• Alternative à la théorie du Big Bang

  • Le Big Bang désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’Univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans que cela préjuge de l’existence d’un « instant initial » ou d’un commencement à son histoire. Et vous, vous en pensez quoi ?
Le Big Bang désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’Univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans que cela préjuge de l’existence d’un « instant initial » ou d’un commencement à son histoire. Et vous, vous en pensez quoi ?
 #16903  par yoyo
 
Je voulais parler de ce passage là :

Par où ces modèles pêchent-ils ?

Des fluctuations du même type que celles qui apparaissent dans le fond cosmologique doivent être à l'origine de la formation des galaxies et des amas. Les simulations numériques permettent de reproduire assez finement cette formation en tenant compte de la présence de la matière noire, mais ce n'est pas le cas aux petites échelles où une meilleure compréhension est nécessaire. Un deuxième problème a longtemps été le fait que l'âge des plus vieilles étoiles semblait supérieur à celui de l'Univers. Par exemple, l'âge de l'étoile CS 22892, dont on a mesuré le contenu en thorium, était évalué à 15,2 milliards d'années, alors que l'Univers ne devait alors en avoir que 12. La détermination plus précise de la constante de Hubble et un affinement de la physique stellaire ont réglé la question.

Mais le plus gros hiatus est très récent : 95 % du contenu de l'Univers nous est inconnu ! Les données du fond diffus cosmologique et l'observation de l'accélération de l'Univers indiquent que 73 % de l'énergie de l'Univers est sous la forme d'une énergie noire, de nature énigmatique, mais que certains comparent à l'énergie du vide. Avec 23 % de matière noire, elle aussi de nature inconnue, il ne reste que 4 % de matière ordinaire, celle qui constitue les étoiles et toute la matière observable. C'est peu pour un modèle qui a la prétention de décrire l'Univers dans son ensemble et son évolution. Même si ces composantes noires existent réellement, des questions se posent quant à l'Univers primordial. Par exemple, l'inflation a-t-elle réellement eu lieu ou est-ce une idée ad hoc, comme elle fut qualifiée en 1980 quand Alan Guth l'a proposée ? Il faut dire que les conditions initiales nécessaires à la survenue d'un tel événement sont très peu naturelles.

Y a-t-il des modèles concurrents ?

Il y en a eu. Tout d'abord Einstein lui-même arrangea ses équations pour

qu'elles décrivent un Univers statique et éternel. L'observation de la fuite

des galaxies lui donna tort. Mais l'idée d'un Univers surgi de nulle part sinon de l'énergie (le « et la lumière fut » de la Bible) dérangea plus d'un astrophysicien athée. Le modèle concurrent le plus célèbre est le modèle stationnaire que les Anglais Fred Hoyle, Thomas Gold et Hermann Bondy publièrent en 1948. Ils soutenaient que l'expansion observée se produisait à densité de matière constante. Il n'y avait pas eu de phase chaude, pas de Big Bang, mais création continue de matière. Le modèle perdit nombre de ses partisans après la découverte du fond diffus cosmologique qu'il n'arrivait pas à expliquer. Il en reste toujours : l'Indien Jayant Narlikar, le Français Jean-Claude Pecker ou l'Américain Halton Arp. Même s'ils défendent une variante du modèle stationnaire, leur démarche vise plus à questionner les scientifiques, afin de déboulonner le dogme qu'est devenu le modèle du Big Bang.

Dans les années 1970, les Suédois Hannes Alfven, David Bohm et Oskar Klein imaginèrent le modèle de l'Univers-plasma. L'Univers serait né de l'énergie d'annihilation de la matière et l'antimatière dans un nuage en contraction. La force électromagnétique y remplace la gravitation dans la formation des grandes structures de l'Univers.

Depuis 2001 a émergé le modèle ekpyrotique. Ses plus ardents défenseurs sont l'Américain Paul Steinhardt, de Princeton, et Neil Turok, de l'université de Cambridge, en Angleterre. Ils imaginent que l'Univers est branaire et multidimensionnel. La phase d'inflation y est remplacée par la collision de deux Univers, un phénomène qui doit être cyclique.


Amicalement

yoyo
 #16904  par Darfeld
 
J'ai bien lu ce passage, mais je ne vois toujours rien sur le sujet "l'univers est trop froid".
 #16906  par bongo
 
Hello bongo,
Je suis tout à fait d'accord avec toi et suis désolé de t'avoir fait tiquer.
Mea maxima culpa; dans le cas des philosophes grecs, je ne voulais pas perdre de temps en citant les croyances de l'époque et entrer de ce fait dans les quatre éléments, et puis dans les cosmogonies culturelles si variées qui n'ont rien à voir avec le sujet.

Evidemment tu n’as pas été exhaustif, il doit exister autant de théorie sur la matière que de philosophes, et ce n’est absolument pas mon reproche. Je réagissais surtout à ça :
Les grecs de l'antiquté n'ont pas attendu d'avoir des labos afin d'y réaliser des expériences pour conclure que la matière était composée d'atomes (atomos : qui ne peut être divisé).
Il faut bien se garder à l’esprit que non, les grecs ne savaient rien de la structure de la matière. Ils ont émis 50 000 hypothèses basées sur rien du tout.
Et d’ailleurs si l’on voulait rester rigoureux, l’atome que l’on dénomme atome, ne correspond absolument pas à la théorie de Démocrite. Les entités correspondant le mieux aux entités de Démocrite sont les particules élémentaires, tels les quarks ou électrons.

Cependant j’irai même plus loin en disant que le modèle standard n’a absolument rien à avoir avec la conception atomiste de Démocrite, puisqu’un électron n’est pas une sphère dure, c’est une onde-particule.
De plus d’un côté nous avons des fermions, et de l’autres des bosons qui sont également des particules, mais qui n’ont pas non plus à voir avec Démocrite.

Donc non les grecs n’ont pas été plus loin que nous des milliers d’années avant nous. C’est ça qui me fait tiquer.
C'est pour cela que j'ai utilisé l'atome en tant que métaphore.
C'était un rien trop cliché, mais bon . . . , cela avait le mérite d'être rapide à expliquer.
Et donc l’objet de mon poste était de te dire que l’on pouvait prendre n’importe quel exemple de l’antiquité, ou d’une religion, et forcément on va trouver une théorie qui ressemble de près ou de loin à une théorie que l’on a aujourd’hui élaborée après de très durs labeurs, contrairement aux philosophes qui se sont contentés de pondre ça après une discussion de salon.
Je répète que je suis athée mais néanmoins pas trop idiot pour autant pour dire ce qui va suivre.
Afin de répondre au sujet de la réflexion conceptuelle et spirituelle, et des connaissances, je te citerai la chose suivante : (selon le Bouddha) "Le fait de croire en la création du monde par un être suprême conduit à un manque d’effort dans la pratique et à l’inaction".
Depuis quelques siècles, les sciences progressent, et tu le vois bien, mais au plus on progresse, et au plus il y a à découvrir.
Le destin de la connaissance serait-il lié au big bang ? (ceci aussi est un métaphore)
Son expansion est également exponentielle !
C'est pour cela que nous devons rester très humble au vu de nos petites connaissances et réfléchir sur les questions qui défient l'humanité.
Un jour nous attraperons peut-être la queue du lion d'Einstein, mais nous devrons tirer encore plus fort pour avoir la bête dans son entièreté.

Bien à toi.

yoyo
Sinon pour le reste je suis d’accord, comme le dit Einstein, on ne fait que soulever un coin de la grande voile recouvrant les mystères de l’univers.
 #16907  par bongo
 
Mais le plus gros hiatus est très récent : 95 % du contenu de l'Univers nous est inconnu ! Les données du fond diffus cosmologique et l'observation de l'accélération de l'Univers indiquent que 73 % de l'énergie de l'Univers est sous la forme d'une énergie noire, de nature énigmatique, mais que certains comparent à l'énergie du vide. Avec 23 % de matière noire, elle aussi de nature inconnue, il ne reste que 4 % de matière ordinaire, celle qui constitue les étoiles et toute la matière observable.
Je pense que cela n’est pas gênant. En effet il y a eu un précédent historique…
Pour la découverte de Neptune par exemple, on avait remarqué qu’Uranus avec un mouvement difficilement explicable par la théorie de Newton, dans ce cas 2 possibilités :
- la théorie de Newton est fausse
- il existe un objet plus loin inconnu qui perturbe le mouvement d’Uranus, Le Verrier a fait des calculs et demandé de pointer les télescope dans une direction pour trouver… Neptune.

En 1930 en regardant les spectres des désintégrations beta, on voit que l’électron émis peut avoir une gamme continue d’énergie, ce qui pose problème puisque dans la réaction de désintégration du neutron, il manque une partie de l’énergie. Wolfgang Pauli a postulé l’existence d’une particule : le neutrino, que l’on pouvait qualifier de matière noire, ou rayonnement noir, au choix. Cette particule est la plus abondante de tout l’univers. Est-ce que ça a posé problème ? non, on a monté pleins d’expériences pour la détecter, et on a réussi.

Je ne dis pas que les théories actuelles sont vraies, je dis juste que c’est le chemin que la science doit prendre. Dès qu’il y a des données incompatibles avec les théories, il faut creuser. Ca permet soit de confirmer une théorie, soit un changement de paradigme.
C'est peu pour un modèle qui a la prétention de décrire l'Univers dans son ensemble et son évolution. Même si ces composantes noires existent réellement, des questions se posent quant à l'Univers primordial. Par exemple, l'inflation a-t-elle réellement eu lieu ou est-ce une idée ad hoc, comme elle fut qualifiée en 1980 quand Alan Guth l'a proposée ? Il faut dire que les conditions initiales nécessaires à la survenue d'un tel événement sont très peu naturelles.
Ca c’est un autre problème.
Ce qu’il faut comprendre c’est qu’aujourd’hui le modèle standard décrit très bien le monde, trop bien, tellement bien qu’il est très difficile de faire mieux.

On a des pistes de réflexions :
- que fait la gravitation à la frontière du monde quantique ?
- comment expliquer la valeur des paramètres actuels du modèle standard ?
- quel est le status de la théorie quantique ?

Pour l’inflation, on aura une réponse en 2013 grâce à Planck qui pourra voir la signature de l’inflation (Mode B dans le rayonnement fossile).
 #16909  par cosmos
 
Ce qu’il faut comprendre c’est qu’aujourd’hui le modèle standard décrit très bien le monde, trop bien, tellement bien qu’il est très difficile de faire mieux.


Qu'est ce que tu entends par le modèle standard? Le flat lambda-cdm model je suppose. A mon avis c'est de la cuisine, avec bien sure un fondement scientifique.

Ils sont partis de la théorie de la relativité générale d'Einstein qui a donné les les équations de Friedmann. Il y a plein d'hypothèses dont:
- Modéliser l'Univers comme un fluide parfait et ca repose sur la métique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker.
- Et très étonnant ils ont supprimé le terme de la courbature de l'espace en supposant que l'Univers est "flat". Le fait de supprimer la courbature de l'espace en la forcant à zéro, oblige d'introduire une énergie du vide (la fameuse dark energy) dans le modèle (ce paramètre est fixé avec pour contrainte une courbature zéro).
- Le modèle suppose une cosmologie big bang, de sorte que la densité de matière augmente quand on remonte dans le passé.

D'après ce modèle on peut calculer la distance en années lumières pour un redshift donné. Ces distances sont vérifiables avec les données des supernovaes type Ia en se basant sur le distance modulus. Mais on est limité au supernovae les plus lointaine dont on a des observations à redshift 0.6-0.7, qui correspondent à environ 7-8 milliards d'années lumières. Le modèle "flat lambda cdm" lui prédit environ 5.5-6 milliards d'années lumière à ce redshift. Jusqu'à la ca concorde plus ou moins, mais au dela de ces distances pas de moyens de vérifier le modèle.

Pour ma part j'ai essayé de tester le modèle "flat lambda cdm" en me basant sur un catalogue de galaxies (le zCosmos). Il s'agit de mesure de redshifts de galaxies le long d'un faiseau très fin d'une ouverture angulaire déterminée. Ensuite la méthode consiste à calculéer les distances de chaque galaxies à partir du redshift selon le modèle "flat lambda cdm". Ensuite on coupe le faiseaux en troncons de distance fixes, on compte le nombre de galaxies dans chaque troncon, et calcule de volume du troncon. La densité galactique pour chaque troncon est ègale au nombre de galaxies du troncon divisée par le volume du troncon. Ainsi on obtient la courbe de la densité galactique en fonction de la distance au troncon (soit la densité à des époques passées). Je m'attendais à trouver une densité qui augmente au fur et à mesure que l'on s'approche du big bang, mais non la densité reste plus ou moins constante. Il y a un gap d'ordre 200 entre la densité galactique théorique selon le modèle du big bang il y a 14 milliards d'années, et la densité galactique à la même époque mesurée par la méthode des troncons que je viens d'illustrer. Donc de nouveau discordance inexpliquée entre modèle et observations.
L'artice ou je calcule la densité galactique a différente époque a été publié, voire le lien suivant: http://www.ptep-online.com/index_files/ ... -27-14.PDF. La figure 3 illustre le gap entre la densité galactique théorique (big bang) et la densité galactique obtenue à partir du catalogue de galaxies et le modèle "flat lambda cdm".

Je conseille aussi cette vidéo en 9 parties qui parle aussi du redshift controversy de Alton Harp :








 #16913  par bongo
 
Je parle de la théorie quantique des champs par Modèle Standard.
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