il ne contient plus que deux faces, une à l'intérieur, et une à l'extérieur (la seule qui soit visible si le cube est opaque).

Troisième temps : on relie les deux faces qu'il reste pour que le cube soit entièrement refermé sur lui-même. Gros problème : comme je viens de l'écrire, une face restante est à l'intérieur du "beignet", et l'autre est à l'extérieur. Il faudrait que le solide se traverse lui-même, de manière à ce que ce qui est à l'intérieur puisse toucher ce qui est l'extérieur.

C'est exactement en cela que consiste une courbure dans la quatrième dimension : une sorte de retournement des volumes impossible à visualiser pour nous.

La courbure de l'espace peut se mesurer à partir des motifs présents dans le rayonnement fossile : celui-ci n'est pas parfaitement isotrope, il présente quelques irrégularités très peu marquées, quoique détectables.

On mesure la taille apparente de ces irrégularités ainsi que leur écart par rapport à la moyenne du fond micro-onde. Les modèles théoriques de la cosmologie permettent, à partir de ces données, de remonter vers la courbure de l'espace.

En effet, il ne faut pas perdre de vue que la lumière se déplace dans l'espace, et que si celui-ci est courbe, alors le trajet de la lumère est courbe lui aussi. Il se trouve que dans un espace courbe, les objets ne rapetissent indéfinement pas quand il s'éloignent. D'abord leur taille apparente diminue bien sûr, mais à partir d'une certaine distance, elle commence à augmenter. La courbure de l'espace agit donc comme une espèce de "loupe" : si les irrégularités du fond micro-onde sont trop larges et trop étendues pour leur ampleur, alors c'est un signe que l'espace est courbé.
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chocolatman21
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Sam 17 Mar - 23:03

Wouah! Je comprends maintenant pourquoi c'est impossible de s'imaginer une courbure de l'espace.

Et quand tu parles de la 4eme dimension c'est la dimension du temps, non?

Il y a la dimension Horizon, verticale, profondeur et celle du temps, non?

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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Sam 17 Mar - 23:04

Non, c'est bien d'une quatrième dimension d'espace dont je parle. Nulle part le temps n'est intervenu dans mes raisonnements.
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chocolatman21
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 18 Mar - 11:59

Ok, une quatriéme dimension de l'espace. Mais rassure-moi, depuis Einstein, on considére bien le temps comme une dimension, non?

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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 18 Mar - 12:31

Oui, l'espace-temps est bien une sorte de milieu, de continuum à quatre dimensions.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 19 Mar - 8:06

j'ajoute que pour le moment il est impssible de savoir vraiment quelle topologie a l'univers, tout est très difficilement concevable dans les hypothèses émises, et on manque beaucoup trop d'informations pour la vérifier.

par contre, et je trouve ça dommage, on reste limité à la sphère, au disque et à l'hyperbole en général ...

malheureusement je ne me rapelles plus le nom d'une quatrième hypothèse apparue récemment qui semble interessante
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 19 Mar - 18:35

Prenons garde à bien distinguer deux concepts : la géométrie de l'Univers et sa topologie.

La géométrie concerne la mesure des distances, donc la courbure adoptée par l'espace-temps. Il n'y a que deux possibilités réalistes : courbure positive ou négative.

C'est dans la topologie que rentrent les considérations sur la véritable forme de l'Univers. Et c'est dans ce domaine que les données sont encore trop fragmentaires pour nous permettre de trancher entre des modèles qui sont monstrueusement nombreux.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 20 Mai - 21:00

Bonjour,

Je viens de lire le dernier livre d'Hubert Reeves, Chroniques des atomes et des galaxies et dans une de ces chroniques il affirme que la courbure de l'univers est nulle ! Cela ma surpris, il dit qu'elle est nulle au incertitude près, car je pensais comme acquis le fait que l'univers possédait une courbure non nulle.

Même si dans ce livre il fait le point sur des notions d'astrophysique de manière vague pour s'adresser au plus grand nombre, je ne pense pas qu'il dirait qu'elle est nulle pour simplifier si elle était quasi nulle. Car la différence entre un univers rigoureusement plat et quasi-plat (donc une courbure non nulle) est fondamentale !

J'aimerais savoir ce que vous en pensez. Si il faut je peux vous citer le passage.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 21 Mai - 14:40

La courbure de l'espace, si elle semble positive, est en réalité peu marquée. Si Hubert Reeves a tort en affirmant que l'espace est plat, il conserve tout de même une part de raison quand il ajoute "aux incertitudes près", car un espace parfaitement plat rentre effectivement dans nos marges d'erreurs...

De plus, vu que la courbure spatiale est peu prononcée, on peut assimiler l'espace à petite échelle comme étant plat, exactement comme la surface de la Terre que l'on considère comme plate à notre échelle.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 21 Mai - 18:23

Je comprend mieux pourquoi il dit cela.

Mais la difference en tre un univers plat et un univers de coubure positive aussi petite soit-elle est tres important car dans le premiers cas l'univers est infini dans l'autre il a un volume fini, non?
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 21 Mai - 20:27

Pas nécessairement. Dans les modèles d'Univers multiconnexes (les univers chiffonnés de Jean-Pierre Luminet), l'espace peut adopter n'importe quel signe de courbure (positif, nul ou négatif) et rester fini en volume. C'est la répétition d'un même volume fondamental (comme le dallage d'un sol avec des pavés identiques) qui donne l'impression d'infini.

Mais de toute manière, obtenir un espace rigoureusement plat est impossible, car il devrait le rester à tous les niveaux de précision. Autrement dit, le moindre soupçon de courbure suffirait à faire basculer la "platitude" de l'espace.


Dernière édition par le Mar 22 Mai - 13:15, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 21 Mai - 23:09

Merci Naos, tout devient clair avec toi !
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 7 Oct - 14:40

Bonjour

Je reviens sur le sujet car j'ai lu un article qui disait que, d'après les études des résultats du satellite WMAP et des différences de température du fond cosmologique, l'univers serait plat!!! Alors que, auparavant, il était, au vu des résultats WMAP, sans bord et fini mais en expansion. Donc , d'après les chercheurs "ovoïde". Ce qui pourrait être logique.
Il serait ovoïde parce qu'il doit tourner au moins sur lui-même (ce qui expliquerait les rotations de toutes les galaxies) et parce qu'il subit peut-être l'influence gravitationnelle d'autres univers. Le problème que cela comporte, par contre, c'est que l'origine du big-bang est plus difficile à expliquer.
Dans les autres explications de l'univers, c'est plus simple car il y a toujours un point d'origine. l'univers plat ou les théorie des cordes voir les univers en boucles ou issus de trous de ver.
N'étant pas croyant et ne pensant pas qu'un seul et unique boson de higgs ait créé l'univers, je suis un peu perdu dans toutes ces théories vraies ou fausses et si, quelqu'un pouvait me renseigner, je lui en serai reconnaissant. Sans trop de maths sup. SVP.
Quelquefois, je me demande si les chercheurs n'adapte pas les équations mathématiques en fonction de leurs hypothèses.
Contrairement à Parkeïs, je suis dans le flou le plus complet. Au fur et à mesure des explications, j'ai l'impression de m'enfoncer dans un trou noir où, temps, espace, dimensions, sont confondus, broyés, absorbés. A quand mon émergence dans un univers de la compréhension plus limpide ? What a Face shakng2 Laughing


PS__ Quand on parle d'univers sans bord et fini, peut-on le considérer comme un volume ? scratch
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 7 Oct - 17:59

Le terme "elliptique" est correctement employé pour désigner une courbure positive. Lorsqu'on dit que l'Univers est plat d'après WMAP? il convient de préciser que c'est presque plat. Ces observations ont donc bel et bien mis à jour la courbure de l'espace.

On n'a découvert aucune indication concernant une éventuelle rotation de l'Univers sur lui-même. Les cosmologistes ont même tendance à penser que cette rotation n'existe pas. La rotation des galaxies s'explique par autre chose.

Le boson de Higgs n'est pas supposé avoir créé l'Univers.

@5ème dimension a écrit:
Quelquefois, je me demande si les chercheurs n'adapte pas les équations mathématiques en fonction de leurs hypothèses.
Cela arrive. Mais ce n'est pas de l'adaptation, c'est du paramétrage.

@5ème dimension a écrit:
Quand on parle d'univers sans bord et fini, peut-on le considérer comme un volume ?
Absolument. On peut parler de volume une fois qu'il est fini. La présence de bord ou non ne change rien.

Pour mieux faire comprendre, prenons un bout de ficelle. Il a une certaine longueur. Si on assemble les deux extrémités de ce morceau de ficelle, on obtient une boucle. Cette boucle n'a pas d'extrémités comme l'avait le bout de ficelle, mais elle a toujours la même longueur. Un volume sans bord est un parfait analogue : il est refermé sur lui-même.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 7 Oct - 20:14

Bonjour et merci Naos

Je suis sorti de mon trou noir mais je ne suis pas tout à fait d'accord pour l'immobilisme de l'univers. Je suis sur que nous sommes dans quelque chose en mouvement. Les particules par exemple ne sont pas fixes elles ont un spin ou demi-spin, ce qui veut dire qu'elles ont une rotation. Si l'univers est fixe et se dilate, cela pourrait correspondre à ce que je suppose dans un autre post un peu plus loin.


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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Dim 7 Oct - 22:20

Arguer que les particules ont un spin (qui ne correspond à une rotation sur elles-mêmes que mathématiquement) n'est pas une justification pour la rotation de l'Univers. Il n'est écrit nulle part que l'Univers entier doive ou puisse se comporter comme une particule élémentaire.

Une rotation de l'Univers se ferait d'ailleurs sentir dans les systèmes d'inertie, et les expériences menées jusqu'ici écartent l'hypothèse d'une telle rotation.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 8 Oct - 0:02

Si des particules ont créé l'univers(voir Hubert Reeves) on peut considérer que la physique des particules ressemble à la physique de l'univers dans sa globalité.
Pourquoi les systèmes d'inertie ressentiraient-ils la rotation de l'univers ? Prends-t-on en compte la rotation de la Voie Lactée et son attraction vers Andromède à la vitesse de 250.000 km/h ? Violence 4
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 8 Oct - 14:10

Peut-on vraiment considérer que la mécanique quantique (physique des particules) ressemble à relativité générale (physique de l'Univers dans sa globalité) ?

C'est justement à partir d'un système d'inertie que l'on mesure la rotation de la Voie Lactée ou tout autre de ses déplacements. Un système d'inertie est un repère dans lequel le principe d'inertie est valable. C'est-à-dire un repère dans lequel un mobile qui ne subit l'action d'aucune force se déplace en ligne droite à vitesse constante.
Si l'Univers tournait, ce système d'inertie tournerait avec, et il n'y aurait pas de trajectoire rectiligne permise. Toutes les manipulations effectuées jusqu'ici prouvent que le principe d'inertie est respecté, ce qui écarte l'hypothèse d'un Univers en rotation.


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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 8 Oct - 14:57

@Naos a écrit:
Peut-on vraiment considérer que la méanique quantique (physique des particules) ressemble à la physique de l'Univers (physique de l'Univers dans sa globalité) ?

C'est justement à partir d'un système d'inertie que l'on mesure la rotation de la Voie Lactée ou tout autre de ses déplacements. Un système d'inertie
est un repère dans lequel le principe d'inertie est valable. C'est-à-dire un
repère dans lequel un mobile qui ne subit l'action d'aucune force se déplace en ligne droite à vitesse constante.
Si l'Univers tournait, ce système d'inertie tournerait avec, et il n'y aurait pas de trajectoire rectiligne permise. Toutes les manipulations effectuéesjusqu'ici prouvent que le principe d'inertie est respecté, ce qui écarte l'hypothèse d'un Univers en rotation.

Bonjour Naos et merci de tes informations qui m'ouvre l'esprit à une autre forme de compréhension de notre univers

Je pense que la physique est la même partout. Peut-être que l'on a encore beaucoup de découverte à faire pour unifier la mécanique quantique et la théorie d'Einstein. D'ailleurs, actuellement, des recherches sont menées pour dénombrer toutes les singularités et des expériences sont en cours pour re-vérifier la théorie d'Einstein. La sonde Piooner avec son retard sur son tableau de marche a démontré un problème ou une faille dans cette théorie (sauf si c'est une erreur de calcul).

Si l'univers est fixe pourquoi cette forme ovoïde ? Est-elle explicable ?

Est-ce que les espaces vides de tout gaz ne seraient pas un début de construction définitive de notre univers, à l'échelle spatial s'entend ?

'alien 'MDR MDR 2 MDR 3
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 8 Oct - 16:11

La courbure positive de l'Espace est imprimée par son contenu en masse-énergie. Compte tenu de la vitesse d'expansion de l'Espace, on peut déterminer une densité critique à partir de laquelle cette tendance au gonflement peut être enrayée. Sous la densité critique, l'expansion se poursuit ; à la densité critique, elle freine sans s'arrêter ; au-delà de la densité critique, l'expansion s'arrête à un certain moment et reprend en sens inverse (dans le sens de la contraction donc).

La densité de l'Univers sert également à déterminer le signe de la courbure de l'Espace : positive au-delà de la densité critique, nulle à la densité critique, négative sous la densité critique.

Une surface de courbure positive est une sphère, une surface de courbure nulle est une feuille plate, et une surface de courbure négative ressemble à une selle de cheval.

Les mesures de WMAP dévoilent une densité légèrement supérieure à la densité critique. L'Espace est dit "elliptique" dans le jargon, et il est fini. Néanmoins, l'expansion devrait se poursuivre pour l'éternité à cause de l'énergie noire : cette forme d'énergie participe à la courbure positive de l'Espace, mais favorise son expansion. La matière normale et la matière noire courbent l'Espace positivement eux aussi, mais elles ont tendance à freiner l'expansion, quant à elles. Bref, c'est l'énergie noire qui empêchera ce que l'on appelle couramment le Big Crunch.

La courbure de l'Espace est positive tout simplement parce qu'il contient suffisamment de matière et d'énergie pour que ce soit le cas.

J'ai du mal à comprendre le sens de l'expression "un début de construction définitive de notre univers".
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Lun 8 Oct - 19:19

Merci Naos je crois avoir compris. Mon hypothèse de construction définitive vient de ces vides absolu que l'on découvre dans l'univers. Si c'est un vide complet et que ce vide "s'agrandit" à la fin, l'énergie noire n'agira plus , ni quoique ce soit d'autre. A ce moment-là, il peut, peut-être, y avoir une stabilisation qui s'installe de manière durable. C'était une idée en l'air, comme ça. L'avantage avec moi, je suis tellement nul que ça te permet de revoir tes bases. A plus lol! lol!
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Mar 9 Oct - 21:02

Une hypothèse en vogue est justement d'assimiler l'énergie noire avec l'énergie du vide. Cette énergie, comme son nom le suggère, émane du vide et agit comme une force répulsive, une sorte d'antigravitation. Lorsqu'un vide apparaît dans l'Univers, et s'il est assez grand, il aura tendance à repousser la matière qui l'entoure et s'agrandir encore. Comme ce vide grandit, l'énergie du vide qui en émane gagne en puissance, accentuant encore l'écartement de matière, ce qui fait s'étendre la région vide, et cela s'emballe. L'énergie noire profite de l'expansion de l'Univers et de la dilution de la matière pour devenir de plus en plus puissante, accélérant sans cesse l'expansion de l'Espace. L'accélération de cette expansion est observée depuis 1998.

La découverte récente d'une région exceptionnellement volumineuse pourrait servir de laboratoire à énergie sombre, puisque c'est dans une telle région que cette énergie a beaucoup agi. J'ajoute que la force répulsive émanant du vide a bien été observée et l'est toujours depuis 50 ans. Malheureusement, comme on manque d'une théorie convenable, on ne sait toujours pas expliquer correctement ce phénomène.
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MessageSujet: Re: Courbure de l'Univers et infini ou fini?   Aujourd'hui à 15:36

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