Expansion-De-L-Espace-Temps | Dr. Goulu

Comment être sur que c'est l'Univers qui est en expansion et pas les objets ou chaque grain de matière, qui le compose qui diminuent de taille ?

Thu, 10 Aug 2023 00:00:00 +0000

Réponse publiée

C’est une excellente question, parce qu’en fait, ce qui est en expansion c’est la via le a(t) qu’on retrouve dans l’équation de la forme la plus simple de la métrique, celle d’un espace plat :

${\rm d}s^2= c^2 {\rm d}t^2 - a(t)^2({\rm d}x^2+{\rm d}y^2+{\rm d}z^2)$

Si vous croyez ne rien connaître aux maths, regardez quand même cette partie :

${\rm d}x^2+{\rm d}y^2$

qui devrait vous rappeler le Théorème de Pythagore.

${\rm d}x^2+{\rm d}y^2+{\rm d}z^2$

c’est la même chose en 3 dimensions , ça donne le carré de la distance entre deux objets distants de ${\rm d}x, {\rm d}y, {\rm d}z$

selon 3 axes x,y,z orthogonaux quelconques.

Oubliez le a(t) pour l’instant (ou posez-le égal à 1 pour l’instant)

$c^2 {\rm d}t^2$

donne le carré de la distance parcourue par la lumière à la vitesse c pendant le temps t, donc

$c^2 {\rm d}t^2 - ({\rm d}x^2+{\rm d}y^2+{\rm d}z^2)$

donne une “distance dans l’espace-temps” : cette distance est nulle quand la lumière d’un objet lointain vous arrive. La seule différence de la formule par rapport à un “Pythagore à 4 dimensions” est la présence du signe négatif. C’est parce que le temps n’est pas une dimension comme les autres, c’est une dimension “imaginaire” au sens mathématique . Et c’est pour ça qu’on préfère parler de “ ” que de “distance” pour éviter l’équivoque.

Revenons à l’expansion avec ce fameux “facteur d’échelle” a(t) : comme vous le voyez, il “module” les composantes spatiales de la métrique par rapportà la composante temporelle.

Les mots importants, c’est “par rapport”. Dans votre question “Comment être sur que c’est l’Univers qui est en expansion et pas les objets ou chaque grain de matière, qui le compose qui diminuent de taille ?” il manque le point de comparaison : qui diminuent de taille par rapportà quoi ?

Autrement dit : si les objets diminuaient de taille, comment on s’en apercevrait puisqu’on diminuerait aussi de taille ainsi que nos instruments de mesure ?

Dire que c’est l’espace qui est en expansion a l’avantage de fournir une référence claire : le temps.

Vous voyez d’ailleurs qu’il y aurait un autre moyen de “moduler” la métrique, c’est de considérer , un truc du genre

${\rm d}s^2= c(t)^2 {\rm d}t^2 - ({\rm d}x^2+{\rm d}y^2+{\rm d}z^2)$

mais dans ce cas, il faut que plein d’autres “constantes” universelles comme G varient aussi pour correspondre aux observations expérimentales. Et qu’elles varient bien ensemble . Et il faudrait encore un mécanisme qui les fasse varier simultanément dans l’Univers entier, et ça on en voit pas le moindre indice…

C’est en fait là que le bât blesse avec vos grains de matière qui diminueraient de taille : un atome d’hydrogène de la devrait être 1100 fois plus grand que maintenant, donc quasi toutes les constantes universelles auraient du être très différentes, mais s’arranger entre elles pour que le soit exactement ce que la théorie a prédit à partir de l’hydrogène actuel …

Bref, en vertu du on a préféré ajouter un “facteur d’échelle” un peu magique il est vrai que de remettre en question la constance de toutes les constantes pour décrire l’expansion.

Notes de bas de page

D’après la théorie du grand rebond, il faudrait que l’Univers se rétracte jusqu’à un point singulier. Peut-on supposer que la même chose arrivera pour nous ?

Tue, 10 Jan 2023 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Non, avec l’ c’est plutôt mal barré pour le et le , qui n’ont plus beaucoup de supporters…

Mais il y a d’autres comme l’ ou plus récemment la de Penrose.

Sinon, si l’ , yaka attendre une nouvelle fluctuation quantique après la

Mais dans tous les cas ça ne sera pas “pour nous”, on parle de cycles de milliards de milliards (de milliards…) d’années

Qui a dit que l’expansion de l’Univers se faisait plus vite que la vitesse de la lumière ?

Tue, 19 Apr 2022 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Personne. L’expansion de l’univers ne donne pas vraiment une vitesse aux galaxies au sens d’une accélération, elle dilate la métrique, nuance.

Voir

Pour la nuance.

Ca fait qu’en effet, seule une petite partie de l’univers centrée sur notre nombril constitue l’ .

Tout se passe comme si ce qui se trouve plus loin que l’ s’éloigne de nous plus vite que la lumière. Sans force ni accélération. Juste un changement de métrique.

Puisque l’univers est en expansion très rapide, pourquoi 2 points distants disont de 20 cm ne s’eloignent pas l’un de l’autre ?

Mon, 08 Feb 2021 00:00:00 +0000

Réponse publiée

très rapide, très rapide, tout est relatif…

La $H_0$ vaut environ 70 km/s/Mpc, où “Mpc” signifie .

$1 Mpc = 3.086\times 10^{19} [km]$ . En normalisant: $H_0 = 2.2683085 \times 10^{-21} [1/s]$

donc vos 20 cm s’écartent à $0.2 \times H_0 = 4.536617 \times 10^{-22} [m/s]$

C’est pas vite du tout. Vos 20 cm augmentent d’un diamètre de proton en 23 jours …

De plus, sur Terre on ne sait pas mesurer la distance entre deux points espacés de 20cm sans aucun support matériel entre eux. Si on mesure une règle de 20 cm, elle fera toujours 20 cm parce que les liaisons chimiques entre les atomes qui la constituent ne se dilatent pas, elles.

L’expansion de l’Univers se constate donc uniquement sur de très grandes distances entre des objets qui ne sont pas liés, comme des galaxies.

Et on a aucun moyen de mesurer les distances avec précision, seules les vitesses (radiales) sont disponibles via le décalage du spectre du à l’expansion, qui n’est pas un effet Doppler.

Quelle est la nature de l’énergie sombre qui conduit l’accélération cosmique ?

Wed, 10 Jun 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Aucune idée. Celui qui sait gagne un Prix Nobel.

Selon :

Sa nature reste aujourd’hui encore inconnue. Il peut s’agir simplement de la induite par la qui aurait une valeur non nulle. Il existe d’autres hypothèses, menant soit à une modélisation différente de la ( , k-essence, modèles unifiés de matière et d’énergie noire), soit à une modélisation différente de la (gravité f(R), champs scalaires, ). Le choix entre ces différentes hypothèses dépend essentiellement des contraintes apportées par l’observation, notamment des , du ou des .

À combien de kilomètres l'univers expand-t-il par seconde ?

Mon, 01 Jun 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’ s’étend par définition à la vitesse de la lumière.

Autrement dit, un objet situé à d de nous s’éloigne à la vitesse $v=H_0.d$ où $H_0$ est la .

Cette vitesse vaut la vitesse de la lumière à la distance $R_H=c/H_0$ appelée et qui vaut environ 14 milliards d’années lumière.

Ce qui est plus loin s’étend plus vite (= le vide entre nous gonfle plus vite que la lumière ne peut le parcourir) ce qui fait que nous ne verrons jamais ce qui est plus loin.

Comment sait-on que l'univers s'étend constamment ?

Mon, 01 Jun 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Historiquement par le , mesuré dès les années 1920 et compris par Hubble en 1929 : les galaxies s’éloignent (statistiquement) les unes des autres d’autant plus vite qu’elles sont éloignées.

A l’extrême, des objets très lointains devraient d’éloigner à la vitesse de la lumière…et c’est ce qu’on observe ! Le découvert en 1964 et mesuré avec une grande précision ce siècle correspond à la , le moment où l’univers a été suffisamment dilaté et refroidi pour devenir transparent.

Il y a encore d’ autres observations comme l’abondance de certains isotopes dans l’espace intergalactique qui confirment le modèle du Big Bang et de l’ qui en est sa continuation.

Ce qu’on ne comprend pas encore, c’est pourquoi cette expansion ne ralentit pas sous l’effet de la gravitation, mais a plutôt l’air de s’accélérer sous l’effet de la mystérieuse “énergie noire”.