03/08/2010

L’Expansion de l’Univers : 2. Se représenter un Univers en expansion

Vers la première partie

Parce que nos cerveaux ne sont pas armés pour se représenter un Univers qui se déforme, nous avons besoin d'artifices pour appréhender ce que ça signifie. Il faut donc procéder par analogies.


Un espace plissé

La relativité d'Einstein considère le temps comme une dimension à part entière. Ainsi cette théorie prend en compte les 3 dimensions de l'espace euclidien, (généralement X, Y et Z) auxquelles est ajoutée une quatrième, le temps. (généralement T)

Selon la seconde théorie de la relativité, la relativité générale, ces 4 dimensions peuvent être déformées par l'une des quatre grandes forces : la gravitation. Cela signifie que tout objet possédant une masse non nulle va produire une déformation de ces quatre dimensions. Comme il est très difficile de se représenter un espace tridimensionnel déformé, on se représente généralement la chose en utilisant des analogies bidimensionnelles. En effet, le cerveau parvient très bien à saisir ce que donnent 2 dimensions repliées dans une troisième, mais pas les 3 dimensions repliées dans une (hypothétique) quatrième. Par exemple, si on considère que la surface d'un étang est un espace bidimensionnel, (X et Y) et qu'on y jette un caillou, cela va perturber la surface de l'étang et produire des replis dans la troisième dimension. (Z)

Selon la gravitation générale donc, le tissu même de l'espace-temps est influencé par la gravitation. C'est un peu comme si l'espace-temps était une surface élastique, comme le filet d'un trampoline, et qu'on y plaçait des objets de masse diverse.

déformation1.JPG

Ce qui change radicalement avec la théorie précédente de Newton, c'est qu'un objet dépourvu de masse, comme l'est le photon, la particule des ondes électromagnétiques, est également influencé par la gravitation, vu qu'il se déplace en ligne droite dans un espace recourbé. Il n'a donc plus besoin de masse pour être influencé par la gravitation. Cet effet étonnant a été confirmé par l'effet de lentille gravitationnelle, qui a été prévu théoriquement puis observé par la suite ! Si une galaxie se trouve sur le chemin emprunté par la lumière nous parvenant d'une autre galaxie beaucoup plus lointaine, cette dernière apparaîtra 2 fois, des 2 côtés de la galaxie plus proche !

lentille gravitationnelle.JPG

trou noir.JPGOn comprend facilement que plus on place un objet lourd et concentré dans le tissu de l'espace-temps, plus la déformation va être importante. A l'extrême, un objet très massif va produire une déformation si importante qu'il va s'effondrer sur lui-même et sa densité va devenir infinie, théoriquement en tout cas. On parle alors d'une singularité ou trou noir. Cet objet est si dense, qu'il va provoquer une plissure infinie de l'espace-temps. Dans notre analogie bidimensionnelle, cela revient à dire que la courbure de l'espace-temps est infinie. En son centre donc, l'espace et le temps cessent d'exister. C'est cela qui rend le trou noir singulier. C'est un objet réel, son influence sur son environnement est importante, pourtant il ne se trouve nulle part ! On se trouve en fait là aux limites des capacités de la théorie de la relativité générale. Pour décrire ce qui se passe au sein du trou noir, nous aurions besoin d'une nouvelle théorie, compatible avec la mécanique quantique, l'autre grande théorie physique.

Autre effet, qui justifie le nom de trou noir : on sait que la lumière suit la courbure de l'espace-temps. Si cette courbure devient infinie, la lumière ne peut ainsi pas s'échapper ! Et le trou noir apparaît bien noir, au-delà d'une limite qu'on appelle l'horizon des évènements. Celui-ci correspond à la distance de la singularité à laquelle la vitesse nécessaire pour échapper au trou noir excède la vitesse de la lumière.

Tout comme pour les lentilles gravitationnelles, ce qui est remarquable au sujet des trous noirs, c'est que leur existence a été prévue théoriquement avant d'être réellement observés. En fait pas tout à fait, jamais un trou noir n'a été directement observé, mais ce sont des sources importantes de rayons X, produites par les effets de la gravitation sur la matière aux abords de l'horizon des évènements qui ont pu être observées. Compte tenu qu'elles suivent parfaitement le modèle théorique du trou noir, cela laisse peu de place au doute.

Représentation bidimensionnelle de l'Univers

Si l'on regarde l'ensemble de l'Univers, il faut comprendre que la présence de la matière en son sein en fait un espace entièrement plissé. Il ne faut pas se l'imaginer comme un espace fini, mais comme un espace sans bord. Sinon bien sûr, il faudrait se demander ce qu'il y a au-delà, ce qui n'a aucun sens. Du moins si on ne prend en compte que 3 dimensions spatiales. Mais il est également possible (ce qui n'est pas sûr) qu'il ne s'agisse pas non plus d'un espace infini. On parle alors d'univers fini et sans bord. On peut faire plusieurs représentations bidimensionnelles, mais la plus simple serait celle d'un ballon.

Imaginons que nous soyons des êtres bidimensionnels se déplaçant à la surface d'un ballon. Nous pourrions nous déplacer sur la surface du ballon en avant, en arrière, à gauche ou à droite, mais jamais vers le haut ou le bas. Nous suivrions la surface de ce ballon, qui nous apparaîtrait comme une surface plane, sans nous apercevoir que cette surface est en réalité plissée. Si nous marchions droit devant nous suffisamment longtemps, nous aurions au bout d'un moment la désagréable surprise de nous retrouver au même point. Impossible donc d'atteindre le bord de notre Univers. Un peu comme le numéro six de la série, nous serions prisonniers de notre petit Univers sans pouvoir en trouver la sortie. La raison, c'est que notre Univers est une surface bidimensionnelle recourbée sur elle-même dans une troisième. Un Univers fini et sans bord.

Un Univers en expansion

expansion.JPGImaginons maintenant que sur la surface de ce ballon, on trouve des galaxies. Des galaxies ultraplates bien sûr, car elles sont bidimensionnelles. Si on gonflait le ballon, nous n'aurions pas la sensation que notre Univers est en train de s'étendre. Ce que nous verrions, c'est des galaxies qui s'éloignent de nous. Et plus nous regarderions loin, plus les galaxies s'éloigneraient vite. Donc nous tirerions la conclusions que toutes les galaxies s'éloignent les unes des autres. Mais en réalité, les galaxies ne bougent pas. C'est l'espace entre elles qui s'étire...

Vers la troisième partie

Vers la quatrième partie

Vers la dernière partie

Commentaires

Au risque de vous faire bondir, les vérités scientifiques présentées dans cet excellent billet ne surprendront pas un croyant musulman.

Sur l'expansion :
"Le ciel, Nous l'avons édifié par Notre puissance, et en vérité Nous l'étendons constamment." Coran sourate 51, verset 47

Sur l'espace plissé :
"Ce jour-là, Nous plierons le ciel comme on plie le rouleau des livres. Comme Nous avons commencé la première création, Nous la recommencerons. C'est une promesse qui Nous incombe, et en vérité déjà décidée." Sourate 21, verset 104

Sur le Big-Bang :
"Ceux qui ont mécru ne voient-ils pas que les cieux et la terre formaient une masse compacte? Nous les avons séparés et fait de l'eau toute chose vivante. Pourquoi donc ne croient-ils pas?" Sourate 21, verset 30

Écrit par : zakia | 03/08/2010

Vous ne m'étonnez pas du tout Zakia. Parce que vous me l'avez déjà dit ! 2 fois ? 3 fois ?

Bref, je vous remercie de ramener comme toujours n'importe quel sujet à la religion.

Écrit par : Kad | 03/08/2010

MDR MDRRRRRRR Kad :)))))))))) Ils ont créé le monde :)))))

* Nous donnâmes le Pentateuque à Moïse 32.23 (410).
* Dans le livre de la loi (de Moïse) brille la vraie lumière 6.91 (203).
* Nous donnâmes à David le livre des Psaumes 17.57 (310).
* Nous donnâmes aux enfants d'Israël des lois sages, le Pentateuque et la prophétie 45.15.
* Nous avons donné l'Evangile à Jésus 5.46.
* Le Coran a été donné pour confirmer et dominer la Bible.

Que dit le Coran de l'éternité
Tout homme entrera dans l'éternité par la résurrection et le jugement; après le jugement qui statuera de son sort, il ira éternellement en enfer ou au Paradis.

JUGEMENT
"Nous reviendrons tous à toi au jour de la résurrection... chacun aura en sa faveur ses bonnes oeuvres et contre lui le mal qu'il aura fait" 2.286. "Le jugement du grand jour sera équitable. Ceux qui feront pencher la balance jouiront de la félicité. Ceux dont les oeuvres ne se trouveront pas de poids auront perdu leurs âmes parce qu'ils auront méprisé la religion" 7.6. "L'incrédule sera chargé du poids de son infidélité et le juste recevra le prix de ses bonnes oeuvres" 30.43.

C'est l'ENFER sur terre dans l'attente de ce "JUGEMENT" qui est ni plus ni moins la fin du monde que nos islamistes nous prédisent depuis quelque temps et elle le souligne avec " Sourate 21, verset 104".....

Fin du monde - La Plume De L'Islam
(Sourate 21 / Verset 104) "Puis, quand d'un seul souffle, on soufflera dans la Trompe, et que la terre et les montagnes seront soulevées puis tassées d'un ...
www.laplumedelislam.com/.../index.htm -

Cliquez sur ce lien ....ce n'est pas triste?!!!!!!!

Bonne journée Kad :)

Écrit par : Patoucha | 03/08/2010

Pour en revenir à la science scientifique,

J'ai récemment lu un ouvrage de Stefen Hawking ou il pensait à l'hypothèse de la possibilité de l'existence de trous blancs. Je ne me souvient plus si cela est lié avec une sortie opposée aux trous noires. Ces trous blancs serait en faite des objets ou rien ne pourrait entrer, ni même la lumière.

Je recommande aux lecteurs voulant bien connaître les bases des théories du big bang, de l'univers et des lois de relativités etc... de lire l'ouvrage: " 300 questions à un astronome " d'Anton Vos aux éditions Presse polytechniques et universitaires romand.

Exellent billet; merci Kad.

D.J

Écrit par : D.J | 03/08/2010

Un peu d'objectivité ne ferait pas de mal à un esprit tel que le vôtre! Mettez pour quelques instants vos préjugés de côté et réfléchissez! Un être humain quelle que fût son intelligence, pouvait-il dire, il y a 14 siècle : "Le ciel, Nous l'avons édifié par Notre puissance, et en vérité Nous l'étendons constamment." ???? Définitivement NON! Le défi est là même si vous refusez de l'admettre! La dérision n'y changerai rien! Un fait est un fait! Et si le Coran ne contenait que ce verset-là, il me suffirait.

Je sais respecter un billet intelligent et reconnaitre les qualités humaines ou intellectuelles d'une personne même si je ne partage pas forcément les mêmes points de vue qu'elle sur certains sujets! Et vous, à part la dérision,qu'offrez-vous à ceux qui ne sont pas de votre communauté ou qui ne font pas parti de la caste supérieure?? Si on ne discute tout le temps qu'avec ceux qui nous ressemblent, où donc serait la richesse du partage? Mais pour cela il faut apprendre à se draper de deux parures merveilleuses qui sont : la modestie et l'humilité. Indispensables pour les esprits éclairés qu'elles illuminent encore d'avantage et les rendent appréciés de leurs semblables.

Écrit par : zakia | 03/08/2010

Si demain Kad nous écrit un billet sur une recette pour faire une bonne pizza; Zakia va nous trouver comment faire la pizza selon le coran. Au Verset poivron et sourate champignons.

D.J

Écrit par : D.J | 03/08/2010

Le problème zakia, ça n'est pas que je ne vous aime pas, bien au contraire, j'ai du respect pour votre manière de défendre vos convictions. C'est juste qu'il faut vous mettre une fois en tête, que les versets de votre vieux bouquin ne m'intéressent pas ! Pas plus que la Bible, cet autre très vieux bouquin. Chacun ses centres d'intérêt, d'accord ?

D.J.: Vous ne voulez pas plutôt parler de la pizza-jambon de Parme halal ? Ma préférée... ;-)

Sinon question trous blancs, j'avoue que je n'ai pas compris grand chose au concept sur le plan théorique, et je préfère ne pas trop en parler. Disons qu'il semble que ça soit une sortie d'où ressort la matière aspirée par un trou noir dans une autre partie de l'espace-temps, voire dans un autre univers. Entre les deux s'établirait un corridor, appelé "trou de ver". Mais j'ai l'impression que c'est surtout un fantasme de geek venu à l'astrophysique après avoir écumé les réunions de trekkies ! (fans de Star Trek pour les non-initiés!)

Écrit par : Kad | 03/08/2010

@ Kad,

Merci pour ce bel exemple de vulgarisation scientifique que vous nous dispensez dans ce blog. Bravo !


@D.J,

Le big-bang n'est pas une théorie ni une prédiction, c'est pour l'heure un scénario possible. Attendons par exemple, les dépouillements des données récoltés par le satellite Planck. Peut-être qu'a ce moment-là, des astrophysiciens seront à même d'élaborer une théorie.

Écrit par : Benoît Marquis | 03/08/2010

@ Benoit,

Le big bang reste justement une théorie, vu qu'elle est explicable physiquement, sans pour autant en avoir une preuve visuel.

Pour en revenir à l'expansion de l'univers, il y a un évenement qui l'accrédite; c'est le noir de la nuit. Dans un univers statique le ciel serait très lumineux, au point de rendre la vie sur Terre impossible. Je sais que des personnes sont sceptiques sur ce que j'avance. Mais c'est ce qu'avance l'un des chercheurs en astronomie du livre que j'ai mis en coordonnée plus haut, ainsi qu'Hubert Reeves dans " patiance dans l'azur " ed Seuil.

D.J

Écrit par : D.J | 03/08/2010

En répondant à Michel Sommer, dans le billet précédant, ou il initie les enfants sur la théorie du bigbang. Il est justement important pour les enfants de relever ce que Kad explique dans son billet. Mais à un nivaux correspondant à l'âge des enfants en question.

Je dit ça, car pour ceux qui connaissent mon blog, ils ont pu lire sur " A propos " que je suis peintre en bâtiment. Hors, au début juillet, je suis aller repeindre les murs de classes enfantines. Il y avait des livres à portée de main sur les connaissances générales. Lorsque je suis tombé sur " ce qu'est le big bang "; il est écrit " que le Big bang est une grosse explosion dans l'espace " Peut-être ne devrait-on pas trop pinailler sur les définitions pour des petits enfants. Mais que penser de celui qui a écrit ce livre et que va croire la maîtresse sur la réalité du Bigbang si elle n'est pas très connaisseuse. Car il ne s'agit pas d'explosion. Une explosion et l'éjection de matière dans un espace déjà défini; alors que l'espace est né du bigbang; ce qui répond à la deuxième erreur de " l'explosion dans l'espace "

Écrit par : D.J | 03/08/2010

Kad, quel plaisir de vous lire. Merci pour cette saga.

Sur la question de la religion, le fait que certains mots dits dans des religions il y a des siècles soient les mêmes que certains mots dits par les scientifiques aujourd'hui, ne prouve rien ni dans un sens ni dans l'autre. Ce sont des mots pour tenter d'imager le réel, mais rien ne dit que les scientifiques en resteront à ces mots ni que la "pliure" dans l'univers ressemble à un pli de pantalon ou à celui d'une feuille de papier. Les allégories ne sont pas faites pour démontrer le réel mais pour donner une trace assimilable de ce que l'on veut démontrer. L'important n'est pas la réalité scientifique d'une religion mais sa capacité pédagogique.

Sur la séparation du ciel et de la terre, cela se retrouve dans la Bible aussi. Dans la mesure où Dieu est considéré comme unique, l'Un sans second, il ne peut être divisé en aspects différents. Sans cette notion d'unité fondamentale des religions monothéistes le concept de Dieu offre moins d'intérêt philosophique et moral. De plus ce concept répond à l'angoisse de séparation de l'humain. Il rejoint le paradis originel où à l'image de la fusion mère-enfant, il n'y avait pas encore la peine et la souffrance.

L'unité de Dieu étant un concept indispensable, il faut bien expliquer pourquoi le monde est divisé en autant de choses et de gens différents. Donc, l'Univers était Un avant que Dieu n'en distingue les éléments. Presque toutes les cosmogonies sont construites sur cette unité centrale qui se subdivise.

Ensuite, comment démontrer que les mêmes mots ou les mêmes concepts désignent la même chose? Ce n'est pas sûr. De même que la carte géographique n'est pas le territoire, le mot n'est pas la chose.

Les similitudes de vocabulaires ne sont pas une démonstration de la réalité. Elles sont le signe que les mystiques et les scientifiques ont des points communs dans leur langage, dans leur représentation du monde, et peut-être parfois dans leur quête. Mais elles ne démontrent pas qu'ils parlent de la même réalité.

Écrit par : hommelibre | 03/08/2010

"Si demain Kad nous écrit un billet sur une recette pour faire une bonne pizza; Zakia va nous trouver comment faire la pizza selon le coran. Au Verset poivron et sourate champignons."

"D.J.: Vous ne voulez pas plutôt parler de la pizza-jambon de Parme halal ? Ma préférée..."


Excellent :))))))))) Je suis pliéeeeeeeeee MDR

Sur ce je vous souhaite une bonne nuit :)

Écrit par : Patoucha | 04/08/2010

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