Information, Matière et entropie

[cobra-san]

Salut à tous,
Je ne suis pas spécialiste de la question que je vais poser, excusez moi si elle vous paraît mal formulée.

Je voulais savoir si la quantité d'information dans l'Univers était constante ( cf Paradoxe de l'information de Hawking) ou si elle était en en augmentation constante, idem pour la quantité de matière et le niveau d'entropie.
J'imagine bien que si il y a un refroidissement de l'Univers, la matière est appelée a disparaître, donc l'information ce qui rendrait l'entropie maximale.

Un univers en contraction garantirait-il la conservation de la matière et de l'information, ou tout ne se réduirait-il qu'à de l'énergie?
Dans un Univers en expansion exponentielle, l'entropie est elle en augmentation constante?

L'expansion de l'Univers est-elle le moteur de l'augmentation de la matière, ou de l'augmentation de l'entropie, ou des deux?

L'Univers visible, selon ce que j'ai compris de l'information, conserve l'information, donc nous pouvons rétrodire les événements passés, aussi c'est comme si à partir d'un photo de l'Univers prise au présent, nous pourrions avoir une photo de l'Univers au passé, si nous avions la science et les théories pour cela, pourrions nous avoir une photo du futur?

Si nous pouvons avoir une photo du passé comme du futur de l'Univers, à partir d'une photo du présent, cela signifie-t-il, que l'Univers est toujours égal à lui même, que cela soit dans le passé comme dans le futur?
Mais si il est toujours égal à lui même comment se fait il qu'il s'étend et puisse créer de la matière et de l'information, puisque ceux ci n'étaient pas là dans le passé?

Finalement est ce que ce n'est pas l'expansion de l'Univers qui fait que "le Temps passe"?

Dans un Univers statique, où la quantité d'information, de matière et d'entropie serait constante et fixe, ce que l'on appelle le "Temps" ne serait-il pas une illusion due à notre particularité d'être vivant, comme si nous êtres humains prenions des photos de l'Univers et donc du Temps en fonction de notre ligne d'Univers personnelle, mais les instants présents "du passé" seraient toujours égaux aux instants présents du futur", sauf que nous changeons personnellement, biologiquement et psychologiquement donc la photo nous semble différente?

Si nous voyons l'action du Temps, est ce que ce n'est pas parce que un objet physique quel qu’il soit ne conserve pas un état exactement identique, que cela concerne son état au niveau quantique ou macroscopique, l'information de cet objet change continuellement?

NB: si les questions vous semblent mal formulées, les termes mal compris et définis et le tout manquer de rigueur, encore une fois excusez moi d'avance.

[Astrale]

Bonjour à tous.
Ton questionnement sur l'expansion et le temps est intéressant.
Bongo au travail !!!
Merci.

[bongo]

Je voulais savoir si la quantité d'information dans l'Univers était constante ( cf Paradoxe de l'information de Hawking) ou si elle était en en augmentation constante, idem pour la quantité de matière et le niveau d'entropie.
J'imagine bien que si il y a un refroidissement de l'Univers, la matière est appelée a disparaître, donc l'information ce qui rendrait l'entropie maximale.

C'est un problème assez compliqué. Dans tout processus réversible, il y a un théorème en physique (classique ou quantique) qui dit que l'information ne peut pas être détruite. Il y a actuellement une polémique sur la conservation de l'information dans un trou noir, mais il n'y a pas encore consensus, et ça pourrait nous emmener très loin, sur un terrain que je ne maîtrise pas très bien.

En tout cas, en se basant sur ce que je viens de dire, tous les processus que nous connaissons, ne sont pas réversible. Je vieillis, je vois le temps passer du passé vers le futur etc... un oeuf qui tombe se casse, le café se mélange avec du lait etc...
Tous ces processus illustrent clairement le second principe de la thermodynamique. A partir du moment où il y a beaucoup de particules en jeu, l'entropie augmente, ce qui se traduit par une perte d'information.

Donc à la question, j'aurais envie de répondre que non l'information n'a pas l'air d'être conservée (en raison de ces problèmes thermodynamiques).
Mais je reste conscient que cela pose un problème à la thermodynamique des trous noirs.

Un univers en contraction garantirait-il la conservation de la matière et de l'information, ou tout ne se réduirait-il qu'à de l'énergie?
Dans un Univers en expansion exponentielle, l'entropie est elle en augmentation constante?

Ca dépend jusqu'où... et ça dépend ce que tu appelles matière (est-ce que tu inclus l'antimatière là dedans ?).
A priori, dans l'univers primordial, il faisait très chaud, et certains processus auraient pu favoriser la matière au détriment de la antimatière. Il n'est pas exclus que lorsque l'univers en contraction, des températures très élevées puissent être atteintes et des processus de non conservation du nombre baryonique pourraient se produire.

Dans ce cadre, je pense que l'entropie continuerait à augmenter, d'où une perte d'information. Mais encore une fois, c'est une vision classique, thermodynamique (2nd principe).
N'ayant pas de théorie de la gravitation quantique, je ne sais pas si l'information est conservée... je pencherai pour une dégradation, mais là on avance dans le brouillard.

Dans un univers en expansion, l'entropie augmente, mais son augmentation n'est pas constante... à un moment l'entropie va atteindre asymptotiquement sa valeur maximale, et le taux d'augmentation de l'entropie sera beaucoup plus faible.

L'expansion de l'Univers est-elle le moteur de l'augmentation de la matière, ou de l'augmentation de l'entropie, ou des deux?

Non, l'augmentation de l'entropie est lié à la statistique et lié au fait que juste après le Big Bang, l'univers était dans un état de très basse entropie.

L'expansion ne produit pas une augmentation de la matière. Selon les théories actuellement admises, la quantité de matière est constante dans l'univers.

L'Univers visible, selon ce que j'ai compris de l'information, conserve l'information, donc nous pouvons rétrodire les événements passés, aussi c'est comme si à partir d'un photo de l'Univers prise au présent, nous pourrions avoir une photo de l'Univers au passé, si nous avions la science et les théories pour cela, pourrions nous avoir une photo du futur?

Il faudrait que je creuse un peu, mais les postulats de la mécanique quantique ne disent à aucun moment que l'information doit être conservée, surtout dans des processus macroscopiques. (peut-être à l'échelle quantique).

En fait si tu veux parler de déterminisme, il n'y a pas besoin d'invoquer la mécanique quantique. Laplace avait dit que si on pouvait avoir la position et la vitesse de toutes les particules de l'univers, on pourrait prédire tout ce qui se passent et "rétrodire" tout ce qui s'est passé. On va déborder sur la philosophie et le libre-arbitre, mais je pense qu'on fait erreur là. (l'indéterminisme quantique devrait rétablir le libre-arbitre).

Si nous pouvons avoir une photo du passé comme du futur de l'Univers, à partir d'une photo du présent, cela signifie-t-il, que l'Univers est toujours égal à lui même, que cela soit dans le passé comme dans le futur?

Mais si il est toujours égal à lui même comment se fait il qu'il s'étend et puisse créer de la matière et de l'information, puisque ceux ci n'étaient pas là dans le passé?

Non, savoir prédire l'évolution d'un système ne veut pas dire qu'il reste pareil, il ne faut pas confondre, évolution d'un système, et non évolution d'un système.

Ma remarque devrait permettre de comprendre que si tu connais par exemple la valeur de y, à un instant donné (t0), et que tu sais prédire la valeur de y dans le passé ou le futur, cela ne veut pas forcément dire que y reste constant.

Finalement est ce que ce n'est pas l'expansion de l'Univers qui fait que "le Temps passe"?

Il y a des réponses sur ce sujet dans les travaux récents de gravitation quantique à boucles, voir pour cela par exemple les travaux de Carlo Rovelli, et Alain Connes (un espace non commutatif engendre son propre temps).

D'après Carlo Rovelli, le temps qui passe provient du principe d'incertitude d'Heisenberg. Voir par exemple sa conférence sur la cité des sciences (elle a eu lieu cette année je crois, ou l'année dernière, sur le temps, par contre la base de données de la cité des sciences est HS) :
http://www.cite-sciences.fr/fr/ressourc ... -en-ligne/

Etienne Klein a également pas mal réfléchi sur le sujet :
Voir sa conférence de 2004 à l'IAP (je ne sais pas si on peut insérer des vidéos de canal-u, c'est pas mal, il y a plein de vidéos de l'institut d'astrophysique de Paris).

Dans un Univers statique, où la quantité d'information, de matière et d'entropie serait constante et fixe, ce que l'on appelle le "Temps" ne serait-il pas une illusion due à notre particularité d'être vivant, comme si nous êtres humains prenions des photos de l'Univers et donc du Temps en fonction de notre ligne d'Univers personnelle, mais les instants présents "du passé" seraient toujours égaux aux instants présents du futur", sauf que nous changeons personnellement, biologiquement et psychologiquement donc la photo nous semble différente?

Si nous voyons l'action du Temps, est ce que ce n'est pas parce que un objet physique quel qu’il soit ne conserve pas un état exactement identique, que cela concerne son état au niveau quantique ou macroscopique, l'information de cet objet change continuellement?

Pour le moment il n'y a que des ébauches de théorie, et je crois que Lee Smolin, Carlo Rovelli, et Alain Connes sont vraiment allés les plus loin dans la compréhension du temps.
Pour ça, je pense qu'il y a livre qui vient de paraître (et que je n'ai malheureusement pas encore eu le temps de lire) :

[cobra-san]

Salut Astrale, Salut bongo,

Bongo, merci encore pour cette réponse qui m'apporte de la lumière et de la clarté.
Même, si nous n'avons pas toujours les mêmes options philosophiques, cela me fait énormément plaisir de venir sur ce forum, et d'avoir grâce à toi bongo, des éclaircissements que je ne pourrais pas avoir ailleurs, ni tout seul, à moins de lire des dizaines de livres très compliqués, en supposant que j'arrive à les comprendre.

Donc, ce forum est pour moi d'une aide extrêmement précieuse et unique, puisque, grâce à bongo, j'ai toujours des réponses compréhensibles, car bongo comme les autres membres du forum ne méprise pas les béotiens ou les amateurs.

Ceci dit, j'ai écouté les vidéos d'Etienne Klein sur le Temps, comme sur l'origine de l'Univers. Sur l'origine de l'Univers, j'ai même été très surpris d'avoir traité avec bongo la question de savoir si d'un Univers peut émerger un autre univers, puisque Klein parle pour la théories des cordes ou pour la gravitation quantique, d'un Univers en contraction précédent le Big bang.

Mais sur le Temps, je trouve le discours d'Etienne Klein, trop philosophique. Cela peut paraître bizarre, puisque sa motivation semble être contraire.

Du coup, j'ai écouté Alain Connes, dans une conférence qu'il a donnée à Metz. J'ai rien compris mais ça m'a beaucoup plût et enthousiasmé.
Sur plusieurs points:
-le fait que les mathématiques puissent faire avancer la physique quantique.
-le lien entre Temps et température

Dirais tu bongo, que selon Connes, en dehors de toute température le Temps n'existe pas, que le Temps passe parce que l'état thermodynamique d'un corps change et que l'Univers est un espace non commutatif automorphe qui évolue dans le Temps, de la même manière que l'on décrirait l'évolution de cet espace d'un point de vue statistique?
Quelle est la Nature du Temps de l'Univers en dehors du bain thermique, à 3° kelvin?
Nous ressentons l'écoulement du Temps, car en tant que être humain notre équilibre thermodynamique évolue?
Le temps n'est donc pas le même quand l’Univers est extrêmement chaud que lorsqu'il proche du froid extrême?
L'augmentation de l'entropie est elle liée au refroidissement de l'Univers?
L'extension de l'Univers est elle liée à son refroidissement?

Je faisais bien référence au démon de Laplace, donc l'évolution entropique de l'Univers interdirait la prédiction du futur comme la rétrodiction à cause de la perte d'information?

Comment la physique peut elle postuler l'équivalence des instants présents, puisque entre t0 et t1, l'Univers a évolué et n'est plus le même?

J'ai acheté le livre de Smolin, selon ton conseil.

Dans le cadre d'un Univers en contraction pré Big bang, le Temps retrouve d'un certaine manière son Éternité, comme si les Univers donnaient de tout temps naissance à d'autres Univers, du coup le paradoxe de l'ancestralité, dont parle Klein, à savoir que la majorité du Temps de l'Univers s'est passé sans les Humains, n'est plus un mur contre lequel les partisans du Temps psychologique viennent se heurter, puisque dans les Univers "parents", les êtres humains étaient peut être déjà là.

Un Univers en contraction de type pré big bang, a t-il connu nécessairement une situation de Big Crunch?

Si la matière est constante et que l'entropie augmente, l'information est donc destinée à disparaître comme dans les trous noirs ( je crois que Hawking est revenu sur sa position et a concédé que l'information était rendu lors de d'évaporation du Trou Noir).
Donc d'une certaine manière, le Temps ne serait-il pas une perte progressive d'information?
-à moins de croire comme moi en la théorie de la réminiscence Platon, dans lequel nous avons êtres humains la capacité de nous re-souvenir, même si nous oublions que nous savons tout, nous pouvons nous re-souvenir

Je tiens beaucoup à cette idée d'information que je comprends peut être mal, car ce que je ne comprends pas c'est quand je m'explique l'Univers comme un lieu d'échange d'informations, je ne comprends pas la nécessité de la beauté de l'Univers et de la Nature, d'un point de vue strictement informatif, à moins de relier la notion d'information à la notion de conscience.

[Astrale]

Merci Bongo pour tout le temps que tu consacres
à tes réponses et tes conseils de lecture.

[cobra-san]

Oui, Merci Beaucoup Bongo, tes réponses sont de précieux cadeaux.