Theories-Physiques | Dr. Goulu

La source de l'énergie, l'énergie disponible, la faible valeur de l'entropie, au moment de la création de l'univers, est-elle comprise par les physiciens ?

Fri, 17 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Déjà les physiciens ne comprennent pas le mot “création”.

Ils préfèrent “origine de l’Univers”, avec un U majuscule à s’il vous plaît. Parce que si Univers n’a pas de majuscule, alors rien n’a le droit d’en avoir une tellement Il est Grand.

Ensuite, . C’est juste un nombre qui reste constant lors des transformations d’un système fermé, c’est l’invariant qui correspond à la symétrie des lois de la physique par décalage dans le temps selon le génial .

Si on met de côté le fait qu’on ignore si l’Univers est un système fermé et si les lois de la physique étaient les mêmes à l’époque du , alors il n’y a pas de “source” de l’énergie : l’énergie totale de l’Univers doit rester constante.

Et cette “énergie disponible”, on a aucune idée de ce qu’elle vaut, mais elle pourrait bien être nulle. Zero. Nada. C’est l’hypothèse de l’ par exemple.

Pour finir, les thermodynamiciens vous diront que vous inversez la cause et l’effet : vous demandez pourquoi l’entropie augmente au cours du temps, alors que pour eux le temps est le nom donné au gradient d’entropie.

Vous le voyez, les physiciens ont une compréhension de l’origine de leur Univers très différente de celle décrite par votre question.

Une masse négative peut-elle exister ?

Thu, 05 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Mathématiquement il n’y a aucun problème : on écrit “- 1kg” et voilà.

Physiquement, on a jamais rien vu qui ressemble même à la masse d’un neutrino de .

Et c’est très dommage, parce qu’on pourrait faire des tas de trucs marrants avec, comme l’antigravité, des objets qui accélèrent sous l’effet du frottement ou des fusées sans carburant…

C’est pas pour rien que la physique est une “science dure” : elle ne fait pas de cadeau.

Est-on quasiment certain de la véracité de la théorie du Big Bang, possède-t-elle des rivales ?

Wed, 09 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Le est plutôt un ensemble de théories qui partagent une certitude : l’Univers a été très chaud et très dense il y a 13.8 milliards d’années. Cette certitude découle d’au moins 3 faits expérimentaux :

le qui montre que les galaxies s’éloignent les unes des autres d’autant plus vite qu’elles sont éloignées, donc que
Qu’on observe dans toutes les directions le émis environ 380 000 ans après le Big Bang, lorsqu’il est devenu transparent suite à la qui a formé les atomes
La proportion des atomes légers (hydrogène, helium, lithium) qu’on observe dans le vide interstellaire et qui est parfaitement décrite par la survenue environ 100 secondes après …

… après quoi ? C’est là que les choses ne sont plus très claires, donnant lieu à des variantes différentes : ou pas , Temps éternel ou pas, Big Bounce, Big Rip etc.

Mais il n’existe pas de théorie “rivale” pouvant expliquer les 3 faits expérimentaux autrement que par un Univers très chaud et très dense il y a 13.8 milliards d’années.

Nikola Tesla avait-il vraiment découvert l'énergie illimitée ?

Fri, 04 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Non. Il était persuadé qu’elle existait, mais il n’a jamais prétendu l’avoir découverte. En 1893, Tesla disait dans une conférence :

“Dans quelques générations nos machines seront propulsées par cette énergie disponible à tout endroit de l’univers.[…] Dans l’espace il y a une forme d’énergie. Est-elle statique ou cinétique ? Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines. Si elle est cinétique – et nous savons qu’elle l’est –, ce n’est qu’une question de temps, et l’humanité aura mis en harmonie ses techniques énergétiques avec les grands rouages de la nature.” (Nikola Tesla)

C’est très beau. Mais prudent. Tesla fixe tout de même un horizon de “quelques générations” pour l’exploiter, alors qu’il n’a mis que 10 ans pour lancer l’électrification industrielle de l’Amérique. De plus il envisage l’échec : “Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines”.

Tesla croyait à une forme d’ et pensait qu’on pourrait exploiter le déplacement de la Terre dans ce milieu pour produire de l’énergie. Il y croyait si fort qu’il dit même “nous savons qu’elle l’est (cinétique)”. Mais il s’est planté sur ce coup là.

Ce qui m’étonne un peu, c’est que Tesla ne se soit pas intéressé à la lumière, alors que Maxwell avait montré qu’elle était un rayonnement électromagnétique au même titre que les ondes radio, et que Hertz avait décrit l’ en 1887. Tesla aurait pu inventer le panneau solaire et se rapprocher de son objectif plus vite qu’avec la tour de Wardenclyffe…

Notes de bas de page

Qu'est-ce que l'éther de N. Tesla ?

Fri, 30 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

A la fin du 19ème siècle ou a vécu Tesla, l’ était couramment accepté bien que mal défini et doté de toutes sortes de propriétés contradictoires.

Tesla était tellement convaincu de son existence qu’il avait apparemment imaginé l’ether sous forme de petits tourbillons. Mais ça n’a jamais été publié dans un article scientifique…

Tesla n’a pas accepté la relativité d’Einstein, mais il n’était même pas d’accord avec l’électromagnétisme de Maxwell (qui avait fini par reconnaitre que l’ether n’était pas nécessaire) alors que Tesla n’a fait qu’inventer des appareil électromagnétiques …

Bref l’éther de Tesla n’était qu’une des nombreuses tentatives de définir un ether qui n’existe pas.

(j’ai enlevé les sujets relatifs à la marque automobile Tesla, sans rapport)

Combien de théories d'Einstein ont été prouvées ?

Mon, 26 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Si par “prouvées” vous voulez dire “confirmées par les expériences”, alors TOUTES !

Pendant l’ 1905, il a publié 4 articles qui ont révolutionné la physique:

Un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière, développe l’idée de quanta d’énergie, que a supposé en 1900. Einstein explique que la peut seulement être absorbée ou émise en quantités discrètes appelé « » , ce qui explique l’ , utilisé notamment dans les cellules photovoltaïques actuelles. C’est pour ce travail qu’Einstein reçut le Prix Nobel de physique en 1921, et même si la mécanique quantique a beaucoup complété son travail, il est toujours parfaitement valable.
Sur le mouvement de petites particules en suspension dans un liquide immobile, comme requis par la théorie cinétique moléculaire de la chaleur, apporte une explication physique au mouvement de fines particules (visibles au microscope) en suspension dans un liquide. On appelle aujourd’hui ce phénomène le « ». Dans cet article, Einstein réconcilie la , qui étudie les phénomènes comportant un grand nombre de particules, avec la mécanique newtonienne, qui décrit le mouvement individuel de chaque particule, en utilisant la cinétique de la chaleur qui n’est toujours pas totalement acceptée à l’époque . Le développement fait par Einstein fournit des preuves mathématiques pour appuyer la réalité de l’ , réalité qui sera par la suite confirmée par qui détermine le Nombre d’Avogadro en se basant sur les idées d’Einstein. Là encore, il n’y a rien a jeter dans cet article génial
réconcilie les pour l’ et le avec les lois de la mécanique classique en introduisant dans cette dernière des changements majeurs au voisinage de la . Modifiant fondamentalement la perception scientifique de l’espace et du temps, on connaît aujourd’hui cette théorie sous le nom de la . De nombreux l’ont confirmée.
*Dans L’inertie d’un corps dépend-elle de l’énergie qu’il contient ?*il développe l’équation sans doute la plus célèbre de la physique: E=mc^2. Inutile de préciser que cette équation est toujours d’actualité.

Ensuite, la publiée dès 1915 établit les , vérifiées par une floppée de y compris les récentes détections d’ondes gravitationnelles.

A ce propos, Einstein a eu lui-même de gros doutes (voir ), et il a eu beaucoup de peine à accepter certains aspects de la mécanique quantique, si tant est qu’il l’a acceptée. Mais ce n’était pas directement SA théorie.

Comment procède t on pour créer une nouvelle Théorie physique, est ce un fait de hasard ou c'est un processus déductif bien défini ?

Mon, 26 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La physique étant une science, on applique la :

Donc, très important , le point de départ : on part d’une observation pas ou mal décrite par les théories existantes (qu’on commence par apprendre en une vingtaine d’années d’études, évidemment).

Dans la liste actuelle de telles observations il y a l’anomalie de la et l’ par exemple. Notez que la matière noire et l’énergie sombre ne sont PAS des observations. Les observations, c’est expérimental. Là le “hasard” intervient parfois sous la forme de résultats inattendus qu’il faut avoir la chance ou la sagacité de repérer.

Ensuite on forme une hypothèsequi permet de décrire ce phénomène tout en n’étant pas (trop) contradictoire avec toutes les autres observations. Ce n’est pas encore une “ ”, à ce stade c’est juste une . A mon sens, c’est plus un processus que déductif car on doit généraliser toutes les observations en une formulation la plus synthétique possible. Dire qu’il existe une “ ” faite de particules massives mais invisibles qui s’organise en anneaux autour des galaxies est une hypothèse. Parmi d’autres.

Ensuite on “valide” cette hypothèse par au moins une expériencequi permet de la distinguer des autres hypothèses. Par exemple, on recherche des avec des détecteurs qui coûtent des millions. Et même si on n’en trouve pas pendant 10 ans, on continue jusqu’à ce qu’on en trouve, ou jusqu’à ce qu’une autre expérience valide une autre hypothèse. C’est long, mais c’est comme ça : pas de Prix Nobel avant validation expérimentale.

C’est même encore plus long que ça, parce qu’il faut publier l’hypothèse, mais surtout les résultats de l’expérience pour encourager d’autres chercheurs à effectuer d’autres expériences qui confirment la validation. Et aussi qui vérifient que l’hypothèse est compatible avec les autres faits expérimentaux. Exemple au hasard : une théorie de la gravitation quantique qui décrirait pourquoi la censure cosmique cache la singularité des trous noirs de Kerr doit aussi décrire comment un caillou tombe par terre…

Ce n’est qu’après tout ça que votre hypothèse pourra devenir une vraie :

ensemble d’explications, de notions ou d’idées sur un sujet précis, pouvant inclure des et des , induites par l’accumulation de faits provenant de l’ et de l’ .

Comment le principe de conservation de l'énergie a-t-il permis de prédire l'existence du neutrino ?

Wed, 21 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

En , la communauté des est confrontée à une énigme : la $\beta$ ne semble pas respecter les de l’ , de la et du . Pour satisfaire ces principes, postule l’existence d’une nouvelle particule, de nulle, qu’il nomme initialement neutron (pour particule neutre, le neutron n’ayant pas été découvert), et dont il estime la masse au moins 100 fois inférieure à celle du proton (lettre du 4 décembre 1930 de Pauli aux participants de la réunion de Tübingen. C’est le physicien italien qui donne à la nouvelle particule le nom de « neutrino » (en italien : petit neutron), en plaisantant pendant une conversation avec à l’Institut de physique de vie Panisperna à Rome, pour le distinguer du neutron, beaucoup plus massif, découvert par en 1932. Fermi utilisa le mot « neutrino » à la conférence de Paris de juillet 1932 puis à la conférence Solvay de 1933, où Wolfgang Pauli l’adoptait lui aussi, l’introduisant ainsi dans la communauté scientifique internationale.

( Wikipédia)

Qu'est-ce que la prétendue "théorie du caméléon" et comment pourrait-elle expliquer l'expansion de l'univers ?

Sat, 13 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La consiste à considérer la R de la relativité comme une fonction f(R). On obtient ainsi une relativité modifiée dans laquelle la loi de la gravitation change en fonction de son environnement, d’où la dénomination de “théorie du caméléon”.

En réalité il existe plusieurs, pour ne pas dire une infinité de possibilités de définir f(R), et donc déjà plusieurs familles de “caméléons” qui peuvent décrire l’expansion de l’Univers sans nécessiter la fameuse . Des chercheurs iennent de parvenir à simuler la formation de galaxies en utilisant une f(R) , montrant ainsi que la relativité n’est pas la seule à pouvoir décrire la formation de structures de l’Univers.

Cependant (mode critique activé):

si f(R)=R, on retrouve la relativité générale
si on veut éliminer la constante cosmologique, il faut ajouter des choses dans f(R), comme une 5ème force, avec ses propres paramètres. Qu’est-ce qu’on a gagné ?
tout le monde est assez d’accord pour dire que f(R) doit être proche de R pour qu’on observe ce qu’on observe. Donc la différence entre une théorie caméléon f(R) et R est petite. Donc pas facile à mesurer.
dans ce genre de cas, la validation d’une théorie se fait sur des prédictions, ce qu’à très bien réussi la relativité. Donc j’attends des caméléonistes qu’ils proposent des expériences permettant de distinguer leur(s) théorie(s) de la relativité, pas seulement de simuler ce qu’on sait déjà. (voir )

Notes de bas de page

Pourquoi (certains ou pas) les physiciens croient-ils que la somme de l'énergie de l'univers est fixe ?

Sun, 26 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Il faut bien comprendre que . C’est juste un nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé. Le a démontré mathématiquement que pour toute “symétrie” en physique, il existe un tel nombre.

Par exemple le fait que l’espace est isotrope (= n’a pas de direction particulière) fait que les lois de la physique produisent le même résultat quelle que soit l’orientation d’une expérience dans l’espace. On dit que la physique est “invariante par rotation dans l’espace”, et selon le théorème de Noether il existe alors un nombre qui reste invariant lorsqu’un système isolé tourne : le . Mais il me semble clair que le moment cinétique se calcule, ce n’est pas “quelque chose” qui est “possédé” par le système en question.

L’énergie, c’est exactement la même chose. Si vous faites une expérience maintenant, et que vous la refaites dans 3 mois, vous obtiendrez le même résultat : la physique est “invariante par translation dans le temps” et selon Noether, l’énergie est juste le nombre qui reste invariant lorsque vous translatez le système dans le temps.

L’énergie se conserve donc “par définition”:

pour un système isolé (en gras parce qu’on l’oublie trop souvent)
si la physique est vraiment invariante par translation dans le temps
si la physique peut être décrite par un ou un Hamiltonien

A notre échelle, ces conditions sont remplies. Mais à l’échelle de l’Univers, on ne sait pas. On ne sait pas si l’Univers peut être considéré comme un système isolé (on ne peut pas le mettre dans une boite , comme dit ), ni si la physique était la même pendant le Big Bang, notamment l’ , ni si elle se résume à des Lagrangiens et des Hamiltoniens à l’ .

Mais comme vous le dites bien, il y a des physiciens qui “croient"que oui, et dans ce cas y’a pas photo : l’énergie de l’Univers se conserve depuis l’origine du temps (s’il y en a une) jusqu’à la fin des temps.

Et certains vont plus loin : cette énergie totale pourrait valoir… zéro ! Selon l’hypothèse de l’ , l’énergie gravitationnelle (qui est négative car il faut fournir de l’énergie pour disperser la matière liée par la gravitation) contrebalance l’énergie correspondant à la matière (e=mc^2 est toujours positive) Si c’est le cas, alors l’Univers aurait pu apparaître spontanément d’une du vide…

Deux anecdotes à propos du Grand Albert et de tout ceci:

il a dit que le théorème de Noether était un “monument de la pensée mathématique” et recommandé Emmy Noether (une femme!) à Hilbert en ces mots “La vieille garde à Göttingen devrait prendre des leçons de Mademoiselle Noether ; elle semble maîtriser le sujet !”
quand a expliqué l’Univers à énergie zero à Einstein, il s’est arrêté de marcher au milieu d’une rue pour y réfléchir, et plusieurs voitures l’ont évité de justesse…

Notes de bas de page

Pourquoi la lumière est-elle si lente à l'échelle de l'Univers ? Ne peut-on pas concevoir « autre chose » ?

Tue, 09 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La vitesse de la lumière est un cas particulier de la constante universelle c qui lie l’espace et le temps. Pour un photon ou autre particule se propageant à c, il n’y a pas de temps propre, donc pour lui, c’est une vitesse infinie.

Concevoir “autre chose” comme les , c’est modifier complètement la relation entre le temps et l’espace, et donc la causalité (apparente dirait ) qui fait que nous pouvons exister. Concevoir ceci est une chose, le démontrer expérimentalement en est une autre …

Voir