Dans quoi s'étend l'univers
Bonjour amis du forum. J'ai toujours été obnubilé par le néant... Et je me pose la question suivante (qui doit être bien connue mais je ne trouve pas de réponse satisfaisante).
Si on suppose l'univers fini, il grandit, mais "dans quoi". Je sais bien que la question n'a pas de sens, mais comment voyez vous ça, vous ?
Bonne journée.
Jean-Louis.
Si on suppose l'univers fini, il grandit, mais "dans quoi". Je sais bien que la question n'a pas de sens, mais comment voyez vous ça, vous ?
Bonne journée.
Jean-Louis.
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Réponses
Mais on a tout de même le théorème de Whitney.
Tu as piégé ta question (ou tu t'es piégé toi-même) en imaginant l'univers "vu de l’extérieur", (*) déjà dans quelque chose. Tu as oublié que tu fais partie de l'univers, que l'on ne connaît qu'un intérieur de l'univers, l'univers lui-même. Alors, comme on n'a aucune façon de savoir s'il y a autre chose que l'univers (**), voici une réponse qui en vaut une autre : L'univers est à l'intérieur d'un immense emmenthal, c'est un de ses trous et l'emmenthal n'a pas fini de se faire.
Cordialement.
(*) un peu comme les enfants qui regardent une mappemonde se demandent pourquoi les gens qui sont aux antipodes ne tombent pas, puisqu'ils ont (vu de l'extérieur de la mappemonde) la tête en bas.
(**) qui signifie tout ce qui est. Donc il n'y a pas d'autre chose; s'il y avait autre chose ce serait une partie de l'univers
Non,, le ruban de Möbius (ne pas confondre avec le dessinateur) n'existe pas dans l'univers à trois dimensions euclidien. On peut le plonger proprement dans un espace euclidien à 4 dimensions. (théorème de Whitney).
Et si l'univers était contenu dans un contenant pourquoi le contenant ne serait-il pas contenu lui-même dans un contenant etc?
1) $x_1=x_2$ et $y_1=y_2$
ou
2) $x_1=0$ et $x_2=1$ et $y_1=1-y_2$
ou
3) $x_1=1$ et $x_2=0$ et $y_1=1-y_2$.
Alors $C/R$ muni de la topologie quotient est homéomorphe au ruban de Möbius.
Tu demandes dans quoi s’étend l’Univers.
La question n’a pas de sens puisque l’Univers ne s’étend pas. Les galaxies lointaines ne se déplacent pas les unes par rapport aux autres comme l’expansion de l’Univers le suggère (faussement).
C’est la métrique de l’espace-temps qui évolue. Et comme elle évolue vers le rouge, par analogie avec l’effet Doppler, on peut interpréter cette évolution de la métrique comme un éloignement (dans une métrique constante).
Mais la métrique n’est pas constante (loi de Hubble) et éloignement il n’y a point.
Pour ma nièce de 11 ans je dis :
On mesure la distance entre deux chaises avec des morceaux de sucre. On trouve 40.
On casse le sucre en deux. On laisse le mobilier en place. On mesure 80.
La distance mesurée évolue, augmente. Tout se passe comme si les chaises s’éloignent l’une par rapport à l’autre.
Mais on sait que les chaises n’ont pas bougé. On a trouvé une distance plus grande parce qu’on a compté plus de morceaux de sucre.
L’Univers change la métrique au cours du temps comme on a cassé le sucre. L’Univers « casse » sa métrique : c’est une propriété intrinsèque de l’Univers.
Pour en revenir à ta question :
L’Univers ne s’étend pas comme les chaises de bougent pas.
La métrique peut « casser » le sucre si finement et si vite que tu peux avoir l’impression que les chaises s’éloignent l’une de l’autre à des vitesses supérieures à celle de la lumière. Et dans l’interprétation (fausse) d’un éloignement dans une métrique constante, tu génères des paradoxes qui pourtant n’existent pas.
Pour finir, on peut bouger les chaises : ne pas confondre le déplacement d’une galaxie dans l’espace et l’évolution de la métrique, la fameuse « expansion ».
C'est un peu une arnaque ta façon de présenter les choses.
Comment sais-tu que tes deux chaises n'ont pas bougé? Comment localises-tu les objets?
Oui, oui, la nièce de Yves a aussi dit "mais en fait, Yves, tu vois des chaises, mais moi je ne vois que des quarks indistinguables les uns des autres" !
@Jean-Louis : Je vais à la fois paraphraser Yves et déformer ce qu'il dit. Imagine des gens (en nombre fini) habitant dans $\mathbb{R}$. Ils n'ont pas de repère, ni rien, donc quelqu'un placé en $\pi$ n'a aucune idée qu'il l'est, et ne voit aucune différence entre l'endroit où il se trouve et n'importe quel autre endroit du monde. Toi et moi, nous habitons dehors et notons $d$ la distance habituelle. Imagine un instant que tous les habitants de ce petit monde sont nés aujourd'hui, à 12h pile, et que leur manière de mesurer les distances dépend du temps : si $t$ est le nombre de secondes écoulées depuis 12h, alors la distance que deux habitants mesurent entre deux points $x$ et $y$ est, disons, $td(x,y)$. Que ressentent les habitants de ce monde ? Eh bien, ils ont l'impression qu'au début de leur vie (soit juste après midi, pour nous), ils étaient tous proches, et que progressivement, ils s'écartent les uns des autres - même sans avoir l'impression de se déplacer eux-mêmes ! Ils se disent qu'au début de leur temps, il y a eu un Big-Bang et que leur univers est en expansion !
Cette histoire nous permet de nous poser une question intéressante : le support où ces habitants vivent ne change pas, pour nous ; mais de leur point de vue, il a l'air de changer ! Bref, la réponse est peut-être que l'univers, lui, ne bouge pas ; ce qui change, c'est nous, dedans, et notre manière de regarder le reste de l'univers, de le mesurer.
(autrement comment saurait-on qu'un objet n'a pas bougé/ a bougé?)
Si la métrique fluctue de la même façon partout dans l'univers on ne devrait pas être capable de s'apercevoir que des objets se sont éloignés les uns des autres? (cela n'a même pas de sens de le prétendre)
Il n’y a rien autour puisqu’il n’y a pas d’espace. Il n’y a rien avant puisqu’il n’y a pas de temps. Ce point n’est pas situé, il n’est pas localisé et il n’explose pas puisqu’une explosion, c’est quelque chose qui se déploie ! Ce point engendre l’espace et le temps. On peut éventuellement le formuler (quoique très mal), on ne peut pas le visualiser.
Ps: Tout le monde n’est pas physicien mais tout le monde est métaphysicien !
…
L'univers est en expansion. A la question mais expansion dans quoi, la réponse est dans rien. Si on veut invoquer le théorème de plongement de Whitney, on pourrait envisager que l'univers en tant que variété différentiable pseudo-riemannienne puisse se voire comme "surface" d'un espace plus grand. Mais comme cet espace plus grand n'est pas physiquement accessible on finit par parler du sexe des anges. Et donc la question n'a pas de sens physique, même si elle pourrait avoir un sens strictement mathématique.
Mais dans quoi ? :-D
Comment sais-tu que deux points n'ont pas bougé?
Dom:
Borné cela peut vouloir dire que si tu prends deux points quelconques et que tu considères la distance d'une géodésique* qui les relie, toutes ces longueurs sont bornées par un réel positif. Cette notion ne fait donc pas appel à un contenant.
*: je crois me rappeler que c'est un chemin de plus courte distance qui relie deux points.
"... même si les points occupent toujours les mêmes positions". Tu es dans un espace absolu ? Je croyais justement que cette notion avait été rejetée. Car comment savoir que "c'est la même position" si on n'a pas une référence extérieure ? Comment sais-je que je ne bouge pas ?
Cordialement.
On peut dans des expériences de haute précision utiliser des systèmes interférométriques laser comme dans LIGO où on mesure la distance entre deux objets fixes via des lasers avec une précision de l'ordre du dix-millième du diamètre d'un proton.
Le passage d'une onde gravitationnelle produit une variation de la distance qui est détectable.
@ Gerard0 : le concept de solide de référence i.e. référentiel t'est inconnu ?
Tu veux dire que si deux objets ne sont plus à la même distance alors ils sont réputés avoir bougé (ne plus être au même emplacement)?
La Terre a un volume, d’autres astres aussi.
Ce volume de La Terre, assimilée à une boule, ne varie pas significativement (si ?).
L’univers a bien un volume, non ?
Ce volume varie-t-il ?
D’ailleurs peut-être même que je ne sais pas ce que signifie « univers » finalement.
C’est quoi, l’univers ?
Ma vision d’écolier ne me permet pas d’avancer, je le crains...
Édit : coquille
Ta réponse à FdP est amusante, pour justifier que les distances ont changé mais que les objets n'ont pas bougé. Tu réponds en disant ils n'ont pas bougé car les distances sont inchangées X:-(
Je connais la notion physique de référentiel (depuis plus de 50 ans !). Je ne connais pas de référentiel global pour l'univers (encore moins de "solide de référence").
Cordialement.
Il semble effectivement que le mot univers est un peu flou. Physiquement, on peut donner des idées de "l'univers visible", qui est en gros une sphère centrée sur la Terre et de quelques milliards d'années lumière, mais il semble que tout ce qui est maintenant trop loin pour que la lumière nous parvienne (qui s'éloigne plus vite que la vitesse de la lumière) est perdu pour la connaissance.
Cordialement.
En relativité générale, la distance entre deux points peut changer soit parceque ils changent de position i.e. ils bougent (au sens intuitif/classique) soit parceque ils maintiennent leurs positions mais la métrique change. On utilise le verbe "bouger" dans ce cas ci mais évidement le sens est différent par rapport à l'usage usuel. Comme on n'a pas inventé un verbe qui puisse décrire spécifiquement cette situation en relativité générale on continue à utiliser le verbe "bouger" mais pas au sens de changement de position.
Tiens, un paradigme.
L’univers est constitué de ce que l’on voit (la lumière) et de ce que l’on ne voit pas.
Les choses « qui sont loin » et que l’on ne voit plus sont désormais inaccessibles.
Et plus le temps passe, plus elles sont « loin » du point de vue « on pourrait courir après en se mettant sur un photon ».
Le passage « s’éloigne plus vite que la lumière » m’interpelle d’ailleurs.
Je pensais que rien ne pouvais aller plus vite « matériellement ».
le paradigme de la relativité est "aucun signal ne peut aller plus vite que la lumière"; ou encore : un objet ne peut pas influencer l'espace plus vite que la lumière"; rien n'interdit qu'une vitesse relative soit supérieure à celle de la lumière, et la conception de l'espace en expansion le fait apparaître, puisque la vitesse d'éloignement est, en gros, proportionnelle à la distance (Hubble). Dans ce cas, les objets ne s'influencent pas (plus), et on ne peut de l'un recevoir une information de l'autre.
Serge_S défend bien ici une signification d'espace absolu (La membrane, où chaque point a une "position membrane") et ce qui se modifie, c'est un champ d'espace, la métrique. C'est une conception fréquemment défendue. Je la trouve assez facile à utiliser pour penser l'univers. Je ne suis pas assez physicien pour savoir si elle aide à traiter la cosmologie.
Cordialement
Jean-Louis.
On ne peut pas appréhender le néant. Dès qu'on pense au néant, il n'est plus le néant. Ce truc est insaisissable.
On peut mathématiquement éviter la question du "avant" en modifiant le calcul du temps; ça ne console pas.
Cordialement.
@Jean-Louis :
Merci à tous pour vos réponses, mais en fait je vois que ce qui, moi, ce qui me préoccupe, c'est l'existence du néant. (1) Au commencement (2), effectivement on peut pas dire qu'il y avait quelque chose (3). Puis un truc est apparu. Mais ça, ça n'a pas l'air de vous choquer (4). On peut toujours le dire: le monde a surgi, le temps a commencé à ce moment (5) (Saint Augustin tenait déjà ce raisonnement.).Mais tout ça je ne le comprends pas réellement (6). Mais bon, il y a aussi le paradoxe de Banach Tarski que je ne comprends pas (7). Je sais le démontrer mais je le comprends pas. Bonne journée (8).
Jean-Louis.
(1) le néant n'existait pas, n'existe pas et n'existera pas.
(2) le commencement n'existe pas.
(3) on peut dire qu'il y a toujours eu quelque chose.
(4) on voit des trucs apparaître dans la vie tous les jours sans être choqués.
(5) non, le temps n'a pas commencé. Ce qu'on appelle temps a peut-être commencé, mais la structure sous-jacente n'a pas commencé.
(6) il est difficile de savoir ce que l'on comprend ou pas... comme des poupées russes : est-ce la dernière ? Sûrement pas.
(7) les paradoxes ne sont pas faits pour être résolus. Simplement formulés.
(8) Bonne journée.
Ceci dit, je crois que aucun scientifique actuellement ne se pose vraiment la question du néant. D'ailleurs, j'ai vu certains qui confondaient cela avec le vide...
Question sans réponse. Définitivement? Je ne sais pas.
Merci à tous.
Jean-Louis.
P.S.: Pour vous donner une idée de ma psychologie, je n'apprécie un tour de magie (de scène) que si j'en connais l'explication. Contrairement à la majorité des gens.
Amicalement, Gérard.
Par contre, la part de l'univers qui nous est visible est finie et en expansion (avec la vitesse de la lumière).
Pour ce qui est de l'accélération de l'expansion de cette part visible, on n'a pas besoin d'énergie noire. Je l'ai déjà dit ici : la matière ne serait qu'une structuration, une déformation de l'espace, comme une vague de l'océan. Quand la matière se forme et se condense, elle prend de l'espace autour et le déforme pour se former...ce qui formera ce que d'autres appelleront un "champ gravitationnel". Quand la matière disparait ou plutôt se "dissout", elle restitue de cet espace et cela repousse la matière alentour (comme le fait une explosion).
Depuis 4-5 milliards d'années, l'expansion de l'univers visible accélère. Pourquoi ? Car il y a de plus en plus de "déconcentration" de matière dans les amas de galaxies. Ce qui restitue de plus en plus d'espace et l'étend....une sorte d'antigravitation.
Bien sûr, c'est encore des intuitions...mais cela me semble logique et formalisable.
Autre chose : il n'y a pas de raison (ni de limite à la raison) pour que ce que l'on a appelé Univers ne soit que le résultat d'une sorte de Hyper-Nova que l'on appelle Big-Bang d'une Hyper-étoile parmi tant d'autres dans un Hyper-Univers (parmi tant d'autres)....Bonne nuit et faites de bons rêves !
Qu'est-ce que cela veut dire infini?
Par exemple, un ruban de Möbius n'a pas pas de bord: on ne tombera pas dans le vide, ni ne rencontreront de mur qui nous empêche de continuer à le parcourir. Pourtant cette surface peut être enfermée dans une hypersphère de diamètre fini.
Ça prouve que tu emploie le terme "infini" sans préciser ce qu'il signifie pour toi.
Cordialement,
Rescassol
Et ce potentiel est non borné (vers le haut). Il est infini. Mais cette non limitation n'est pas le point important dans ce que je présentais.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Géométrodynamique
J'ai beaucoup lu ce que tu expliques, soit dans des articles de vulgarisation, soit même dans des ouvrages de science fiction. Tant qu'on ne transforme pas ça en une théorie raisonnée et testable, comme tu dis "cela me semble logique et formalisable", dont tant qu'on ne le formalise pas et en vérifie des conséquences, ça reste de la science fiction (*).
A toi de faire ... si tu ne veux pas rester au bar du café du commerce.
Cordialement.
(*) une bonne partie de la vulgarisation de bas niveau est de la science fiction !!
C'est un point de plus dans l'espace infini des choses que j'ignore.
Je suis donc mal placé pour répondre à la requête de @gerard0.
Sur la géométrodynamique (venant de voir wiki), je dirais (au comptoir) qu'il n'y a pas de bonne raison à une limitation à 4 dimensions.
Allez hop...on est au comptoir...alors...un nombre infini de dimensions ? ;-)
Tchouang-Tseu, Traduction de Jean Levi, Éditions de l’Encyclopédie des Nuisances.
L'expansion observée (et son accélération) pourrait aussi résulter de la gravitation par l'attraction exercée par d'autres univers désormais suffisamment proches. Ainsi, une expansion infinie (scénario du big-freeze) ne tiendrait plus.
Il y aurait fusion d'univers et l'histoire continuerait.
Bien entendu rien n'indique que cet état des choses ne va pas être bouleversé par des avancées futures de chercheuses ou chercheurs théoricien(ne)s ou expérimentaux (ça c'est l'hypothèse optimiste... si l'humanité résoud le réchauffement anthropique selon moi-même)
Pour le vide et le néant mais aussi le temps le philosophe et physicien Étienne Klein a écrit deux essais de philosophie assez courts ,clairs et poétiques- selon mon point de vue platonicien et d'après l'histoire les idées philosophiques précèdent les idées scientifiques-
et pour la cosmologie le prix Nobel de physique 2020 a été attribué conjointement a Roger Penrose et a deux autres personnes pour des travaux de mathématiques et des tentatives d'unification entre la gravitation dans la relativité générale et la mécanique quantique.vers la période dite de l'inflation : laquelle est un modèle de l'accélération de l'expansion quand l'univers n'est pas observable en un temps très proche du temps 0 ou supposé tel..
Pour ce qui se passe au temps 0, les équations de la relativité générale font apparaître une
singularité essentielle : l'espace-temps se réduit à un point sans dimension ce qui viole les principes expérimentaux de physique quantique : d'où l'invention du terme religieux d'université de la singularité par les dirigeants de Google qui ne sont pas des laîcs mais des hommes d'affaires ou des financiers.
La science n'est pas vraie, elle est commode (H.Poincaré)
:-D
On peut aussi préférer la littérature ou la philosophie et lire Le Château de Kafka ou alors
L'Éthique de Spinoza, ces deux livres ont des positions philosophiques diamétralement opposées.
(:D